CN115562217A - 数字孪生监控***、方法及装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种数字孪生监控***、方法及装置，涉及数字孪生技术领域，所述***包括：设备层，包括基于烟草工厂的至少一个车间建立的数字孪生模型，每个车间包括多个设备，所述多个设备包括多个烟草生产设备，所述多个烟草生产设备构成至少一个产线，所述数字孪生模型包括所述多个设备对应的多个数字孪生体；网络层，被配置为传输所述多个数字孪生体的数据；服务层，被配置为对所述数据进行处理；应用层，被配置为利用所述服务层处理后的所述数据获取用于提供服务的至少一种应用模块；展示层，被配置为展示所述多个数字孪生体和所述至少一种应用模块。

Description

数字孪生监控***、方法及装置

技术领域

本公开涉及数字孪生技术领域，尤其是一种数字孪生监控***、方法及装置。

背景技术

随着科技的发展，越来越多的信息化手段被应用于烟草工厂的监控***中，用以提升工厂和车间的运营生产效率。

例如，采用人脸识别技术的人员监控***、采用传感网技术的生产监控***等。

发明内容

发明人注意到，传统的监控***功能比较单一，不同监控***之间存在着信息壁垒，无法共享数据，且监控页面展示形式单一枯燥，不够直观。

为了解决上述问题，本公开实施例提出了如下解决方案。

根据本公开实施例的一方面，提供一种数字孪生监控***，包括：设备层，包括基于烟草工厂的至少一个车间建立的数字孪生模型，每个车间包括多个设备，所述多个设备包括多个烟草生产设备，所述多个烟草生产设备构成至少一个产线，所述数字孪生模型包括所述多个设备对应的多个数字孪生体；网络层，被配置为传输所述多个数字孪生体的数据；服务层，被配置为对所述数据进行处理；应用层，被配置为利用所述服务层处理后的所述数据获取用于提供服务的至少一种应用模块；展示层，被配置为展示所述多个数字孪生体和所述至少一种应用模块。

在一些实施例中，所述展示层还被配置为：响应于用户选择展示任意一个车间，展示所述任意一个车间的数字孪生模型和所述任意一个车间的所述多个数字孪生体的数据；响应于用户选择展示任意一个产线，展示构成所述任意一个产线的多个烟草生产设备对应的数字孪生体和构成所述任意一个产线的多个烟草生产设备对应的数字孪生体的数据；响应于用户选择展示任意一个设备，展示所述任意一个设备对应的数字孪生体和所述任意一个设备对应的数字孪生体的数据。

在一些实施例中，所述数据包括物料的参数，所述展示层还被配置为按照工艺段展示所述参数，所述工艺段包括叶片段、叶丝段、掺兑段和装箱段，所述参数包括所述物料的质量、湿度、温度、品牌、批次、物料来源、物料去向中的一种或多种。

在一些实施例中，所述至少一种应用模块包括生产监控模块，所述生产监控模块被配置为在检测到第一设备出现故障时，确定所述第一设备的位置信息；所述展示层还被配置为根据所述位置信息，将所述第一设备对应的数字孪生体以第一形式突出展示。

在一些实施例中，所述展示层还被配置为根据所述位置信息，将所述第一设备所在的第一产线突出展示；响应于用户对所述第一产线的预设操作，将所述第一设备对应的数字孪生体以所述第一形式突出展示。

在一些实施例中，所述至少一种应用模块包括智慧安防应用模块，所述多个设备还包括摄像头，所述智慧安防模块被配置为基于所述摄像头采集的视频监控数据实现安全管理功能和人员管理功能中的至少一种。

在一些实施例中，所述安全管理功能包括下述功能中的一种或多种：检测人群聚集、实时跟踪目标对象、追踪所述目标对象的行动轨迹、回放事故视频、根据预设权限分区域管理电子围栏禁区、根据历史视频监控数据预先布置视频采集策略、视频巡更、识别所述烟草工厂中的停车位状态。

在一些实施例中，所述人员管理功能包括下述功能中的一种或多种：可视化管理人员通行、确定值班人员所处区域、分析工作人员工作效率、统计外来人员、对预设黑名单中的人员发出警告、分类统计工作人员、管理调度工作人员。

在一些实施例中，所述至少一种应用模块包括能源监控应用模块，所述能源监控模块被配置为实现优化生产功能和能耗分析功能。

在一些实施例中，所述优化生产功能包括：对所述数据中的至少部分进行分析以得到分析结果；基于所述分析结果优化所述多个设备的资源配置；按照优化后的资源配置控制所述多个设备的运行。

在一些实施例中，所述能耗分析功能包括：实时监控所述多个设备的能耗；基于所述多个设备的能耗分析所述多个设备的能耗趋势；响应于用户针对任意一个设备的能耗趋势查询请求，通过所述展示层展示所述任意一个设备的能耗和能耗趋势。

在一些实施例中，所述至少一个应用模块包括应急决策应用模块，所述应急决策模块被配置为实现应急决策功能和预警功能。

在一些实施例中，所述多个设备还包括摄像头，所述应急决策功能包括：识别烟草工厂中的突发事故；确定所述突发事故的事故位置；调取所述事故位置周边至少一个摄像头采集的视频监控画面并展示在所述展示层。

