[发明专利]一种基于数字孪生的计量设备自动化检定线运维系统

权利要求书

1.一种基于数字孪生的计量设备自动化检定线运维系统，其特征在于，包括以下部分：计量设备自动化检定线物理实体、计量设备自动化检定线虚拟数字孪生体、应用层和通讯层，

所述计量设备自动化检定线物理实体包括设备层和感知层两部分，利用感知层的感知设备，从设备层采集检定线运维过程中的各类物理实体数据，并通过通讯层将物理实体数据分别推送给计量设备自动化检定线虚拟数字孪生体和应用层；

所述计量设备自动化检定线虚拟数字孪生体，通过构建计量设备自动化检定线数字孪生模型，对计量设备自动化检定线物理实体进行仿真，并将仿真结果经通讯层反馈回计量设备自动化检定线物理实体，通过两者的双向映射修正计量设备自动化检定线数字孪生模型；利用修正后的计量设备自动化检定线数字孪生模型，将接收到的物理实体数据转化为虚拟数字孪生体数据，并经通讯层推送至应用层；

所述应用层，将接收到的虚拟数字孪生体数据分配给各个应用模块，对各个应用模块的模型进行训练，形成相应知识库；再将接收到的物理实体数据输入到各个应用模块中的模型，结合知识库和算法实现相应功能，从而输出服务数据、知识数据和融合衍生数据，转化为运维决策并通过通讯层反馈至计量设备自动化检定线物理实体，形成计量设备自动化检定线运维管理闭环；

所述通讯层，利用多协议通讯接口实现数据在计量设备自动化检定线物理实体、计量设备自动化检定线虚拟数字孪生体和应用层间的传输；

其中，所述计量设备自动化检定线数字孪生模型的构建和修正步骤如下：

步骤（1）：建立物理模型：具体为通过数字化建模软件，建立与计量设备自动化检定线物理实体一致的三维可视化物理子模型；将物理子模型导入数字化检定线仿真软件，将模型参数与物理参数设置一致，融合生成统一物理模型；

步骤（2）：建立逻辑模型：根据物理模型中的要素映射而成；

步骤（3）：建立数据模型：将采集到的物理实体数据进行处理分析，并将处理分析后得到的数据交换到物理模型中；

步骤（4）：建立仿真模型：根据建成的物理模型镜像生成仿真模型，基于物理模型中的数据，对计量设备自动化检定线虚拟数字孪生体完整运行流程进行仿真，得到的仿真结果与物理模型实时交互；利用逻辑模型验证仿真模型的合理性，验证结果可进一步优化逻辑模型的要素、结构和运行机制；

步骤（5）：仿真模型的修正：基于实时采集的计量设备自动化检定线物理实体运行实际数据和计量设备自动化检定线虚拟数字孪生体仿真结果的偏差值，对仿真模型进行训练和优化，并根据演化结果验证一致性和可靠性，最终输出计量设备自动化检定线数字孪生模型。

2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的计量设备自动化检定线运维系统，其特征在于，所述设备层包括周转箱输送机、拆/码垛机、上下料机器人、检定系统输送线、耐压单元、外观检测单元、插卡单元、检定单元、编程与加密单元、封印单元、贴标单元、信息识别单元和监控单元。

3.根据权利要求2所述的一种基于数字孪生的计量设备自动化检定线运维系统，其特征在于，所述感知层包括为自动化检定线配置的工控机、PLC、各类传感器、移载/输送电机、工业相机、网络摄像头和RFID，其中，各类传感器包括湿度传感器、环境尘土传感器、震动传感器、噪声传感器、气路气压传感器、电机温度传感器。

4.根据权利要求3所述的一种基于数字孪生的计量设备自动化检定线运维系统，其特征在于，所述湿度传感器安装于检定室中心；环境尘土传感器安装于检定室中心；震动传感器安装于拆/码垛机、上下料机器人上；噪声传感器安装于拆/码垛机附近、上下料机器人区间；气路气压传感器安装于上下料机器人、贴标单元、总气路和检定仓位置；电机温度传感器安装于主干路的移载/输送电机、上下料机器人上；工业相机安装于外观检测单元；网络摄像头安装于检定室内的监控单元；RFID安装于信息识别单元。

5.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的计量设备自动化检定线运维系统，其特征在于，所述物理实体数据包括设备层各部分在整个检定过程中的工艺顺序编号，待检计量设备在设备层各部分的到达时间、离开时间和下一批次计量设备的到达时间，设备层各部分的故障停机次数、故障类型、故障发生时的累计运行时间和误检率，以及检定室的湿度、尘土含量、噪声、气压、温度。