CN108563199A - 一种热连轧生产实时监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种热连轧生产实时监控系统，能够提高热连轧生产场景的真实感。所述系统包括：企业端，用于获取热连轧生产数据并将其传输至所述企业云平台；企业云平台，用于接收企业端发送的热连轧生产数据，并根据虚拟现实终端发送的数据交互指令，向虚拟现实终端发送相应的热连轧生产数据；还用于接收虚拟现实终端的控制指令并将其发送至企业端；虚拟现实终端，用于通过可视化终端接收企业云平台根据数据请求指令返回的热连轧生产数据并将其写入虚拟现实平台，以便用户通过虚拟现实眼镜与操控手柄监控热连轧生产现场生产线运行情况，并发出控制指令。本发明适用于热连轧生产实时监控操作。
Description
技术领域
本发明涉及金属轧制技术领域，特别是指一种热连轧生产实时监控系统。
背景技术
虚拟现实作为一种综合计算机图形技术、人机交互技术、网络技术、立体显示技术以及仿真技术等多学科技术而发展起来的计算机领域技术，目前已在军事、医学、心理学、教育、娱乐等方面有广泛应用。
随着钢铁行业的竞争越来越激烈，钢铁企业面临着降低成本、优化资源和提升效率等一系列压力。同时，随着市场需求越来越多变，质量要求越来越高，要求钢铁企业能够针对市场前端变化而快速地调整生产。
传统的热连轧生产实时监控系统采用常规的二维可视化方式进行展示，其真实感、现场感、生动性较差，而且无法通过互联网随时随地对热连轧生产实时地、全面地监控，从而影响热连轧生产随市场变化的应变能力和企业效益。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种热连轧生产实时监控系统，以解决现有技术所存在的采用二维可视化方式展示热连轧生产过程，其真实感、现场感、生动性较差的问题。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种热连轧生产实时监控系统，包括：企业端、企业云平台和虚拟现实终端；其中，所述虚拟现实终端包括：可视化终端、虚拟现实眼镜、操控手柄和虚拟现实平台；
所述企业端，用于获取热连轧生产数据并将其传输至所述企业云平台；
所述企业云平台，用于接收所述企业端发送的热连轧生产数据，并根据所述虚拟现实终端发送的数据交互指令，向所述虚拟现实终端发送相应的热连轧生产数据；还用于接收所述虚拟现实终端的控制指令并将其发送至所述企业端；
所述虚拟现实终端，用于通过可视化终端接收所述企业云平台根据数据请求指令返回的热连轧生产数据并将其写入虚拟现实平台，以便用户通过虚拟现实眼镜与操控手柄在所述虚拟现实平台的三维虚拟热连轧生产线中监控热连轧生产现场生产线运行情况，并发出控制指令。
进一步地，所述企业端，具体用于采集、存储、分析和压缩热连轧生产数据，并将压缩后的热连轧生产数据传输至所述企业云平台。
进一步地，所述企业端，具体用于从热连轧生产线实时采集执行机构、检测仪表、基础自动化系统、过程自动化系统的生产数据，并根据各类数据特点，分别存储在关系数据库、实时数据库或历史数据库中，对存储的数据进行分析、压缩，将分析、压缩后的数据传输至所述企业云平台。
进一步地，所述虚拟现实平台包括：三维虚拟热连轧生产线、人机交互模块和数据管理模块；
所述三维虚拟热连轧生产线，用于将组成热连轧生产线的各执行机构作为静态特性和动态特性的对象进行建模，并与检测仪表、基础自动化系统和过程自动化系统的数据相关联；
所述人机交互模块，用于调整监控视角和进行生产控制指令交互；
所述数据管理模块，读取所述企业云平台中的热连轧生产数据以用于所述三维虚拟热连轧生产线中的数据监视，将人机交互模块的生产控制指令发送至所送企业云平台。
进一步地，所述调整监控视角包括：放大、缩小、旋转和/或移动各对象的监控视角。
进一步地，所述生产控制指令包括：数据交互指令和控制指令；其中，
所述数据交互指令，用于查看热连轧生产线各对象的所有生产数据或部分生产数据；
所述控制指令，用于从虚拟现实中对热连轧生产线的生产现场下达控制命令以供生产决策。
进一步地，所述数据管理模块，还用于存储传输的热连轧生产数据和生产控制指令。
进一步地，所述三维虚拟热连轧生产线是按照相应的热连轧生产现场生产线进行建模的。
进一步地，所述三维虚拟热连轧生产线、人机交互模块和数据管理模块发布在同一虚拟现实终端。