在一些实施例中，所述预警功能包括：利用预设模型分析第二设备对应的数据；判断所述第二设备对应的数据是否超出预设预警范围；在所述第二设备对应的数据超出预设预警范围的情况下，通过所述展示层展示预警信息，并在所述展示层将所述第二设备对应的数字孪生体以第二形式突出展示。

在一些实施例中，所述至少一种应用模块还包括数字孪生应用模块，所述数字孪生应用模块被配置为为用户提供用于建立所述数字孪生模型的机理模型库、孪生组态库、算法库中的一种或多种。

根据本公开实施例的又一方面，提供一种数字孪生监控方法，包括：传输多个数字孪生体的数据，其中，所述多个数字孪生体构成数字孪生模型，所述数字孪生模型是基于烟草工厂的至少一个车间建立的，每个车间包括多个设备，所述多个设备包括多个烟草生产设备，所述多个烟草生产设备构成至少一个产线，所述多个设备与所述多个数字孪生体相对应；对所述数据进行处理；利用处理后的所述数据获取用于提供服务的至少一种应用模块；展示所述多个数字孪生体和所述至少一种应用模块。

在一些实施例中，所述方法还包括：响应于用户选择展示任意一个车间，展示所述任意一个车间的数字孪生模型和所述任意一个车间的所述多个数字孪生体的数据；响应于用户选择展示任意一个产线，展示构成所述任意一个产线的多个烟草生产设备对应的数字孪生体和构成所述任意一个产线的多个烟草生产设备对应的数字孪生体的数据；响应于用户选择展示任意一个设备，展示所述任意一个设备对应的数字孪生体和所述任意一个设备对应的数字孪生体的数据。

在一些实施例中，所述方法还包括：在检测到第一设备出现故障时，确定所述第一设备的位置信息；根据所述位置信息，将所述第一设备对应的数字孪生体以第一形式突出展示。

在一些实施例中，所述方法还包括：为用户提供用于建立所述数字孪生模型的机理模型库、孪生组态库、算法库中的一种或多种。

根据本公开实施例的另一方面，提供一种数字孪生监控装置，包括：传输模块，被配置为传输多个数字孪生体的数据，其中，所述多个数字孪生体构成数字孪生模型，所述数字孪生模型是基于烟草工厂的至少一个车间建立的，每个车间包括多个设备，所述多个设备包括多个烟草生产设备，所述多个烟草生产设备构成至少一个产线，所述多个设备与所述多个数字孪生体相对应；处理模块，被配置为对所述数据进行处理；获取模块，被配置为利用处理后的所述数据获取用于提供服务的至少一种应用模块；展示模块，被配置为展示所述多个数字孪生体和所述至少一种应用模块。

根据本公开实施例的还一方面，提供一种数字孪生监控装置，包括：存储器；以及耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器的指令执行上述任意一个实施例所述的方法。

根据本公开实施例的还一方面，提供一种计算机可读存储介质，包括计算机程序指令，其中，所述计算机程序指令被处理器执行时实现上述任意一个实施例所述的方法。

根据本公开实施例的还一方面，提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任意一个实施例所述的方法。

本公开实施例中，通过数字孪生模型，将车间中的多个设备的数据映射至对应的多个数字孪生体中，并对数据进行处理，利用处理后的数据得到的应用模块提供服务，从而将具有不同功能的服务整合在同一个数字孪生监控***中。不同的应用模块之间可以共享数据，不存在信息壁垒，可以提高数字孪生监控***的数据的利用率。同时，通过展示数字孪生体可以丰富监控页面的展示形式，便于用户更直观地对烟草工厂的各个车间、产线、设备进行观察。

下面通过附图和实施例，对本公开的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

为了更清楚地说明本公开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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本公开一些实施例的数字孪生监控***的结构示意图；

图2是根据本公开一些实施例的应用层的结构示意图；

图3是根据本公开一些实施例的数字孪生监控方法的流程示意图；

图4是根据本公开一些实施例的数字孪生监控装置的结构示意图；

图5是根据本公开另一些实施例的数字孪生监控装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1是根据本公开一些实施例的数字孪生监控***的结构示意图。如图1所示，数字孪生监控***包括设备层11、网络层12、服务层13、应用层14和展示层15。

设备层11包括基于烟草工厂的至少一个车间建立的数字孪生模型，每个车间包括多个设备，多个设备包括多个烟草生产设备，多个烟草生产设备构成至少一个产线，数字孪生模型包括多个设备对应的多个数字孪生体。

在一些实施例中，烟草生产设备包括对烟草原料进行处理和存储的主机设备，例如，用于将烟叶切成烟丝的切丝机、用于对烟丝进行烘干的烘丝机、用于存放烟叶的储叶柜、用于存放烟丝的叶丝柜等。在一些实施例中，上述烟草生产设备还包括用于输送物料的辅连设备，例如，振动输送类或者皮带输送类辅连设备。在一些实施例中，上述烟草设备还包括蒸汽类、除尘、除异味类的公用工程设备。

在一些实施例中，车间中的多个设备除了烟草生产设备外还包括数据采集设备、控制设备、能源动力设备、网络设备、数据传输设备中的一种或多种。例如，数据采集设备包括摄像头、传感器等；控制设备包括可编程逻辑控制器等。

