(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210755453.X (22)申请日 2022.06.29 (71)申请人 云南云智汇机电科技有限公司 地址 650500 云南省昆明市呈贡区吴家营 街道云上小镇9栋474 号 (72)发明人 李祥　曾尧　王潇　曹众楷　 (74)专利代理 机构 北京众合佳创知识产权代理 有限公司 16 020 专利代理师 何龙其 (51)Int.Cl. G06F 30/18(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 113/14(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种管道运输系统数字孪生模型及其构建 方法 (57)摘要 本发明公开了一种管道运输系统数字孪生 模型及其构建方法， 其包括以下步骤： 步骤1， 管 道运输系统数字孪生体需求分析； 通过对实体管 道运输系统进行需求分析， 明确各设备数字孪生 对生产流程各阶段的指导意义， 并明确已有数 据、 新增数据需求等， 完成需求分析与策略研究； 步骤2， 管道运输系统数字孪生体的构建； 获取管 道运输系统的几何结构、 空间结构、 设备属性等 建立3D模型， 结合实体对象的空间运动规律， 对 运行效果进行渲染， 进行虚拟模型的匹配构建。 本发明能够应对长输管道复杂环境的影响以及 管道工业设备维护机制不健全及多源数据难管 控的问题， 针对智 能感知需求， 结合管道运输实 际情况， 制定管道智能感知系统。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 115186418 A 2022.10.14 CN 115186418 A 1.一种管道运输系统数字 孪生模型的构建方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1， 管道运输系统数字孪生体需求分析； 通过对实体管道运输系统进行需求分析， 明确各设备数字孪生对生产流程各阶段的指导意义， 并明确已有 数据、 新增数据需求等， 完 成需求分析与策略研究； 步骤2， 管道运输系统数字孪生体的构建； 获取管道运输系统的几何结构、 空间结构、 设 备属性等建立3D模型， 结合 实体对象的空间运动规律， 对运行效果进 行渲染， 进行虚拟模型 的匹配构建， 实现实体模型到虚拟模型的数字化精准复刻； 步骤3， 管道运输系统多时空尺度建模； 结合数据感知信息， 多种数据处理方法及模型 融合等相关知识， 建立多模型融合与多尺度多维度的数字 孪生体模型； 步骤4， 数字孪生模型测试验证； 通过建立模型精度及可信度评测算法与融合客观检测 数据及先验知识， 构建孪生体模型评估 验证平台， 对孪生体的精度与稳定性进行测试。 2.根据权利要求1所述的一种管道运输系统数字孪生模型的构建方法， 其特征在于， 所 述步骤1中的分析具体为对管道运输系统智能感知需求做出分析， 并针对智能感知需求建 立智能感知系统； 通过智能感知系统结合管道运输现实需求， 基于获取的智能感知数据， 建立管道周围 环境时空数据库、 管道本体时空数据库以及管道设备时空数据库。 3.根据权利要求2所述的一种管道运输系统数字孪生模型的构建方法， 其特征在于， 所 述管道运输智能感知系统包括感模块和知模块， 所述感模块包括环境、 本体和设备， 所述知 模块包括 概率分析、 可靠性评估、 安全评价、 设备 管理和智能决策。 4.根据权利要求3所述的一种管道运输系统数字孪生模型的构建方法， 其特征在于， 所 述环境包括第三方 活动、 自然环 境， 所述本体包括金属 腐蚀、 焊缝缺陷、 应力应变， 所述设备 包括泵站和高压隔膜泵。 5.根据权利要求1所述的一种管道运输系统数字孪生模型的构建方法， 其特征在于， 所 述步骤2中管道运输系统数字孪生体构建具体包括对相互映射和反馈的实体管道运输系统 和虚拟管道运输系统的构建， 所述实体管道运输系统是通过SCADA系统及设备电子仪表传 输电压、 温度、 压力、 流 量等信号， 实现对管道运输运行状态的实时监控。 