一种流程工业生产过程监控管理方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种流程工业生产过程监控管理方法及系统，属于工业机理模型领域；所述的方法具体步骤如下：S1接入边缘计算设备收集生产制造过程中的参数；S2利用流程工业的屋里、化学反应建立生产制造过程的机理模型；S3将生产中的资源配置作为模型的进参，建立对应的机理模型；S4利用数字孪生将生产制造流程可视化，通过修改进参模拟生产流程；S5通过数字孪生模拟物理设备故障；本发明专利技术通过生产制造预演，有利于制定科学的生产计划，实现资源优化配置，降低能耗、环境污染；实现生产过程有效监控，确保安全、高效的生产流程，提高生产效率；通过设备故障预警，在设备真正发生故障之前，及时预报设备的异常状况，采取相应的措施。采取相应的措施。采取相应的措施。

【技术实现步骤摘要】
一种流程工业生产过程监控管理方法及系统


[0001]本专利技术公开一种流程工业生产过程监控管理方法及系统，涉及工业机理模型


技术介绍

[0002]流程工业是指通过物理或化学变化进行生产的行业，在国家发展战略中占据重要地位。其生产多在高温高压、易燃易爆以及有毒有害的环境下进行，具有高污染性、高能耗、高风险性等特点，并且由于流程工业中成品一般要经过多个生产工艺，其中一个环节发生故障会影响整个生产过程，造成重大损失。因此，为优化资源配置、降低流程工业能耗与污染、提高生产率和降低灾备演练成本等，对其生产过程进行监控管理具有迫切性需求和战略性意义。随着工业大数据、工业机理模型、数字孪生、物联网技术的飞速发展，通过信息技术手段助力流程工业数字化改造成为了可能。
[0003]本专利技术通过接入边缘计算设备，对生产制造过程中的参数进行收集。深入流程工业的物理、化学反应原理，建立生产制造过程的机理模型，将生产过程中的原料消耗、能源消耗等资源配置作为模型的进参，通过建立多种类型机理模型，推导出碳排放、废料排放、能耗、生产效率等输出。通过数字孪生将生产制造流程可视化，通过修改进参来模拟生产过程，在保证生产制造安全与产出的前提下，指定科学的资源配置，提高生产效率，降低能耗与污染；通过数字孪生技术对物理设备故障模拟，实现应急预演，可以降低灾备演练中浪费的巨大人力、物力成本。
[0004]流程工业是通过物理、化学变化进行生产的行业，是原材料的增值过程，影响到人民、国家的生活、生产，在工业领域占据战略地位。因需要高温、高压、高燃、高污染、高能耗等特殊的环境，对生产的科学合理、灾备、应急等有非常高的要求。以往都是通过人的经验指导生产过程，比较依赖人的主观因素，缺乏科学的生产计划制定。
[0005]通过数字孪生、工业机理模型的建设，可以将生产制造过程进行监控，并通过调整参数实现生产过程预演，方便管理人员调整资源配比，制定科学的生产计划，保证生产率的同时，降低能耗、污染和灾备演练成本，实现流程工业科学的生产制造。
[0006]故现专利技术一种流程工业生产过程监控管理方法及系统，以解决上述问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术针对现有技术的问题，提供一种流程工业生产过程监控管理方法及系统，所采用的技术方案为：一种流程工业生产过程监控管理方法，所述的方法具体步骤如下：
[0008]S1接入边缘计算设备收集生产制造过程中的参数；
[0009]S2利用流程工业的屋里、化学反应建立生产制造过程的机理模型；
[0010]S3将生产中的资源配置作为模型的进参，建立对应的机理模型；
[0011]S4利用数字孪生将生产制造流程可视化，通过修改进参模拟生产流程；
[0012]S5通过数字孪生模拟物理设备故障。
[0013]所述S1接入边缘计算设备收集生产制造过程中的参数，即利用物联网IOT技术收集生产设备信息，在数字孪生平台下展示准实时的生产信息。
[0014]所述S5通过机理模型算法把物理认知和数学孪生平台相结合，分析残差进行故障预警。
[0015]所述S5通过机理模型算法把物理认知和数学孪生平台相结合，分析残差进行故障预警的具体步骤如下：
[0016]S501通过设备运行机理建立精确的数学模型来估计输出，并将之与实际测量值比较，获得残差；
[0017]S502对残差进行分析以确定过程是否发生故障，辨识故障类型。
[0018]一种流程工业生产过程监控管理系统，所述的系统具体包括参数收集模块、生产模型建立模块、资源模型建立模块、生产模拟模块和故障模拟模块：