网络侧12被配置为传输多个数字孪生体的数据。

在一些实施例中，网络层12通过物联网协议、传输控制协议/网际协议(TCP/IP)、工业总线协议中的一种或多种传输多个数字孪生体的数据。

服务层13被配置为对数据进行处理。

应用层14被配置为利用服务层13处理后的数据获取用于提供服务的至少一种应用模块。

在一些实施例中，应用层14采用微服务框架部署各个应用模块。使各个应用模块可以独立部署，便于对应用模块的扩展和更新。

展示层15被配置为展示多个数字孪生体和至少一种应用模块。

在一些实施例中，展示层15以三维可视化模型形式展示数字孪生体，可以便于用户更直观地对烟草工厂的各个车间、产线、设备进行观察。

上述数字孪生监控***通过数字孪生模型，将车间中的多个设备的数据映射至对应的多个数字孪生体中，并对数据进行处理，利用处理后的数据得到的应用模块提供服务，从而将具有不同功能的服务整合在同一个数字孪生监控***中。不同的应用模块之间可以共享数据，不存在信息壁垒，可以提高数字孪生监控***的数据的利用率。同时，通过展示数字孪生体可以丰富监控页面的展示形式，便于用户更直观地对烟草工厂的各个车间、产线、设备进行观察。

在一些实施例中，数字孪生监控***采用全域标识技术对烟草工厂中的任意一个设备进行编码，使烟草工厂中任意一个设备均具有其独一无二的身份信息。且全域标识支持孪生映射，在数字孪生模型中，与烟草工厂中任意一个设备相对的数字孪生体也被赋予独一无二的数字身份信息，以确保烟草工厂中的每个设备与数字孪生模型中的每个数字孪生体能够一一对应。通过全域标识建立的设备与数字孪生体之间的对应关系，数字孪生监控***可以更精确地将设备采集的数据映射至该设备对应的数字孪生体。在此基础上，可以实现数字孪生体的快速索引、精确定位和相关数据的加载。数字孪生监控***可以通过全域标志实现将用户通过对任意一个数字孪生体的操控映射至该数字孪生体对应的设备上，以使用户通过操控数字孪生体实现对设备的操控。

在一些实现方式中，全域编码采用“一物一码”编码方案，由国家物联网标识管理公共服务平台提供申请和解析服务。

在一些实施例中，采用标识符(OID，Object Identifier)作为设备的身份标识。采用对象标识符可以保证设备在数字孪生监控***的数据传输与数据处理过程中的正确定位和管理。

在一些实施例中，数字孪生监控***采用智能数据采集技术实现对数据的识别、采集、传输和处理。例如，在一些实现方式中，数据包括物料的参数，参数包括物料的质量、湿度、温度、品牌、批次、物料来源、物料去向中的一种或多种。数字孪生监控***通过直接与物料绑定或连接的数据采集设备，完成对物料的参数的识别、采集、传输和处理，并通过与物料绑定或连接的控制设备实现对物料的控制。

在一些实现方式中，数据采集设备包括传感器(例如，物理量传感器、化学量传感器、生物量传感器等)、射频识别设备(将电子标签贴附在物料包装表面，通过读写器可以读取电子标签，并采集对应物料的参数)、多媒体信息采集器(如摄像头、照相机、音频采集设备等)、定位设备中的一种或多种。例如，可以通过识别物料表面贴附的条码，并识别该条码对应的物料的参数，其中，条码包括一维条码或者二维码。

在一些实施例中，数字孪生监控***在进行数据处理时，采用传感网技术。传感网采用自组网和总线网等短程通信技术或移动通信技术，以烟草工厂范围内的多个设备中的传感器为节点组网,用于提供网络管理和数据处理功能。

在一些实施例中，数字孪生监控***在进行数据处理时，还采用了模数转换技术，模数转换技术可以将采集到的模拟数据转化为数字数据,以实现降低数据冗余度、提高数据处理精度的目标。

在一些实施例中，数字孪生监控***在进行数据处理时，还采用了网关技术。网关用于连接传感网和其他网络，提供感知数据汇聚、控制数据生成分发的功能。实现传感网和其他网络的互联互通，提高了数据的利用率。

在一些实施例中，数字孪生监控***在进行数据处理时，还采用传感网中间件技术。传感网中间件用于实现数据与多种应用模块兼容。例如，在多个应用模块中实现时间同步、设备管理、状态管理、代码管理、跟踪定位等。如此可以进一步提高数据的利用率，减少数据重复采集、提高数字孪生监控***的数据处理效率。

在一些实施例中，数字孪生监控***在进行数据的传输时，采用现场网技术，以实现烟草工厂中的设备之间、设备与数字孪生监控***之间、设备与烟草工厂外部的设备之间的互联互通、柔性组网。

在一些实现方式中，现场网技术包括射频识别(RFID)技术、近场通信(NFC)技术等新型无源物联术。例如，在物料的出入库场景下，通过射频识别技术扫描物料包装上贴附的电子标签进行物料的管理，从而实现物料的自动化出入库，节约人工出入库的成本。

在一些实现方式中，现场网技术还包括无线局域网(Wifi)、红外数据传输(IrDA)、和设备到设备(D2D)等短距离通信技术。例如，通过上述技术实现对自动导引车或者机械臂的控制。

