【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于污水厂智慧运维，具体为一种基于bim的污水厂智慧运维数字孪生系统。
技术介绍
1、随着经济社会的发展，污水产生量明显增加，污水处理设施建设的优化升级也得到了显著发展。优化处理城市污水、提升污水厂处理效能对美化城市环境有着至关重要的现实意义。污水厂作为重要的城市基础设施，整体建设周期往往不长，但运维时间则会长达数十年，因此应用数字孪生技术要考虑足够的适用性，以形成污水厂的整体智慧运维。
2、但是常见的污水厂在运维过程中不能将污水厂的相关设备信息转化为运维信息进行动态展示，从而使得整个系统在使用过程中，便捷性不够高。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于：为了解决上述提出的问题，提供一种基于bim的污水厂智慧运维数字孪生系统。
2、本专利技术采用的技术方案如下：一种基于bim的污水厂智慧运维数字孪生系统，包括电源供电模块、信号感知模块、通信传输模块、处理器模块、bim智能运维模块、协同管理模块、设备运行监控模块、数字孪生巡检模块、应急响应模块、碰撞检测模块、数据安全备份模块和移动应用模块，所述电源供电模块的输出端连接有所述信号感知模块的输入端，所述信号感知模块的输出端连接有所述通信传输模块的输入端，所述通信传输模块的输出端连接有所述处理器模块的输入端，所述处理器模块的输出端连接有所述bim智能运维模块的输入端，所述bim智能运维模块的输出端连接有所述协同管理模块的输入端。
3、在一优选的实施方式中，所述bim智能运维模块的内部设置有设
4、所述协同管理模块的内部设置有碰撞检测模块、数据安全备份模块和移动应用模块，所述碰撞检测模块、数据安全备份模块和移动应用模块的整体输出端连接有所述协同管理模块的输入端。
5、在一优选的实施方式中，所述信号感知模块所述信号感知模块由污水厂中的感知设备组成，如工作现场的plc、温度传感器、湿度传感器、摄像头等数据采集，所述信号感知模块通过物联传感设备的部署与物联网技术的应用来获取管网动态运行信息。通过加入一系列的传感监测手段，可以实现对整个供水业务流程的全面监管，总体可以分为原水、水厂、管网3个方面[4]。针对污水水主要开展水质监测和视频监控；对于水厂内部主要针对水处理的各个工艺流程开展监管，以及出厂污水的压力、流量、余氯监测；对于排污水管网，监测的重点在于管道内的压力和流量，以及污水排水量。同时，伴随管网管理、维保、巡检等业务的开展，动态接收各类巡检数据，如管线运行监测数据、巡检业务数据。
6、在一优选的实施方式中，所述通信传输模块使用基于opcua的污水厂数字孪生物理信息融合系统架构，opcua服务器可执行多个不同的协议驱动插件[16]，现有感知设备若集成了opcua服务器，则通过opcua通信与opcua服务器连接；若未集成opcua服务器则通过中间件或路由器与opcua服务器实现通信。将内外建立的opcua服务器和客户端服务层中内置的opcua服务器连接，形成opcua服务器/客户端(opcuas/c)的数据传输结构。
7、在一优选的实施方式中，所述处理器模块采用arm内核的32位单片机，优点是集成了丰富的外设功能，将数字信号处理、响应迅速、低延迟、能耗小和高可靠性等优势汇总在一起；功能较stc89c51强大得多，便于后续功能完善和拓展；我们选用目前主流的stm32f103zet6高性能高容量主控制芯片，内含512kbflash，高达144引脚，能够通过串口芯片ch340连接到电脑，兼容目前keilarm软件，能很好实现代码编写。
