[发明专利]一种基于云端平台的数字孪生映射系统及方法

说明书

本发明属于工业物联网技术领域，具体地说，是一种基于云端平台的数字孪生映射系统及方法，该数字孪生映射系统分为感知识别层、网络层、应用层、搭载云端平台和平台服务层；所述感知识别层通过数据映射线程，感知识别孪生体的不同物理现象的变化，搭建三维孪生模型和实体零部件的传输通道；所述网络层连接感知识别层与应用层，实现数据上下行；所述搭载云端平台根据所述PLC、仿真工程的通信协议部署开发环境，实现本地与云端平台通信；所述应用层搭载于云端平台，具备数据分析、虚拟调试、故障维护等模块；所述平台服务层具备资源存储功能，并搭载驱动程序和应用接口。使用本发明可以降低维护成本、克服本地驱动程序依赖、提高效率和生产力。

技术领域

本发明属于工业物联网技术领域，具体地说，是一种基于云端平台的数字孪生映射系统及方法。

背景技术

作为新一代信息技术的重要组成部分，物联网的核心仍然是互联网，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。从通信对象和过程来看，物与物、人与物之间的信息交互是物联网的核心。

数字孪生(DT，Digital Twins)是充分利用物理模型、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程。通过软件定义，对物理空间描述、诊断、预测、决策，进而实现物理空间与数字空间的实时交互映射。物联网的联网设备和传感器精确地收集了构建数字孪生所需的各种数据，使得数字孪生变得更加多样化和复杂化。传统控制系统速度慢、资源利用率低，需要占用操作系统更多资源空间。为此，当工业物联网引入数字孪生应用时，要求操作系统提供更低的延迟和更强的运算能力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于云端平台的数字孪生映射系统，具有使用云端平台、资源利用率高、利用孪生模型进行虚拟调试等特点。

本发明改善了传统系统延迟高、资源占用大、资源利用率低的问题，本发明还将应用层和数据映射模块搭建在云端平台，以克服传输速度慢、寿命预测准确率低的问题；同时，本地IDE用统一语言编写调用不同厂商PLC、机器人的通信协议，提升了不同使用场景下的泛用性和功能性。

本发明采用的具体技术方案如下：

一种基于云端平台的数字孪生映射系统，由可编程控制器和本地IDE编译调试通信上位机组成，该数字孪生映射系统分为感知识别层、网络层、应用层、搭载云端平台和平台服务层；

在可编程控制器中创建PLC、机器人、生产线等仿真程序；设置仿真条件，实现仿真逻辑；在可编程控制器中模拟工程、进行通信测试；通过仿真工程获取各设备逻辑，结合机器人、生产线、PLC、传感器的物理参数在数字孪生环境中构建三维仿真模型；模块化、参数化描述孪生体应用场景、场景层级。

本地IDE编译调试通信上位机，调用所述PLC、机器人ActiveX控件、DLL和接口以使上位机通过所述控件和协议实现通信。

感知识别层通过数据映射线程，采集机器人、PLC、传感器数据，感知识别孪生体的不同物理现象的变化，搭建三维孪生模型和实体零部件的传输通道。感知识别层包含虚拟传感器模块，实时感知并回传孪生体运动的相关数据。所述孪生体配置所需传感器，实现数据交互；虚拟传感器模块包括距离传感器、视觉传感器、力传感器。

网络层具有链接效应，具备信息聚集、信息传输、初步信息处理等功能，负责将感知识别层采集到的信息上传至云端和向应用层传递云端下发的命令。

搭载云端平台根据所述PLC、仿真工程的通信协议部署开发环境，实现本地与云端平台通信。

应用层搭载于云端平台，具备数据分析、虚拟调试、故障维护等模块。

本发明在本地IDE中进行站点设置、PC端口设置、接口设置、工程编译、仿真和软元件/缓冲存储器的监视；平台服务层具备资源存储功能，并搭载驱动程序和应用接口；所述数字孪生环境中基于Lua语言编写脚本，规定孪生模型行为，实现与仿真工程交互。