在一些实现方式中，数字孪生监控***通过自动化通信、工业总线和工业以太网等确定性传输技术，进行实现多个设备之间的数据交互，例如，通过工业总线实现主机设备和辅联设备之间的通信。

在一些实现方式中，数字孪生监控***通过窄带物联网、紫蜂、增强型机器类通信、远距离无线电、信号狐等中低速通信技术，实现对部分设备的开关的控制。例如，在烟草工程中的多个设备包括音频设备或者用于监控烟草工厂环境的环境监控设备的情况下，采用窄带物联网控制音频设备或者环境监控设备的开关。

在一些实现方式中，数字孪生监控***通过往返时间、达角度、到达相位等精确定位技术实现对设备进行精确定位。

在一些实施例中，数字孪生监控***在进行数据处理时，采用数据强化技术，以便于实现对数据的整合共享和综合运用。由于数据由多个不同的设备采集并且映射至对应的数字孪生体，且每个设备采集的数据可能采用不同的结构进程存储，因此，可以将此类数据称为多源异构数据。数据强化技术包括数据清洗、数据分类、数据编码、数据标签和数据压缩等一个或多个步骤。

在一些实现方式中，多源异构数据经数据清洗，实现去重和纠错，经数据清洗的多源异构数据具有较高的一致性。经数据清洗后的数据，通过数据分类根据数据类型进行划分，使数据分门别类、体系清晰。

在一些实现方式中，通过数据编码技术利用不同算法对不同类型的数据进行编码，以便于后续对数据进行分类、校验、检索等处理。

在一些实现方式中，通过数据标签技术对数据进行标签化管理，便于数据的提取、分类，还实现数据标签的精简、合并、转义等操作。

在一些实现方式中，数字孪生监控***通过数据压缩技术减少数据传输时占用的网络带宽，提高数据的传输效率。

在一些实施例中，展示层15以三维可视化模型形式展示数字孪生体并结合图表的形式展示数字孪生体的数据，以进一步丰富监控页面的展示形式。

在一些实施例中，展示层15还被配置为：响应于用户选择展示任意一个车间，展示任意一个车间的数字孪生模型和任意一个车间的多个数字孪生体的数据；响应于用户选择展示任意一个产线，展示构成任意一个产线的多个烟草生产设备对应的数字孪生体和构成任意一个产线的多个烟草生产设备对应的数字孪生体的数据；响应于用户选择展示任意一个设备，展示任意一个设备对应的数字孪生体和任意一个设备对应的数字孪生体的数据。

在上述实施例中，用户可以通过选择展示任意一个车间，从而从展示层获取该车间中各个产线的排布位置和与该车间相关的数据；通过选择展示任意一个产线，获取该产线中各个设备的排布位置和与该产线相关的数据。数字孪生监控***根据用户的选择分层级地展示多个设备对应的多个数字孪生体，便于用户掌握烟草工厂的各个车间、各个产线整体的情况，以及各个设备的具体的情况。

在一些实施例中，数据包括物料的参数，展示层15还被配置为按照工艺段展示参数。工艺段包括叶片段、叶丝段、掺兑段和装箱段，参数包括物料的质量、湿度、温度、品牌、批次、物料来源、物料去向中的一种或多种。物料是指烟草原料在各个工艺段加工过程中形成的中间态产物，例如，烟草原料经叶片段处理获得烟叶，烟叶经叶丝段处理获得烟丝，烟丝经搀兑段处理获得搀兑后的烟丝，搀兑后的烟丝经被装箱存储获得装箱烟丝。物料来源指该工艺段需要加工的物料来自上一个工艺段的哪一个具体的产线，物料去向是指该工艺段完成加工后的物料被输送到下一个工艺段的哪一个具体的产线或者储柜。上述方式便于用户从工艺段的层面掌握烟草工厂的生产情况。

图2是根据本公开一些实施例的应用层的结构示意图。

在一些实施例中，如图2所示，应用层14提供的至少一种应用模块包括生产监控应用模块141，生产监控应用模块141被配置为在检测到第一设备出现故障时，确定第一设备的位置信息；展示层15还被配置为根据第一设备的位置信息，将第一设备对应的数字孪生体以第一形式突出展示。例如，将第一设备对应的数字孪生体的边缘通过特定颜色展示。上述方式可以提醒用户根据突出展示的数字孪生体快速确定该数字孪生体对应的第一设备在烟草工厂中的位置。

在一些实现方式中，展示层15还被配置为展示报警消息，例如，通过弹窗的形式展示报警消息。在另一些实现方式中，数字孪生监控***还可以通过报警铃声提示用户第一设备出现故障，以提高用户注意第一设备出现故障的概率。

在一些实施例中，展示层15还被配置为根据第一设备的位置信息，将第一设备所在的第一产线突出展示；响应于用户对第一产线的预设操作，将第一设备对应的数字孪生体以第一形式突出展示。上述方式中，在第一设备出现故障的情况下，将第一设备所在的第一产线进行突出展示，可以进一步便于用户通过展示层15直观地获知出现故障的第一设备具体是处于哪一个产线，进而在用户选择观看第一产线中的设备的情况下突出展示出现故障的第一设备。

