一种基于数字孪生的数据处理平台的制作方法

1.本发明涉及数据处理技术领域，具体是一种基于数字孪生的数据处理平台。


背景技术：

2.随着数字孪生概念的成熟和技术的发展，从部件到整机，从产品到产线，从生产到服务，从静态到动态，一个数字孪生世界正在被不断构筑；当前，基于传感器、智能装备、工业软件、工业互联网、iot、云计算和边缘计算的成熟和更广泛的商业实践积累，数字孪生也走到了一个新的时间节点。
3.数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。
4.传统的制造业，在生产运营管理的过程中，一般都还停留在获取到生产过程中的数据后，直接对数据进行展示的方式中，这样的数据展示方式不够直观，不利于管理人员直观地了解生产过程中各种设备与生产环境的实时状态，因此，我们提出了一种基于数字孪生的数据处理平台来解决上述所提到的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种基于数字孪生的数据处理平台，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种基于数字孪生的数据处理平台，包括基于数字孪生架构的数据中台与统一资源管理平台，所述基于数字孪生架构的数据中台包括数据采集模块、边缘计算模块、网络传输模块与数字孪生管理模块；
8.所述数据采集模块，包括状态数据采集单元和环境数据采集单元，用于采集生产过程中机械设备与生产环境的实时状况数据；
9.所述边缘计算模块，包括多个边缘计算节点，用于获取数据采集模块采集的监测数据并通过网络传输模块输送到数字孪生管理模块；
10.所述网络传输模块，包括以下网络类型中的一种：无线保真网络、有线以太网、虚拟专用网、4g、5g、6g，用于将边缘计算模块转发的数据采集模块采集到的监测数据发送至数字孪生管理模块上；
11.所述数字孪生管理模块，用于基于网络传输模块发送过来的监测数据，使用数字孪生技术对机械设备和生产环境进行运营管理。
12.作为本发明进一步的方案：所述状态数据采集单元用于获取机械设备的状态数据，所述环境数据采集单元用于获取生产环境的环境数据；所述环境数据采集单元包括分区子单元和采集子单元。
13.作为本发明进一步的方案：所述分区子单元用于将生产环境分成多个子区域，获
取生产环境的历史环境数据，所述采集子单元用于获取子区域中的环境数据，并对同一个子区域的环境数据进行压缩处理，获得压缩后的环境数据。
14.作为本发明进一步的方案：所述采集子单元包括无线传感器节点和基站；
15.无线传感器节点设置在各个子区域中，用于获取子区域中的环境数据，并将环境数据发送至基站；
16.基站用于接收来自各个无线传感器节点的环境数据，并将同一个子区域的环境数据进行压缩处理，获得压缩后的环境数据。
17.作为本发明进一步的方案：所述边缘计算模块中可以包括多个边缘节点，并且多个边缘节点可以用于执行不同的监测算法，以平衡各边缘节点的数据处理压力。
18.作为本发明进一步的方案：所述无线保真网络又称“行动热点”，是创建于ieee802.11标准的无线局域网的技术；所述有线以太网是一种计算机局域网技术，它规定了包括物理层的连线、电子信号和介质访问层协议的内容；所述虚拟专用网被定义为通过一个公用网络建立一个临时的、安全的连接，是一条穿过混乱的公用网络的安全、稳定的隧道，虚拟专用网是对企业内部网的扩展；所述4g即第四代移动电话行动通信标准，指的是第四代移动通信技术；所述5g即第五代移动通信技术是具有高速率、低时延和大连接特点的新一代宽带移动通信技术，是实现人机物互联的网络基础设施；所述6g即第六代移动通信系统的简称，也被称为第六代移动通信技术，主要促进的就是物联网的发展。
19.作为本发明进一步的方案：所述数字孪生管理模块包括场景还原单元、数据管理单元和三维展示单元，所述场景还原单元用于对机械设备和生产环境进行建模，获得生产环境中的机械设备的三维模型以及生产环境的三维模型，所述数据管理单元用于对状态数据和环境数据进行数据处理，获取处理后的数据，所述三维展示单元用于根据处理后的数据对机械设备的三维模型进行控制，改变三维模型的状态。
20.作为本发明进一步的方案：所述统一资源管理平台包括资源目录模块与分布式文件模块，所述资源目录模块能够对物联管理平台上多种数据资源目录进行汇合，所述分布式文件模块对多种实体海量文件进行存储。
21.作为本发明进一步的方案：所述资源目录模块包括目录上传、目录审核和目录发布，所述目录上传：多个模块上传自己的数据目录，所述目录审核：统一资源管理平台管理员负责审核上传的目录；所述目录发布：在统一资源管理平台发布目录供其他系统查看发布的数据资源。
22.作为本发明再进一步的方案：所述基于数字孪生架构的数据中台还包括预警模块，所述预警模块包括预警单元和终端单元，所述预警单元用于根据处理后的数据判断是否存在报警事件，若是，则将报警事件发送至终端单元；所述终端单元用于接收并显示预警单元发送过来的报警事件。
