基于数字孪生的流体设备系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于数字孪生的流体设备系统，包括现场流体设备，还包括物理模型和数学模型遵循现场流体设备并用于映射现场流体设备的数字孪生设备，还包括交互设备，数字孪生设备与交互设备双向通信连接；现场流体设备包括至少一个供流装置、至少一个用流装置以及连接于供流装置和用流装置之间的管路，管路上设置有流量监测件和流量控制件，流量监测件的信号输出端连接数字孪生设备的信号输入端，流量控制件的信号输入端连接数字孪生设备的信号输出端。本实用新型专利技术的系统具有结构简单、降低投入成本、提高控制精度和具备实时性等优点。等优点。等优点。

【技术实现步骤摘要】
基于数字孪生的流体设备系统


[0001]本技术涉及流量监测
，尤其涉及一种基于数字孪生的流体设备系统。

技术介绍

[0002]随着工业技术的发展，人们对流体测量的要求越来越高，包括但不限于测量精度、测量成本以及对恶劣环境下流体测量的需求，例如高温、高压、高腐蚀性等。然而传统流量计以及流量控制系统要做到满足以上标准，首先需要在制造层面提高标准，以使流量计能够提高测量精度以及适应恶劣环境，这样会大大提高流量计的制造成本；其次还要提高布置标准，使流量计布置位置能够全面覆盖待测量点，因此一个设备管路内就需要布设大量的流量计，不仅大大提高了使用投入，后期维护和更换也更加繁琐。