在一些实施例中，应用层14提供的至少一种应用模块包括智慧安防应用模块142，车间中的多个设备还包括摄像头。智慧安防应用模块142被配置为基于摄像头采集的视频监控数据实现安全管理功能和人员管理功能中的至少一种。上述方式中，数字孪生监控***除实现对烟草生产过程的监控外还集成了安全监控和人员监控的功能，使用户无需在多种监控***之间来回切换，简化了监控过程。

在一些实现方式中，安全管理功能包括下述功能中的一种或多种：检测人群聚集、实时跟踪目标对象、追踪目标对象的行动轨迹、回放事故视频、根据预设权限分区域管理电子围栏禁区、根据历史视频监控数据预先布置视频采集策略、视频巡更、识别烟草工厂中的停车位状态。

在另一些实现方式中，人员管理功能包括下述功能中的一种或多种：可视化管理人员通行、确定值班人员所处区域、分析工作人员工作效率、统计外来人员、对预设黑名单中的人员发出警告、分类统计工作人员、管理调度工作人员。

在一些实施例中，应用层14提供的至少一种应用模块包括能源监控应用模块143，能源监控应用模块被配置为实现优化生产功能和能耗分析功能。数字孪生监控***进一步利用了数字孪生模型中多个数字孪生体的数据实现了优化生产和能耗分析的功能，通过上述功能可以提高烟草工厂的生产效率、降低烟草工厂的能耗。

在一些实时方式中，优化生产功能包括：对车间中多个设备对应的多个数字孪生体的数据中的至少部分进行分析以得到分析结果；基于分析结果优化多个设备的资源配置；按照优化后的资源配置控制多个设备的运行。

在一些实现方式中，能耗分析功能包括：实时监控多个设备的能耗；基于多个设备的能耗分析多个设备的能耗趋势；响应于用户针对任意一个设备的能耗趋势查询请求，通过展示层15展示任意一个设备的能耗和能耗趋势。上述方式可以便于用户实时掌握烟草工厂各个设备的能耗状态，通过能耗趋势追溯能源消耗的过程，并通过分析能耗趋势辅助用户优化整合工厂内的各个设备的资源，帮助工厂实现节能降耗。

在一些实现方式中，展示层15根据能耗分析结果提供多维度分析报表，例如，用能分析、节能分析、计划偏差分析等，为用户提供基于烟草工厂全局的能耗分析结果，便于用户对各个设备的资源分配进行决策。

在一些实施例中，应用层14提供的至少一个应用模块包括应急决策应用模块144，应急决策应用模块144被配置为实现应急决策功能和预警功能。在烟草生产过程中，通过应急决策应用模块144实现对突发事故的处理和预警，可以提高突发事件的处理效率。

在一些实现方式中，车间的多个设备还包括摄像头，应急决策功能包括：识别烟草工厂中的突发事故；确定突发事故的事故位置；调取事故位置周边至少一个摄像头采集的视频监控画面并展示在展示层15。通过展示层15展示突发事故周边的视频监控画面可以便于用户确定突发事故的现场状况，及时掌握现场情况。

在一些实施例中，应急决策功能还包括通过音频通讯，按照预设的应急处理流程进行突发事故远程指挥处理。上述方式中，通过预设的应急处理流程指挥位于突发事件现场的工作人员进行指挥，可以提高突发事件的处理效率。

在一些实施例中，应急决策功能还包括联系相关部门负责人员快速前往突发事件现场进行处理。例如，在识别突发事件的类型是设备故障时，数字孪生监控***联系负责维修出现故障的设备的维修人员到突发事故现场进行设备维修，以便快速恢复生产。

在一些实现方式中，预警功能包括：利用预设模型分析第二设备对应的数据；判断第二设备对应的数据是否超出预设预警范围；在第二设备对应的数据超出预设预警范围的情况下，通过展示层15展示预警信息，并在展示层15将第二设备对应的数字孪生体以第二形式突出展示。

在一些实施例中，第二设备内置有传感器，在设备的运行过程中，设备内置的传感器采集到的数据被实时传输至数字孪生监控***进行分析，用于对第二设备可能发生的故障进行预警。在一些实现方式中，分析采用的预设模型是通过仿真云平台进行模拟验证，并依据验证结果进行适应性参数调整后获得的预设模型，通过上述方式可以提高模型预测的准确率，从而更能正确对第二设备可能出现的故障进行预测。

在一些实施例中，利用预设模型对第二设备的数据进行数据挖掘，得出反映第二设备正常状态的重要特征指标及其动态变化规律，并根据重要特征指标及其动态变化规律得到预设预警范围。

在一些实施例中，预设模型具备自我学习能力，可以根据重要特征指标的动态变化规律，建立第二设备正常状态的自我学习和判断机制，减少预警的误判和漏判。

在一些实现方式中，数字孪生监控***还被配置为在第二设备的数字孪生体的基础上形成对第二设备进行操作、安装或拆卸的三维动画，以指导工作人员对第二设备进行维修。

在一些实现方式中，数字孪生监控***还被配置为采用增强现实技术，在第二设备所处的现场，通过可穿戴设施或者移动终端来展现上述三维动画。简化维修过程，降低对维修人员的要求。

在一些实现方式中，应用层14提供的至少一种应用模块还包括数字孪生应用模块145，数字孪生应用模块145被配置为为用户提供用于建立数字孪生模型的机理模型库、孪生组态库、算法库中的一种或多种，为用户建立数字孪生模型提供便利。