8、在一优选的实施方式中，所述设备运行监控模块基于bim模型实时监控污水厂生产设备的运行状态，对停止运行和出现异常状态的设备进行可视化报警。通过“设备检索”按钮，可以进行设备查找和快速定位，加强对在线监测设备的管理力度，全面掌握全厂设备运行情况，确保在线设备运行正常所述设备运行监控模块能够接入厂区所有视频监控，并支持系统间视频监控信息资源联网共享，范围覆盖重要管控区域。视频监控支持远程预览，实现对人员和车辆进出、单体现场情况等进行监控。
9、在一优选的实施方式中，所述数字孪生巡检模块在数字孪生场景下，为运维人员提供机械设备运营、维护、检修培训和全厂漫游指引，提高日常管理水平。运维人员可按照厂内预设巡检路线开启自动跟随模式，也可以根据实际需要开启自由漫游模式，在虚拟污水厂提前熟悉厂区环境和空间关系，提高实际巡检效率。
10、在一优选的实施方式中，所述应急响应模块通过平台及时获取监控、预警和分析诊断信息,及时进行应急响应。系统建立后,项目现场的报警信息会第一时间通知到责任人,责任人通过查看现场视频、调用数据曲线和已经建立的应急预案,综合分析得出应急处置方案,通过移动应用模块下达任务,事件处理过程全跟踪,处置结束后会自动存档备案,实现了应急事件监控、报警、诊断、处置一体化联动处置。
11、在一优选的实施方式中，所述碰撞检测模块在确定专业综合设计原则和碰撞检测规则的前提下，采用bim技术对各专业的bim模型进行专业综合碰撞检查，根据碰撞结果，提前发现管线设计存在的碰撞和冲突，尽早发现和解决施工过程中可能出现的问题。因此，碰撞检查是专业综合设计的重要前提环节与依据，可很好地指导专业综合设计、空间管线布局，必要时需协调土建专业进行相应调整所述碰撞检测模块的设计主要步骤如下：①确定专业综合人员安排相应的工作职责，根据项目情况确定管综原则及碰撞检查要求，在此基础上确定管综碰撞的模型要求并进行相应的设置，然后在revit软件中进行碰撞检查；②基于碰撞结果，对管线排布设计进行调整，必要时，在调整完成后再次进行碰撞检查，直到管综结果满足设计要求为止。
12、在一优选的实施方式中，所述数据安全备份模块数据备份的形式主要有以下几种方法：①用另存的方法，定期重做中心文件；②设计师每天用时间戳的方式从中心文件创建出新的本地副本文件，用于个人备份；③中心文件设置同步备份数量；④在服务器上安装增量备份软件，每天定时备份。本项目采用软硬件结合的方式保证数据安全，硬件上采用raid1实现数据冗余，软件上则利用群晖带的备份工作定时备份；所述移动应用模块研发基于安卓平台的移动应用app，从水源地监管、供水设施巡检、供水设施维养和领导移动办公等角度出发，提供一系列的应用服务。包括但不限于巡检任务派发、巡检打卡、巡检考核、检修计划查看、运营简报查看、事故报警提醒、外业数据采集、管网隐患和事故管理、整改情况跟踪、管网信息查询等。从安全的角度考虑，此系统需与用户所使用的终端绑定，不允许在其他手机上登录此系统。
13、综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
14、本专利技术中，采用bim技术开发智慧运维系统为污水厂的安全稳定运行提供有力支撑，当设备发生故障时，自动报警，运本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于BIM的污水厂智慧运维数字孪生系统，包括电源供电模块(1)、信号感知模块(2)、通信传输模块(3)、处理器模块(4)、BIM智能运维模块(5)、协同管理模块(6)、设备运行监控模块(7)、数字孪生巡检模块(8)、应急响应模块(9)、碰撞检测模块(10)、数据安全备份模块(11)和移动应用模块(12)，其特征在于：所述电源供电模块(1)的输出端连接有所述信号感知模块(2)的输入端，所述信号感知模块(2)的输出端连接有所述通信传输模块(3)的输入端，所述通信传输模块(3)的输出端连接有所述处理器模块(4)的输入端，所述处理器模块(4)的输出端连接有所述BIM智能运维模块(5)的输入端，所述BIM智能运维模块(5)的输出端连接有所述协同管理模块(6)的输入端。