23.与现有技术相比，本发明的有益效果是：该基于数字孪生的数据处理平台，通过设置不同的模块与单元来分别获取机械设备的状态数据和生产环境的环境数据，在获取环境数据的过程中，采用的是先获取子区域，然后获取子区域中的环境数据，接着基于子区域的划分结果对环境数据进行有效的压缩处理，最后通过网络传输模块输送到数字孪生管理模块，有效地提高了数据的传输效率，同时数据展示方式直观，利于管理人员直观地了解生产过程中各种机械设备与生产环境的实时状态，比较的方便。
附图说明
24.图1为本发明的示意图。
具体实施方式
25.在一个实施例中，如图1所示，一种基于数字孪生的数据处理平台，包括基于数字孪生架构的数据中台与统一资源管理平台，所述基于数字孪生架构的数据中台包括数据采集模块、边缘计算模块、网络传输模块与数字孪生管理模块；
26.数据采集模块，包括状态数据采集单元和环境数据采集单元，用于采集生产过程中机械设备与生产环境的实时状况数据；
27.边缘计算模块，包括多个边缘计算节点，用于获取数据采集模块采集的监测数据并通过网络传输模块输送到数字孪生管理模块；
28.网络传输模块，包括以下网络类型中的一种：无线保真网络、有线以太网、虚拟专用网、4g、5g、6g，用于将边缘计算模块转发的数据采集模块采集到的监测数据发送至数字孪生管理模块上；
29.数字孪生管理模块，用于基于网络传输模块发送过来的监测数据，使用数字孪生技术对机械设备和生产环境进行运营管理；
30.状态数据采集单元用于获取机械设备的状态数据，所述环境数据采集单元用于获取生产环境的环境数据；所述环境数据采集单元包括分区子单元和采集子单元；分区子单元用于将生产环境分成多个子区域，获取生产环境的历史环境数据，所述采集子单元用于获取子区域中的环境数据，并对同一个子区域的环境数据进行压缩处理，获得压缩后的环境数据；采集子单元包括无线传感器节点和基站；无线传感器节点设置在各个子区域中，用于获取子区域中的环境数据，并将环境数据发送至基站；基站用于接收来自各个无线传感器节点的环境数据，并将同一个子区域的环境数据进行压缩处理，获得压缩后的环境数据；
31.边缘计算模块中可以包括多个边缘节点，并且多个边缘节点可以用于执行不同的监测算法，以平衡各边缘节点的数据处理压力，进而提升边缘计算系统的处理效率；
32.无线保真网络又称“行动热点”，是创建于ieee802.11标准的无线局域网的技术；所述有线以太网是一种计算机局域网技术，它规定了包括物理层的连线、电子信号和介质访问层协议的内容；所述虚拟专用网被定义为通过一个公用网络建立一个临时的、安全的连接，是一条穿过混乱的公用网络的安全、稳定的隧道，虚拟专用网是对企业内部网的扩展；所述4g即第四代移动电话行动通信标准，指的是第四代移动通信技术；所述5g即第五代移动通信技术是具有高速率、低时延和大连接特点的新一代宽带移动通信技术，是实现人机物互联的网络基础设施；所述6g即第六代移动通信系统的简称，也被称为第六代移动通信技术，主要促进的就是物联网的发展；
33.数字孪生管理模块包括场景还原单元、数据管理单元和三维展示单元，所述场景还原单元用于对机械设备和生产环境进行建模，获得生产环境中的机械设备的三维模型以及生产环境的三维模型，所述数据管理单元用于对状态数据和环境数据进行数据处理，获取处理后的数据，所述三维展示单元用于根据处理后的数据对机械设备的三维模型进行控制，改变三维模型的状态；
34.统一资源管理平台包括资源目录模块与分布式文件模块，所述资源目录模块能够
对物联管理平台上多种数据资源目录进行汇合，该部分要按照需求根据多系统的数据资源情况，如实上报已有数据，形成数据资源目录元数据，包括数据表明，字段和字段类型，共享方式，更新频率等，后期其他系统能够通过统一资源管理平台，可以了解其他系统部门共享的数据，方便查看对比；所述分布式文件模块对多种实体海量文件进行存储；
35.资源目录模块包括目录上传、目录审核和目录发布，所述目录上传：多个模块上传自己的数据目录，所述目录审核：统一资源管理平台管理员负责审核上传的目录；所述目录发布：在统一资源管理平台发布目录供其他系统查看发布的数据资源；
36.基于数字孪生架构的数据中台还包括预警模块，所述预警模块包括预警单元和终端单元，所述预警单元用于根据处理后的数据判断是否存在报警事件，若是，则将报警事件发送至终端单元；所述终端单元用于接收并显示预警单元发送过来的报警事件；当处理后的数据为产生环境的环境数据时，可以通过判断环境数据是否超出设定数值范围而判断是否存在报警事件，报警事件包括事件发生地点、时间、事件类型等，在检测到报警事件后，可以对三维模型中相应的位置进行变化来提示发生报警事件。