在一些实施例中，烟草工厂的数字孪生模型包括通过逆向建模技术建立的数字孪生模型。根据烟草工厂中的已有设备，通过反向建模技术构建已有设备对应的数字孪生体，以构成数字孪生模型。在一些实施例中，数字孪生体的三维模型是基于采用倾斜摄影技术、遥感测绘技术、传感器感知技术中的一种或者多种技术获取的已有设备的纹理和结构信息建立的。上述实施例中，已有设备的纹理和结构信息是通过烟草工厂中部署的数据采集设备获取的。通过上述方法，数字孪生监控***可以自动完成数字孪生体的三维模型的建构，减少了人工建模的成本。

在另一些实施例中，设备层11还包括通过逆向建模技术建立的虚拟模型。例如，对于烟草工厂中还未建立的区域，依据现有基础地理信息，采用参数化设计工具或二维矢量信息建立虚拟模型，以实现对未建成的区域的设计和规划。

在一些实施例中，展示层15还被配置为采用混合现实技术展示虚拟模型。例如，对于烟草工厂中未建成的区域，利用数字孪生监控***进行逆向建模后，再利用混合现实技术实现将构建好的虚拟模型与烟草工厂的真实场景的交互。用户就可以在真实场景下查看烟草工厂中未建成的区域的虚拟模型。上述方法可以进一步提高展示效果。

在一些实施例中，数字孪生模型是基于面向对象的仿真技术、虚拟现实仿真技术、分布式交互仿真技术和人工智能仿真技术中的一种或者多种建立的。采用面向对象的仿真技术可以提高数字孪生模型的可封装性、重用性、灵活性、可扩展性和可维护性。采用虚拟现实仿真可以实现用户与数字孪生模型的实时交互，提高用户身临其境的体验感。采用分布式交互仿真技术，可以在虚拟操作场景和模拟环境中，进行仿真实验和演练。智能仿真将人工智能技术引入建模与仿真全过程，实现人工智能与模型仿真的高度集成。

在一些实施例中，数字孪生监控***采用采用统一标准和协议的分布式交互仿真技术，通过网络设备将分散于烟草工厂中不同位置的设备合成为一个逻辑上为一个整体的合成虚拟设备。数字孪生监控***为合成虚拟设备提供虚拟操作场景和模拟环境以进行仿真实验。

在一些实施例中，数字孪生体是基于非结构化建模技术建立的。在一些实现方式中，非结构化建模技术包括手工建模技术、参数化建模技术、激光扫描建模技术。非结构化建模技术充分考虑了烟草工厂中设备的几何结构和纹理贴图，能够反映设备的真实属性。

在一些实施例中，考虑到非结构化建模技术得到的数字孪生体无法实现空间数据挖掘、空间分析和专题查询等结构化处理需求，采用结构化建模技术建立数字孪生体。在一些实现方式中，结构化建模技术包括建筑信息模型建模技术和语义化建模技术。通过结构化建模技术建立的数字孪生模型既包含烟草工厂中多个设备的几何信息，又包含多个设备的语义描述和拓扑关系信息，扩展了数字孪生模型的应用场景。

在一些实施例中，数字孪生模型是基于虚拟现实技术、增强现实技术、混合现实技术中的一种或者多种建立的。通过上述技术建立的数字孪生模型可视化程度高，可以提高展示效果。

在一些实施例中，为进一步提高展示效果，数字孪生监控***根据烟草工厂的显示环境，生成视、听、嗅等感官信号，进一步提高数字孪生模型的仿真度，增强用户的体验感和参与感，辅助用户更为直观、高效地洞悉数字孪生模型提供的数据信息。

图3是根据本公开一些实施例的数字孪生监控方法的流程示意图。

本公开还提供一种数字孪生监控方法，如图3所示，包括步骤302至步骤308。

在步骤302中，传输多个数字孪生体的数据，其中，多个数字孪生体构成数字孪生模型，数字孪生模型是基于烟草工厂的至少一个车间建立的，每个车间包括多个设备，多个设备包括多个烟草生产设备，多个烟草生产设备构成至少一个产线，多个设备与多个数字孪生体相对应。

在步骤304中，对数据进行处理。

在步骤306中，利用处理后的数据获取用于提供服务的至少一种应用模块。

在步骤308中，展示多个数字孪生体和至少一种应用模块。

上述数字孪生监控方法通过建立数字孪生模型，将车间中的多个设备的数据映射至对应的多个数字孪生体中，并对数据进行处理，利用处理后的数据得到的应用模块提供服务，从而将具有不同功能的服务整合在同一个数字孪生监控***中。不同的应用模块之间可以共享数据，不存在信息壁垒，可以提高数字孪生监控***的数据的利用率。同时，通过展示数字孪生体可以丰富监控页面的展示形式，便于用户更直观地对烟草工厂的各个车间、产线、设备进行观察。

在一些实施例中，上述方法还包括：响应于用户选择展示任意一个车间，展示任意一个车间的数字孪生模型和任意一个车间的多个数字孪生体的数据；响应于用户选择展示任意一个产线，展示构成任意一个产线的多个烟草生产设备对应的数字孪生体和构成任意一个产线的多个烟草生产设备对应的数字孪生体的数据；响应于用户选择展示任意一个设备，展示任意一个设备对应的数字孪生体和任意一个设备对应的数字孪生体的数据。