技术实现思路

[0003]本技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、降低投入成本、提高控制精度和具备实时性的基于数字孪生的流体设备系统。
[0004]为解决上述技术问题，本技术提出的技术方案为：
[0005]一种基于数字孪生的流体设备系统，包括现场流体设备，还包括物理模型和数学模型遵循现场流体设备并用于映射现场流体设备的数字孪生设备，还包括交互设备，所述数字孪生设备与交互设备双向通信连接；所述现场流体设备包括至少一个供流装置、至少一个用流装置以及连接于供流装置和用流装置之间的管路，所述管路上设置有流量监测件和流量控制件，所述流量监测件的信号输出端连接数字孪生设备的信号输入端，流量控制件的信号输入端连接数字孪生设备的信号输出端。
[0006]作为上述流体设备系统的进一步改进：
[0007]所述流量监测件包括压式流量计、热式流量计、超声波流量计以及涡街流量计中的一种或多种组合。
[0008]所述流量控制件包括带有调节刻度的阀体。
[0009]与现有技术相比，本技术的优点在于：
[0010]本技术的基于数字孪生的流体设备系统，通过数字孪生实现虚实同步，利用数字孪生设备在虚拟空间中完成映射，用以反映相对应的现场流体设备的全生命周期过程。其中现场流体设备为物理实体，是虚实同步中“实”的部分；数字孪生设备逻辑上组成了现场流体设备的数字孪生体，在虚实同步中属于“虚”的部分，交互设备以及相连接的信号输入输出端是实现虚实互动的桥梁。数字孪生具有动态、实时、高保真、双向传输、闭环的特征，能够依据特定目的对物理实体的相应活动进行监控、模拟、预测、验证和优化。一方面物理实体的状态参数可以有效的传递到数字虚体，从而让数字虚体逼真的反映现实状态；另一方面数字虚体上演进的模型结果、参数指令能够反馈到物理实体，从而对物理实体的行为和状态进行调整。数字孪生设备能够提供精准的实时情况、预测信息以及控制方案，为设
备的数字化、信息化、自动化和互动化的实现提供新的可能。
[0011]本技术利用数字孪生技术，可在现场流体设备中简单的位置设置适当的流量监测件便能够在虚拟空间实时反映现场流体设备的细节信息，避免大量使用流量监测件造成投入成本提高和维护繁琐的问题，减少管道焊接点及链接点，降低管路泄漏风险，提高了生产的安全性；且无需再将流量监测件设置在情况恶劣或是难以放置的位置就能够得到准确信息，因此对流量监测件的强度和质量要求有所降低，流量监测件的制造成本降低，解决了高温、高压、高腐蚀等恶劣环境下流体测量的难题。
附图说明
[0012]图1是本技术的基于数字孪生的流体设备系统的示意图。
具体实施方式
[0013]为了便于理解本技术，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本技术做更全面、细致地描述，但本技术的保护范围并不限于以下具体实施例。
[0014]实施例：
[0015]如图1所示，本实施例的基于数字孪生的流体设备系统，包括现场流体设备，还包括物理模型和数学模型遵循现场流体设备并用于映射现场流体设备的数字孪生设备，还包括交互设备，数字孪生设备与交互设备双向通信连接；现场流体设备包括至少一个供流装置、至少一个用流装置以及连接于供流装置和用流装置之间的管路。供流装置可以供给气体、液体、粉体及固体颗粒等流体或离散体，可包含一路或多路；用流装置可以是窑炉或其他需要用流的装置。管路上设置有流量监测件和流量控制件，流量监测件的信号输出端连接数字孪生设备的信号输入端，流量控制件的信号输入端连接数字孪生设备的信号输出端。本实施例中，流量监测件包括压式流量计、热式流量计、超声波流量计以及涡街流量计中的一种或多种组合。流量控制件包括带有调节刻度的阀体，可精准调节阀门开度，并可将开度信息传递给数字孪生设备。
[0016]本实施例中，现场流体设备为物理实体，是虚实同步中“实”的部分；数字孪生设备逻辑上组成了现场流体设备的数字孪生体，在虚实同步中属于“虚”的部分，交互设备以及相连接的信号输入输出端是实现虚实互动的桥梁。数字孪生具有动态、实时、高保真、双向传输、闭环的特征，能够依据特定目的对物理实体的相应活动进行监控、模拟、预测、验证和优化。一方面物理实体的状态参数可以有效的传递到数字虚体，从而让数字虚体逼真的反映现实状态；另一方面数字虚体上演进的模型结果、参数指令能够反馈到物理实体，从而对物理实体的行为和状态进行调整。数字孪生设备能够提供精准的实时情况、预测信息以及控制方案，为设备的数字化、信息化、自动化和互动化的实现提供新的可能。
[0017]本实施例利用数字孪生技术，可在现场流体设备中简单的位置设置适当的流量监测件便能够在虚拟空间实时反映现场流体设备的细节信息，避免大量使用流量监测件造成投入成本提高和维护繁琐的问题，且无需再将流量监测件设置在情况恶劣或是难以放置的位置就能够得到准确信息，因此对流量监测件的强度和质量要求有所降低，流量监测件的制造成本降低，解决了高温、高压、高腐蚀等恶劣环境下流体测量的难题。
[0018]本实施例中，现场流体设备布置在现场，在现实中实现工业生产与加工，可以是生
产流程中的全部或生产流程中的某一个环节。数字孪生设备可以布置在本地，通过本地网络连接，构成本地系统；也可以布置在远端或者云端，处于远程系统中，与现场流体设备通过广域网络连接；也可以是部分处于本地，部分布置在远端或云端。数字孪生设备遵守数字孪生框架，其物理及数学模型遵循现场流体设备，是现场流体设备的部分或全部映射。
[0019]以上所述仅是本技术的优选实施方式，本技术的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本领域的技术人员来说，在不脱离本技术的技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本技术的保护范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生的流体设备系统，其特征在于：包括现场流体设备，还包括物理模型和数学模型遵循现场流体设备并用于映射现场流体设备的数字孪生设备，还包括交互设备，所述数字孪生设备与交互设备双向通信连接；所述现场流体设备包括至少一个供流装置、至少一个用流装置以及连接于供流装置和用流装置之间的管路，所述管路上设置有流量监测件和流量控制件，所述流量监测件的信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘慧，聂智鹏，邓琪，
申请(专利权)人：长沙长仿智能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：