2.如权利要求1所述的一种基于BIM的污水厂智慧运维数字孪生系统，其特征在于：所述BIM智能运维模块(5)的内部设置有设备运行监控模块(7)、数字孪生巡检模块(8)和应急响应模块(9)，所述设备运行监控模块(7)、数字孪生巡检模块(8)和应急响应模块(9)的整体输出端连接有所述BIM智能运维模块(5)的输
3.如权利要求1所述的一种基于BIM的污水厂智慧运维数字孪生系统，其特征在于：所述信号感知模块(2)所述信号感知模块(2)由污水厂中的感知设备组成，如工作现场的PLC、温度传感器、湿度传感器、摄像头等数据采集，所述信号感知模块(2)通过物联传感设备的部署与物联网技术的应用来获取管网动态运行信息；通过加入一系列的传感监测手段，可以实现对整个供水业务流程的全面监管，总体可以分为原水、水厂、管网3个方面[4]；针对污水水主要开展水质监测和视频监控；对于水厂内部主要针对水处理的各个工艺流程开展监管，以及出厂污水的压力、流量、余氯监测；对于排污水管网，监测的重点在于管道内的压力和流量，以及污水排水量；同时，伴随管网管理、维保、巡检等业务的开展，动态接收各类巡检数据，如管线运行监测数据、巡检业务数据。
4.如权利要求1所述的一种基于BIM的污水厂智慧运维数字孪生系统，其特征在于：所述通信传输模块(3)使用基于OPCUA的污水厂数字孪生物理信息融合系统架构，OPCUA服务器可执行多个不同的协议驱动插件，现有感知设备若集成了OPCUA服务器，则通过OPCUA通信与OPCUA服务器连接；若未集成OPCUA服务器则通过中间件或路由器与OPCUA服务器实现通信；将内外建立的OPCUA服务器和客户端服务层中内置的OPCUA服务器连接，形成OPCUA服务器/客户端(OPCUAS/C)的数据传输结构。
5.如权利要求1所述的一种基于BIM的污水厂智慧运维数字孪生系统，其特征在于：所述处理器模块(4)采用ARM内核的32位单片机，优点是集成了丰富的外设功能，将数字信号处理、响应迅速、低延迟、能耗小和高可靠性等优势汇总在一起；功能较STC89C51强大得多，便于后续功能完善和拓展；我们选用目前主流的STM32F103ZET6高性能高容量主控制芯片，内含512KBFlash，高达144引脚，能够通过串口芯片CH340连接到电脑，兼容目前KeilARM软件，能很好实现代码编写。
6.如权利要求1所述的一种基于BIM的污水厂智慧运维数字孪生系统，其特征在于：所述设备运行监控模块(7)基于BIM模型实时监控污水厂生产设备的运行状态，对停止运行和出现异常状态的设备进行可视化报警；通过“设备检索”按钮，可以进行设备查找和快速定位，加强对在线监测设备的管理力度，全面掌握全厂设备运行情况，确保在线设备运行正常所述设备运行监控模块(7)能够接入厂区所有视频监控，并支持系统间视频监控信息资源联网共享，范围覆盖重要管控区域；视频监控支持远程预览，实现对人员和车辆进出、单体现场情况等进行监控。
7.如权利要求1所述的一种基于BIM的污水厂智慧运维数字孪生系统，其特征在于：所述数字孪生巡检模块(8)在数字孪生场景下，为运维人员提供机械设备运营、维护、检修培训和全厂漫游指引，提高日常管理水平；运维人员可按照厂内预设巡检路线开启自动跟随模式，也可以根据实际需要开启自由漫游模式，在虚拟污水厂提前熟悉厂区环境和空间关系，提高实际巡检效率。
8.如权利要求1所述的一种基于BIM的污水厂智慧运维数字孪生系统，其特征在于：所述应急响应模块(9)通过平台及时获取监控、预警和分析诊断信息,及时进行应急响应；系统建立后,项目现场的报警信息会第一时间通知到责任人,责任人通过查看现场视频、调用数据曲线和已经建立的应急预案,综合分析得出应急处置方案,通过移动应用模块(12)下达任务,事件处理过程全跟踪,处置结束后会自动存档备案,实现了应急事件监控、报...
