一种面向流程工业的数字孪生架构设计方法

专利主权项内容

1.一种面向流程工业的数字孪生架构设计方法，其特征在于：包括如下步骤：1)搭建数字孪生工厂支撑平台，用于实现多模型仿真场景的构建、人机交互画面组态、第三方设备通讯接口、多模型运行调度、人机交互画面运行环境、运行时模型调试功能；2)搭建动态仿真建模平台，内嵌软件交互系统、数据库、物性方法模块与单元设备模块，为后续模型构建与赋能应用模块提供载体；3)通过流程工业DCS数据库和图像数据库获取多模态过程数据，实现数据的精准感知；4)确定数字孪生模型必需的关键信息，构建单元级数字孪生模型，高保真刻画流程工业系统中工序的几何属性、物理行为、过程动态特征；5)利用现有模型装配技术，将步骤4中单元级数字孪生模型组装为全流程、高层级数字孪生模型；结合现有模型融合技术，明确多类别模型之间的耦合关系，构建可描述流程工业多设备、全周期特征的数字孪生模型；基于静态数据/动态一致性分析方法，对数字孪生模型的精度、稳定性指标进行验证，以确保数字孪生模型准确拟合实际系统；6)利用现有的连接交互技术，实现流程工业实体、数字孪生体、操作者与环境之间数据传输与信息交换；7)通过机理模型和自适应图像特征提取，对多模态数据进行特征加工与提取，生成机理特征数据和图像特征数据；构建基于Adaptive DiASSA算法的故障检测模块，对融合后的数据进行过程时序非线性特征提取；基于制定的故障监测逻辑，结合实时特征进行当前运行工况判断；8)构建基于SF-Transformer算法的指标预测模块，解决现存算法对缓慢变化参数的不敏感性与弱可解释性，实现流程工业质量指标的高精度软测量；9)构建基于QST-MPC算法的优化控制模块，实现流程工业中多类型操作参数的高效率同步优化；10)以步骤7)-步骤9)的算法为内核，开发数字孪生赋能应用软件，支撑前述完整的数字孪生技术体系。