进一步地，所述可视化终端包括：智能手机、平板电脑或计算机。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，通过企业端获取热连轧生产数据并将其传输至企业云平台；通过企业云平台接收所述企业端发送的热连轧生产数据，并根据所述虚拟现实终端发送的数据交互指令，向所述虚拟现实终端发送相应的热连轧生产数据；还通过企业云平台接收所述虚拟现实终端的控制指令并将其发送至所述企业端，以便所述企业端根据所述控制指令执行相应的任务；通过可视化终端接收所述企业云平台根据数据请求指令返回的热连轧生产数据并将其写入虚拟现实平台，以便用户通过虚拟现实眼镜与操控手柄在所述虚拟现实平台的三维虚拟热连轧生产线中监控热连轧生产现场生产线运行情况，并发出控制指令。这样，可以利用三维可视化技术将热连轧生产场景真实展现，通过热连轧生产数据实时驱动虚拟现实终端中的虚拟现实平台，使其状态与真实生产相一致，以便让用户随时随地了解热连轧生产真实情况，并可以结合市场情况改进生产策略，从而大大提高真实感和及时性，提高热连轧生产的效率和效益。
附图说明
图1为本发明实施例提供的热连轧生产实时监控系统的结构示意图一；
图2为本发明实施例提供的热连轧生产实时监控系统的结构示意图二；
图3为本发明实施例提供的热连轧生产线布置示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明针对现有的采用二维可视化方式展示热连轧生产过程，其真实感、现场感、生动性较差的问题，提供一种热连轧生产实时监控系统。
实施例一
如图1所示，本发明实施例提供的热连轧生产实时监控系统，包括：企业端11、企业云平台12和虚拟现实终端13；其中，所述虚拟现实终端13包括：可视化终端、虚拟现实眼镜、操控手柄和虚拟现实平台；
所述企业端11，用于获取热连轧生产数据并将其传输至所述企业云平台12；
所述企业云平台12，用于接收所述企业端11发送的热连轧生产数据，并根据所述虚拟现实终端13发送的数据交互指令，向所述虚拟现实终端13发送相应的热连轧生产数据；还用于接收所述虚拟现实终端13的控制指令并将其发送至所述企业端11；
所述虚拟现实终端13，用于通过可视化终端接收所述企业云平台12根据数据请求指令返回的热连轧生产数据并将其写入虚拟现实平台，以便用户通过虚拟现实眼镜与操控手柄在所述虚拟现实平台的三维虚拟热连轧生产线中监控热连轧生产现场生产线运行情况，并发出控制指令。
本发明实施例所述的热连轧生产实时监控系统，通过企业端获取热连轧生产数据并将其传输至企业云平台；通过企业云平台接收所述企业端发送的热连轧生产数据，并根据所述虚拟现实终端发送的数据交互指令，向所述虚拟现实终端发送相应的热连轧生产数据；还通过企业云平台接收所述虚拟现实终端的控制指令并将其发送至所述企业端，以便所述企业端根据所述控制指令执行相应的任务；通过可视化终端接收所述企业云平台根据数据请求指令返回的热连轧生产数据并将其写入虚拟现实平台，以便用户通过虚拟现实眼镜与操控手柄在所述虚拟现实平台的三维虚拟热连轧生产线中监控热连轧生产现场生产线运行情况，并发出控制指令。这样，可以利用三维可视化技术将热连轧生产场景真实展现，通过热连轧生产数据实时驱动虚拟现实终端中的虚拟现实平台，使其状态与真实生产相一致，以便让用户随时随地了解热连轧生产真实情况，并可以结合市场情况改进生产策略，从而大大提高真实感、现实感、生动性和及时性，从而进一步提高热连轧生产的效率和效益。
在前述热连轧生产实时监控系统的具体实施方式中，进一步地，所述企业端，具体用于采集、存储、分析和压缩热连轧生产数据，并将压缩后的热连轧生产数据传输至所述企业云平台。
在前述热连轧生产实时监控系统的具体实施方式中，进一步地，所述企业端，具体用于从热连轧生产线实时采集执行机构、检测仪表、基础自动化系统、过程自动化系统的生产数据，并根据各类数据特点，分别存储在关系数据库、实时数据库或历史数据库中，对存储的数据进行分析、压缩，将分析、压缩后的数据传输至所述企业云平台。
本实施例中，如图2所示，所述企业端，具体用于从热连轧生产线实时采集执行机构、检测仪表、基础自动化系统、过程自动化系统的生产数据并进行存储，对存储的数据进行分析与压缩后，发送至企业云平台，通过互联网中的虚拟现实终端实时监控热连轧生产线的运行情况。
本实施例中，所述过程自动化系统主要是轧制工艺模型，根据产品厚度、宽度、力学性能等计算生产线设定数据，如温度、轧制力等；所述基础自动化系统直接控制执行机构生产出要求的产品，执行所述过程自动化系统工艺模型计算出的设定值。