37.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于数字孪生的数据处理平台，其特征在于，包括基于数字孪生架构的数据中台与统一资源管理平台，所述基于数字孪生架构的数据中台包括数据采集模块、边缘计算模块、网络传输模块与数字孪生管理模块；所述数据采集模块，包括状态数据采集单元和环境数据采集单元，用于采集生产过程中机械设备与生产环境的实时状况数据；所述边缘计算模块，包括多个边缘计算节点，用于获取数据采集模块采集的监测数据并通过网络传输模块输送到数字孪生管理模块；所述网络传输模块，包括以下网络类型中的一种：无线保真网络、有线以太网、虚拟专用网、4g、5g、6g，用于将边缘计算模块转发的数据采集模块采集到的监测数据发送至数字孪生管理模块上；所述数字孪生管理模块，用于基于网络传输模块发送过来的监测数据，使用数字孪生技术对机械设备和生产环境进行运营管理。2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的数据处理平台，其特征在于，所述状态数据采集单元用于获取机械设备的状态数据，所述环境数据采集单元用于获取生产环境的环境数据；所述环境数据采集单元包括分区子单元和采集子单元。3.根据权利要求2所述的一种基于数字孪生的数据处理平台，其特征在于，所述分区子单元用于将生产环境分成多个子区域，获取生产环境的历史环境数据，所述采集子单元用于获取子区域中的环境数据，并对同一个子区域的环境数据进行压缩处理，获得压缩后的环境数据。4.根据权利要求2所述的一种基于数字孪生的数据处理平台，其特征在于，所述采集子单元包括无线传感器节点和基站；无线传感器节点设置在各个子区域中，用于获取子区域中的环境数据，并将环境数据发送至基站；基站用于接收来自各个无线传感器节点的环境数据，并将同一个子区域的环境数据进行压缩处理，获得压缩后的环境数据。5.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的数据处理平台，其特征在于，所述边缘计算模块中可以包括多个边缘节点，并且多个边缘节点可以用于执行不同的监测算法，以平衡各边缘节点的数据处理压力。6.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的数据处理平台，其特征在于，所述无线保真网络是ieee802.11标准的无线局域网的技术；所述有线以太网是一种计算机局域网技术，包括物理层的连线、电子信号和介质访问层协议的内容；所述虚拟专用网为通过一个公用网络建立一个临时的、安全的连接，是一条穿过混乱的公用网络的安全、稳定的隧道，虚拟专用网是对企业内部网的扩展；所述4g即第四代移动电话行动通信标准，是第四代移动通信技术；所述5g即第五代移动通信技术是具有高速率、低时延和大连接特点的新一代宽带移动通信技术，是实现人机物互联的网络基础设施；所述6g即第六代移动通信技术，促进物联网的发展。7.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的数据处理平台，其特征在于，所述数字孪生管理模块包括场景还原单元、数据管理单元和三维展示单元，所述场景还原单元用于对机械设备和生产环境进行建模，获得生产环境中的机械设备的三维模型以及生产环境的三
维模型，所述数据管理单元用于对状态数据和环境数据进行数据处理，获取处理后的数据，所述三维展示单元用于根据处理后的数据对机械设备的三维模型进行控制，改变三维模型的状态。8.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的数据处理平台，其特征在于，所述统一资源管理平台包括资源目录模块与分布式文件模块，所述资源目录模块能够对物联管理平台上多种数据资源目录进行汇合，所述分布式文件模块对多种实体海量文件进行存储。9.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的数据处理平台，其特征在于，所述资源目录模块包括目录上传、目录审核和目录发布，所述目录上传：多个模块上传自己的数据目录，所述目录审核：统一资源管理平台管理员负责审核上传的目录；所述目录发布：在统一资源管理平台发布目录供其他系统查看发布的数据资源。10.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的数据处理平台，其特征在于，所述基于数字孪生架构的数据中台还包括预警模块，所述预警模块包括预警单元和终端单元，所述预警单元用于根据处理后的数据判断是否存在报警事件，若是，则将报警事件发送至终端单元；所述终端单元用于接收并显示预警单元发送过来的报警事件。

技术总结
本发明公开了一种基于数字孪生的数据处理平台，包括基于数字孪生架构的数据中台与统一资源管理平台，所述基于数字孪生架构的数据中台包括数据采集模块、边缘计算模块、网络传输模块与数字孪生管理模块，通过设置不同的模块与单元来分别获取机械设备的状态数据和生产环境的环境数据，在获取环境数据的过程中，采用的是先获取子区域，然后获取子区域中的环境数据，接着基于子区域的划分结果对环境数据进行有效的压缩处理，最后通过网络传输模块输送到数字孪生管理模块，有效地提高了数据的传输效率，同时数据展示方式直观，利于管理人员直观地了解生产过程中各种机械设备与生产环境的实时状态，比较的方便。比较的方便。比较的方便。


技术研发人员：郝晟
受保护的技术使用者：南京云亿科技有限公司
技术研发日：2023.04.19
技术公布日：2023/7/21