在上述实施例中，用户可以通过选择展示任意一个车间，从而从展示层获取该车间中各个产线的排布位置和与该车间相关的数据；通过选择展示任意一个产线，获取该产线中各个设备的排布位置和与该产线相关的数据。数字孪生监控***根据用户的选择分层级地展示多个设备对应的多个数字孪生体，便于用户掌握烟草工厂的各个车间、各个产线整体的情况，以及各个设备的具体的情况。

在一些实时例中，上述方法还包括：在检测到第一设备出现故障时，确定第一设备的位置信息；根据位置信息，将第一设备对应的数字孪生体以第一形式突出展示。上述方式可以提醒用户根据突出展示的数字孪生体快速确定该数字孪生体对应的第一设备在烟草工厂中的位置。

在一些实施例中，上述方法还包括：为用户提供用于建立数字孪生模型的机理模型库、孪生组态库、算法库中的一种或多种，为用户建立数字孪生模型提供便利。

上述数字孪生监控方法的其他实施例，请参考上文中数字孪生监控***的实施例，在此不做赘述。

图4是根据本公开一些实施例的数字孪生监控装置的结构示意图。

本公开还提供一种数字孪生监控装置，如图4所示，数字孪生监控装置包括传输模块401、处理模块402、获取模块403和展示模块404。

传输模块401被配置为传输多个数字孪生体的数据，其中，多个数字孪生体构成数字孪生模型，数字孪生模型是基于烟草工厂的至少一个车间建立的，每个车间包括多个设备，多个设备包括多个烟草生产设备，所述多个烟草生产设备构成至少一个产线，多个设备与多个数字孪生体相对应。

处理模块402被配置为对数据进行处理。

获取模块403被配置为利用处理后的数据获取用于提供服务的至少一种应用模块。

展示模块404被配置为展示多个数字孪生体和至少一种应用模块。

本说明书中各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似的部分相互参见即可。对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

图5是根据本公开又一些实施例的数字孪生监控装置的结构示意图。

如图5所示，数字孪生监控装置500包括存储器501以及耦接至该存储器501的处理器502，处理器502被配置为基于存储在存储器501中的指令，执行前述任意一个实施例的方法。

存储器501例如可以包括***存储器、固定非易失性存储介质等。***存储器例如可以存储有操作***、应用程序、引导装载程序(Boot Loader)以及其他程序等。

数字孪生监控装置500还可以包括输入输出接口503、网络接口504、存储接口505等。这些接口503、504、505之间、以及存储器501与处理器502之间例如可以通过总线506连接。输入输出接口503为显示器、鼠标、键盘、触摸屏等输入输出设备提供连接接口。网络接口504为各种联网设备提供连接接口。存储接口505为SD卡、U盘等外置存储设备提供连接接口。

本公开实施例还提供了一种计算机可读存储介质，包括计算机程序指令，该计算机程序指令被处理器执行时实现上述任意一个实施例的方法。

本公开实施例还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述任意一个实施例的方法。

至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

本领域内的技术人员应当明白，本公开的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本公开可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用非瞬时性存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本公开是参照根据本公开实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解，可由计算机程序指令实现流程图中一个流程或多个流程和/或方框图中一个方框或多个方框中指定的功能。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (23)

1.一种数字孪生监控***，包括：

设备层，包括基于烟草工厂的至少一个车间建立的数字孪生模型，每个车间包括多个设备，所述多个设备包括多个烟草生产设备，所述多个烟草生产设备构成至少一个产线，所述数字孪生模型包括所述多个设备对应的多个数字孪生体；

网络层，被配置为传输所述多个数字孪生体的数据；

服务层，被配置为对所述数据进行处理；

应用层，被配置为利用所述服务层处理后的所述数据获取用于提供服务的至少一种应用模块；

展示层，被配置为展示所述多个数字孪生体和所述至少一种应用模块。

2.根据权利要求1所述***，其中，所述展示层还被配置为：

响应于用户选择展示任意一个车间，展示所述任意一个车间的数字孪生模型和所述任意一个车间的所述多个数字孪生体的数据；

响应于用户选择展示任意一个产线，展示构成所述任意一个产线的多个烟草生产设备对应的数字孪生体和构成所述任意一个产线的多个烟草生产设备对应的数字孪生体的数据；

响应于用户选择展示任意一个设备，展示所述任意一个设备对应的数字孪生体和所述任意一个设备对应的数字孪生体的数据。

3.根据权利要求1所述的***，其中，所述数据包括物料的参数，所述展示层还被配置为按照工艺段展示所述参数，所述工艺段包括叶片段、叶丝段、掺兑段和装箱段，所述参数包括所述物料的质量、湿度、温度、品牌、批次、物料来源、物料去向中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的***，其中，所述至少一种应用模块包括生产监控模块，所述生产监控模块被配置为在检测到第一设备出现故障时，确定所述第一设备的位置信息；

所述展示层还被配置为根据所述位置信息，将所述第一设备对应的数字孪生体以第一形式突出展示。

5.根据权利要求4所述的***，其中，所述展示层还被配置为根据所述位置信息，将所述第一设备所在的第一产线突出展示；响应于用户对所述第一产线的预设操作，将所述第一设备对应的数字孪生体以所述第一形式突出展示。

