[发明专利]一种基于数字孪生的燃料电池生产系统及其调整方法

说明书

本发明公开了一种基于数字孪生的燃料电池生产系统，包括：燃料电池自动化产线、数据采集单元、数据云平台、数字孪生平台和控制终端；数据采集单元采集燃料电池自动化产线中生产工艺参数，并将采集数据输送至数据云平台；数据云平台对采集数据进行预处理，形成处理数据，并输送至数字孪生平台；数字孪生平台搭载数字孪生模型，用于构建燃料电池自动化产线的设备虚拟模型；控制终端调控燃料电池自动化产线的工艺参数，并迭代设备虚拟模型。该系统通过数字孪生技术将燃料电池自动化产线中设备虚拟模型以三维图像的方式显示，形成处理数据与设备虚拟模型的映射联动关系，方便实时显示每一工序的生产参数情况，有利于实时调控与产品质量优化。

技术领域

本发明涉及燃料电池生产系统技术领域，尤其涉及一种基于数字孪生的燃料电池生产系统及其调整方法。

背景技术

燃料电池在生产过程中，燃料电池的生产系统过程复杂，包括膜电极生产、双极板生产、电堆组装、燃料电池系统组装以及系统测试等工艺。现有的燃料电池生产系统无法实现完全自动化控制，无法实现在终端上监控每个生产工艺中的生产状态，并且产品的质量无法得到保证。

因此，有必要对现有技术中的燃料电池生产系统进行改进，以解决上述问题。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种基于数字孪生的燃料电池生产系统及其调整方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种基于数字孪生的燃料电池生产系统，包括：燃料电池自动化产线、数据采集单元、数据云平台、数字孪生平台和控制终端，其特征在于，

所述数据采集单元采集所述燃料电池自动化产线中生产工艺参数，并将采集数据输送至所述数据云平台；所述数据云平台对所述采集数据进行预处理，形成处理数据，并输送至所述数字孪生平台；

所述数字孪生平台搭载数字孪生模型，用于构建所述燃料电池自动化产线的设备虚拟模型，将所述处理数据与所述设备虚拟模型形成映射联动关系，并以三维图像的方式显示在所述控制终端；

所述控制终端调控所述燃料电池自动化产线的工艺参数，并迭代所述设备虚拟模型。

本发明一个较佳实施例中，通过获取所述燃料电池自动化产线中各设备几何数据，所述设备几何数据为设备的结构、材料、联动关系和运动方式，得到所述设备虚拟模型。

本发明一个较佳实施例中，所述生产工艺参数为所述燃料电池自动化产线中设备实时运动参数、温度参数和时间参数。

本发明一个较佳实施例中，所述数据云平台包括处理单元、存储单元和通信单元；所述处理单元将所述采集数据与设备进行对应匹配，自动计算指标数值，并实时更新至所述存储单元；所述通信单元将信息发送至所述数字孪生平台，实现生产现场和所述数字孪生平台之间的数字通信。

本发明一个较佳实施例中，通过近似数值分析法和有限元法将设备进行数字化，将数字化设备在仿真工作环境中组装成所述设备虚拟模型。

本发明一个较佳实施例中，所述数据云平台基于神经网络算法和机器学习算法，对所述采集数据和所述设备几何数据进行分析融合处理，形成所述映射联动关系。

本发明一个较佳实施例中，在所述迭代过程中，所述数字孪生平台将存储的80%的所述采集数据作为训练数据，对所述设备虚拟模型中工艺参数进行修正，以下一工艺循环中40%～50%的所述采集数据作为验证数据，经过所述数字孪生平台对得到的新的设备虚拟模型进行验证，检测迭代后是否提高产线的工作效率或质量。

本发明一个较佳实施例中，所述燃料电池自动化产线包括：膜电极生产设备、双极板生产设备、电堆组装设备、系统组装设备和系统检测设备；所述燃料电池自动化产线中的每个设备均由一PLC承担自身的自动化控制任务，各PLC之间通过串行通讯实现互联的分布式控制；所述所述燃料电池自动化产线中相邻设备之间通过输送单元连接。