【技术特征摘要】
1.一种基于bim的污水厂智慧运维数字孪生系统，包括电源供电模块(1)、信号感知模块(2)、通信传输模块(3)、处理器模块(4)、bim智能运维模块(5)、协同管理模块(6)、设备运行监控模块(7)、数字孪生巡检模块(8)、应急响应模块(9)、碰撞检测模块(10)、数据安全备份模块(11)和移动应用模块(12)，其特征在于：所述电源供电模块(1)的输出端连接有所述信号感知模块(2)的输入端，所述信号感知模块(2)的输出端连接有所述通信传输模块(3)的输入端，所述通信传输模块(3)的输出端连接有所述处理器模块(4)的输入端，所述处理器模块(4)的输出端连接有所述bim智能运维模块(5)的输入端，所述bim智能运维模块(5)的输出端连接有所述协同管理模块(6)的输入端。
2.如权利要求1所述的一种基于bim的污水厂智慧运维数字孪生系统，其特征在于：所述bim智能运维模块(5)的内部设置有设备运行监控模块(7)、数字孪生巡检模块(8)和应急响应模块(9)，所述设备运行监控模块(7)、数字孪生巡检模块(8)和应急响应模块(9)的整体输出端连接有所述bim智能运维模块(5)的输入端；
3.如权利要求1所述的一种基于bim的污水厂智慧运维数字孪生系统，其特征在于：所述信号感知模块(2)所述信号感知模块(2)由污水厂中的感知设备组成，如工作现场的plc、温度传感器、湿度传感器、摄像头等数据采集，所述信号感知模块(2)通过物联传感设备的部署与物联网技术的应用来获取管网动态运行信息；通过加入一系列的传感监测手段，可以实现对整个供水业务流程的全面监管，总体可以分为原水、水厂、管网3个方面[4]；针对污水水主要开展水质监测和视频监控；对于水厂内部主要针对水处理的各个工艺流程开展监管，以及出厂污水的压力、流量、余氯监测；对于排污水管网，监测的重点在于管道内的压力和流量，以及污水排水量；同时，伴随管网管理、维保、巡检等业务的开展，动态接收各类巡检数据，如管线运行监测数据、巡检业务数据。
4.如权利要求1所述的一种基于bim的污水厂智慧运维数字孪生系统，其特征在于：所述通信传输模块(3)使用基于opcua的污水厂数字孪生物理信息融合系统架构，opcua服务器可执行多个不同的协议驱动插件，现有感知设备若集成了opcua服务器，则通过opcua通信与opcua服务器连接；若未集成opcua服务器则通过中间件或路由器与opcua服务器实现通信；将内外建立的opcua服务器和客户端服务层中内置的opcua服务器连接，形成opcua服务器/客户端(opcuas/c)的数据传输结构。
5.如权利要求1所述的一种基于bim的污水厂智慧运维数字孪生系统，其特征在于：所述处理器模块(4)采用arm内核的32位单片机，优点是集成了丰富的外设功能，将数字信号处理、响应迅速、低延迟、能耗小和高可靠性等优势汇总在一起；功能较stc89c51强大得多，便于后续功能完善和拓展；我们选用目前主流的stm32f103zet6高性能高容量主控制芯片，内含512kbflash，高达144引脚，能够通过串口芯片ch340连接到电脑，兼容目前keilarm软件，能很好实现代码编写。
6.如权利要求1所述的一种基于bim...
【专利技术属性】
技术研发人员：汪军，杨明，周强，史永宁，陈建，方凯乐，乔明能，高建国，徐汝民，
申请(专利权)人：安徽省通源环境节能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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