6.根据权利要求1所述的***，其中，所述至少一种应用模块包括智慧安防应用模块，所述多个设备还包括摄像头，所述智慧安防模块被配置为基于所述摄像头采集的视频监控数据实现安全管理功能和人员管理功能中的至少一种。

7.根据权利要求6所述的***，其中，所述安全管理功能包括下述功能中的一种或多种：检测人群聚集、实时跟踪目标对象、追踪所述目标对象的行动轨迹、回放事故视频、根据预设权限分区域管理电子围栏禁区、根据历史视频监控数据预先布置视频采集策略、视频巡更、识别所述烟草工厂中的停车位状态。

8.根据权利要求6所述的***，其中，所述人员管理功能包括下述功能中的一种或多种：可视化管理人员通行、确定值班人员所处区域、分析工作人员工作效率、统计外来人员、对预设黑名单中的人员发出警告、分类统计工作人员、管理调度工作人员。

9.根据权利要求1所述的***，其中，所述至少一种应用模块包括能源监控应用模块，所述能源监控模块被配置为实现优化生产功能和能耗分析功能。

10.根据权利要求9所述的***，其中，所述优化生产功能包括：

对所述数据中的至少部分进行分析以得到分析结果；

基于所述分析结果优化所述多个设备的资源配置；

按照优化后的资源配置控制所述多个设备的运行。

11.根据权利要求9所述的***，其中，所述能耗分析功能包括：

实时监控所述多个设备的能耗；

基于所述多个设备的能耗分析所述多个设备的能耗趋势；

响应于用户针对任意一个设备的能耗趋势查询请求，通过所述展示层展示所述任意一个设备的能耗和能耗趋势。

12.根据权利要求1所述的***，其中，所述至少一个应用模块包括应急决策应用模块，所述应急决策模块被配置为实现应急决策功能和预警功能。

13.根据权利要求12所述的***，其中，所述多个设备还包括摄像头，所述应急决策功能包括：

识别烟草工厂中的突发事故；

确定所述突发事故的事故位置；

调取所述事故位置周边至少一个摄像头采集的视频监控画面并展示在所述展示层。

14.根据权利要求12所述的***，其中，所述预警功能包括：

利用预设模型分析第二设备对应的数据；

判断所述第二设备对应的数据是否超出预设预警范围；

在所述第二设备对应的数据超出预设预警范围的情况下，通过所述展示层展示预警信息，并在所述展示层将所述第二设备对应的数字孪生体以第二形式突出展示。

15.根据权利要求1所述的***，其中，所述至少一种应用模块还包括数字孪生应用模块，所述数字孪生应用模块被配置为为用户提供用于建立所述数字孪生模型的机理模型库、孪生组态库、算法库中的一种或多种。

16.一种数字孪生监控方法，包括：

传输多个数字孪生体的数据，其中，所述多个数字孪生体构成数字孪生模型，所述数字孪生模型是基于烟草工厂的至少一个车间建立的，每个车间包括多个设备，所述多个设备包括多个烟草生产设备，所述多个烟草生产设备构成至少一个产线，所述多个设备与所述多个数字孪生体相对应；

对所述数据进行处理；

利用处理后的所述数据获取用于提供服务的至少一种应用模块；

展示所述多个数字孪生体和所述至少一种应用模块。

17.根据权利要求16所述的方法，还包括：

响应于用户选择展示任意一个车间，展示所述任意一个车间的数字孪生模型和所述任意一个车间的所述多个数字孪生体的数据；

响应于用户选择展示任意一个产线，展示构成所述任意一个产线的多个烟草生产设备对应的数字孪生体和构成所述任意一个产线的多个烟草生产设备对应的数字孪生体的数据；

响应于用户选择展示任意一个设备，展示所述任意一个设备对应的数字孪生体和所述任意一个设备对应的数字孪生体的数据。

18.根据权利要求16所述的方法，还包括：

在检测到第一设备出现故障时，确定所述第一设备的位置信息；

根据所述位置信息，将所述第一设备对应的数字孪生体以第一形式突出展示。

19.根据权利要求16所述的方法，还包括：

为用户提供用于建立所述数字孪生模型的机理模型库、孪生组态库、算法库中的一种或多种。

20.一种数字孪生监控装置，包括：

传输模块，被配置为传输多个数字孪生体的数据，其中，所述多个数字孪生体构成数字孪生模型，所述数字孪生模型是基于烟草工厂的至少一个车间建立的，每个车间包括多个设备，所述多个设备包括多个烟草生产设备，所述多个烟草生产设备构成至少一个产线，所述多个设备与所述多个数字孪生体相对应；

处理模块，被配置为对所述数据进行处理；

获取模块，被配置为利用处理后的所述数据获取用于提供服务的至少一种应用模块；

展示模块，被配置为展示所述多个数字孪生体和所述至少一种应用模块。

21.一种数字孪生监控装置，包括：

存储器；以及

耦接至所述存储器的处理器，被配置为基于存储在所述存储器中的指令，执行权利要求16-19所述的方法。

22.一种计算机可读存储介质，包括计算机程序指令，其中，所述计算机程序指令被处理器执行时实现权利要求16-19所述的方法。

23.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求16-19所述的方法。

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