6.根据权利要求5所述的一种管道运输系统数字孪生模型的构建方法， 其特征在于， 所 述实体管道运输系统包括但不限于管道本体、 泵站、 输送介质和周边环境。 7.根据权利要求5或6所述的一种管道运输系统数字孪生模型的构建方法， 其特征在 于， 所述虚拟管道运输系统是集成管道本体、 输送介质、 输送设备、 周边环境等要素建立的 管道运输系统数字化模型。 8.根据权利要求7所述的一种管道运输系统数字孪生模型的构建方法， 其特征在于， 所 述虚拟管道运输系统包括但不限于管道本体模型、 周边环境模型、 阀门模型、 泵机组模型。 9.根据权利要求1所述的一种管道运输系统数字孪生模型的构建方法， 其特征在于， 所 述步骤3中的数据包括但不限于管道 运输系统设备数据、 管道运输系统本体数据、 管道运输 系统环境数据和虚拟管道运输系统仿真数据。 10.一种管道运输系统数字孪生模型， 其特征在于， 其利用如权利要求1至9任一项所述 的一种管道运输系统数字 孪生模型的构建方法来建立孪生模型。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115186418 A 2一种管道运输系统数字孪生模型及其构建 方法 技术领域 [0001]本发明涉及管道运输系统领域， 尤其涉及 一种管道运输系统数字孪生模型及 其构 建方法。 背景技术 [0002]管道运输不仅运输量大、 连续、 迅速、 经济、 安全、 可靠、 平稳以及投资少、 占地少、 费用低， 并可实现自动控制。 除广泛用于石油、 天然气的长距离运输外， 还可运输矿石、 煤 炭、 建材、 化学品和粮食等。 管道 运输可省 去水运或陆运的中转坏节， 缩短运输周期， 降低运 输成本， 提高运输效率。 当前管道运输的发展趋势是： 管道的口径不断增大， 运输能力大幅 度提高； 管道的运距迅速增加； 运输物资由石油、 天然气、 化工产品等流体逐渐扩展到煤炭、 矿石等非流体。 [0003]在五大运输方式中， 管道运输有着独特的优势。 在建设上， 与铁路、 公路、 航空相 比， 投资要省得多。 在油气运输上， 管道运输有其独特的优势， 首先在于它的平稳、 不间断输 送， 对于现代化大生产来说， 油田不停地生产， 管道可以做到不停地运输， 炼油化工工业可 以不停地生产成品， 满足国民经济需要； 二是实现了安全运输， 对于油气来说， 汽 车、 火车运 输均有很大的危险， 国外称之为 “活动炸弹 ”， 而管道在地下密闭输送， 具有极高的安全性； 三是保质， 管道在密闭状态下运输， 油品不挥发， 质量不受影响； 四是经济， 管道运输损耗 少、 运费低、 占地少、 污染低。 [0004]目前用于管道运输的运输系统会受到各方面的因素影响， 比如， 环境因素、 管道本 体因素和设备 因素等等， 在长输管道复杂环境的影响以及管道工业设备维护机制不健全及 多源数据难管控。 并且在管道系统运行周期中， 无法集成各个阶段运行数据， 无法应对对外 界的实时感知产生的自动反应机制， 无法实现实体管道系统和虚拟管道系统的精准映射， 为此， 我们需要一种管道运输系统数字 孪生模型及其构建方法。 发明内容 [0005](一)发明目的 [0006]有鉴于此， 本发明的目的在于提出一种管道运输系统数字孪生模型及其构建方 法， 以实现对管道运输更好的管理。 [0007](二)技术方案 [0008]为达到上述技术目的， 一方面， 我们提供一种管道运输系统数字孪生模型的构建 方法， [0009]其包括以下步骤： [0010]步骤1， 管道运输系统数字孪生体需求分析； 通过对实体管道运输系统进行需求分 析， 明确各设备数字孪生对生产流程各阶段的指导意义， 并明确已有数据、 新增数据需求 等， 完成需求分析与策略研究； [0011]步骤2， 管道运输系统数字孪生体 的构建； 获取管道运输系统的几何结构、 空间结说　明　书 1/4 页 3 CN 115186418 A 3