[0019]参数收集模块：接入边缘计算设备收集生产制造过程中的参数；
[0020]生产模型建立模块：利用流程工业的屋里、化学反应建立生产制造过程的机理模型；
[0021]资源模型建立模块：将生产中的资源配置作为模型的进参，建立对应的机理模型；
[0022]生产模拟模块：利用数字孪生将生产制造流程可视化，通过修改进参模拟生产流程；
[0023]故障模拟模块：通过数字孪生模拟物理设备故障。
[0024]所述参数收集模块接入边缘计算设备收集生产制造过程中的参数，即利用物联网IOT技术收集生产设备信息，在数字孪生平台下展示准实时的生产信息。
[0025]所述故障模拟模块通过机理模型算法把物理认知和数学孪生平台相结合，分析残差进行故障预警。
[0026]所述故障模拟模块具体包括残差产生模块和残差评价模块：
[0027]残差产生模块：通过设备运行机理建立精确的数学模型来估计输出，并将之与实际测量值比较，获得残差；
[0028]残差评价模块：对残差进行分析以确定过程是否发生故障，辨识故障类型。
[0029]本专利技术的有益效果为：本专利技术通过生产制造预演，有利于制定科学的生产计划，实现资源优化配置，降低能耗、环境污染；实现生产过程有效监控，确保安全、高效的生产流程，提高生产效率；通过设备故障预警，在设备真正发生故障之前，及时预报设备的异常状况，采取相应的措施，从而最大程度的降低设备故障所造成的损失。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]图1是本专利技术方法的流程图；图2是本本专利技术实施例基于工业机理模型、数字孪生技术的流程工业生产过程监控管理框架。
具体实施方式
[0032]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。
[0033]首先对本专利技术涉及的部分专业数据进行简单解释：
[0034]工业机理模型：是生产制造过程内部机制建立的精准数学模型；根据质量平衡、能量平衡、元素平衡、化学定律获得生产制造过程中的数学模型，通过调整各种进参，产出不同的结果，从而模拟及预测生产制造过程；
[0035]数字孪生技术：数字孪生通过建设真实场景的虚拟镜像，结合工业机理模型可以达到生产过程的模拟预演、预演决策和灾备演练等；在保证生产率的同时降低能耗、污染；
[0036]物联网IOT：通过各种传感器将生产制造过程中的参数进行收集，结合工业机理模型和数字孪生，准实时地对生产过程进行监控；
[0037]实施例一：
[0038]一种流程工业生产过程监控管理方法，所述的方法具体步骤如下：
[0039]S1接入边缘计算设备收集生产制造过程中的参数；
[0040]S2利用流程工业的屋里、化学反应建立生产制造过程的机理模型；
[0041]S3将生产中的资源配置作为模型的进参，建立对应的机理模型；
[0042]S4利用数字孪生将生产制造本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种流程工业生产过程监控管理方法，其特征是所述的方法具体步骤如下：S1接入边缘计算设备收集生产制造过程中的参数；S2利用流程工业的屋里、化学反应建立生产制造过程的机理模型；S3将生产中的资源配置作为模型的进参，建立对应的机理模型；S4利用数字孪生将生产制造流程可视化，通过修改进参模拟生产流程；S5通过数字孪生模拟物理设备故障。2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述S1接入边缘计算设备收集生产制造过程中的参数，即利用物联网IOT技术收集生产设备信息，在数字孪生平台下展示准实时的生产信息。3.根据权利要求2所述的方法，其特征是所述S5通过机理模型算法把物理认知和数学孪生平台相结合，分析残差进行故障预警。4.根据权利要求3所述的方法，其特征是所述S5通过机理模型算法把物理认知和数学孪生平台相结合，分析残差进行故障预警的具体步骤如下：S501通过设备运行机理建立精确的数学模型来估计输出，并将之与实际测量值比较，获得残差；S502对残差进行分析以确定过程是否发生故障，辨识故障类型。5.一种流程工业生产过程监控管理系统，其特征是所述的系统具体包括参...

【专利技术属性】
技术研发人员：武婉婉，张超，商广勇，胡立军，刘品杰，李佳，
申请(专利权)人：山东浪潮工业互联网产业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：