本实施例中，所述虚拟现实终端包括：连接在互联网中的可视化终端、虚拟现实眼镜、操控手柄和虚拟现实平台，其中，所述可视化终端可以是智能手机、平板或笔记本电脑等终端设备，在实际情况中，也可以是其他的终端设备，可以根据实际情况确定。
本实施例中，通过互联网中的可视化终端将来自企业云平台的热连轧生产数据写入所述虚拟现实平台，本申请所述的热连轧生产实时监控系统具有实时三维动态显示与交互的特点，便于用户通过虚拟现实眼镜与操控手柄在三维虚拟现实场景中监控热连轧生产线运行情况，并发出控制指令。
在前述热连轧生产实时监控系统的具体实施方式中，进一步地，所述虚拟现实平台包括：三维虚拟热连轧生产线、人机交互模块和数据管理模块；
所述三维虚拟热连轧生产线，用于将组成热连轧生产线的各执行机构作为静态特性和动态特性的对象进行建模，并与检测仪表、基础自动化系统和过程自动化系统的数据相关联；
所述人机交互模块，用于调整监控视角和进行生产控制指令交互；
所述数据管理模块，读取所述企业云平台中的热连轧生产数据以用于所述三维虚拟热连轧生产线中的数据监视，将人机交互模块的生产控制指令发送至所送企业云平台。
本实施例中，所述虚拟现实平台包括：三维虚拟热连轧生产线、人机交互模块和数据管理模块；其中，所述三维虚拟热连轧生产线、人机交互模块和数据管理模块发布在同一虚拟现实终端。
本实施例中，所述三维虚拟热连轧生产线采用面向对象开发模式，将组成热连轧生产线的各执行机构作为包含机械结构、尺寸等静态特性和弹塑性变形、惯性滞后等动态特性的对象进行建模，并与检测仪表、基础自动化系统和过程自动化系统的数据相关联。所述三维虚拟热连轧生产线的功能包括：三维生产场景再现、轧件三维形状再现、执行机构实时状态再现、检测数据与设定数据监视。
本实施例中，所述人机交互模块包括：监控视角调整和生产控制指令交互；其中，监控视角调整包括：放大、缩小、旋转和移动各对象的监控视角；例如，根据监控需要，可以对对象进行放大以便观察细节，也可缩小以便观察全局，旋转视角以便从不同角度观察，移动视角以便观察热连轧生产线的不同位置；生产控制指令包括：数据交互指令和控制命令下达指令(简称：控制指令)。
本实施例中，使用数据交互指令可以详细查看热连轧生产线各对象的所有生产数据或部分(简略)生产数据，使用控制命令下达指令可以从虚拟现实中对热连轧生产线的生产现场下达控制命令以供生产决策。
本实施例中，所述数据管理模块，读取企业云平台中热连轧生产数据以用于三维虚拟热连轧生产线中的数据监视，将人机交互模块的生产控制指令发送至企业云平台；所述数据管理模块，还用于数据传输、存储和管理，例如，可以根据需要存储传输的热连轧生产数据和生产控制指令，以供历史查询。
在前述热连轧生产实时监控系统的具体实施方式中，进一步地，所述三维虚拟热连轧生产线是按照相应的热连轧生产现场生产线进行建模的。
本实施例中，所述三维虚拟热连轧生产线完全按照对应生产现场生产线建模，用户能够通过所述虚拟现实眼镜与操控手柄对热连轧生产现场进行直观地、实时地三维动态监控。
综上，本申请所述的热连轧生产实时监控系统具有以下有益效果：
1.本发明提供的基于虚拟现实的热连轧生产实时监控系统，相对于传统热连轧生产实时监控系统均采用二维可视化方式进行展示，采用基于虚拟现实技术展示，使用三维可视化技术将热连轧生产场景真实展现，通过真实的热连轧生产数据实时驱动虚拟现实中的热连轧生产线，使其状态与真实生产相一致，能够实时地、形象地、生动地展现真实的生产场景。
2.本发明提供的基于虚拟现实的热连轧生产实时监控系统，将三维虚拟热连轧生产线、人机交互模块和数据管理模块集成于虚拟现实平台，并可发布在不同的终端设备，如智能手机、平板电脑、计算机等，能够实现管理人员随时随地通过互联网对热连轧生产线的状况进行监控。
实施例二
为了更好地理解本发明实施例所述的热连轧生产实时监控系统，结合图3对其进行详细说明。
本实施例中，在企业端，可以通过工业控制现场总线(例如，工业以太网等)实时采集执行机构、检测仪表(例如，测宽仪、测厚仪、板形仪、热金属探测器等)、基础自动化系统、过程自动化系统的生产数据，并根据各类数据特点，分别存储在关系数据库、实时数据库或历史数据库中；例如：过程自动化系统的工艺模型设定值数据存储在关系数据库中，检测仪表和基础自动化系统的时间序列数据存储在实时数据库中；再经过滤波、分类、回归、聚类、关联等分析方法对生产数据进行分析，并将分析结果数据和关键生产数据(如速度、温度、厚度等)通过互联网传输至企业云平台，也可以压缩后通过互联网传输至企业云平台。
本实施例中，企业云平台接收和存储来自企业端的数据，并根据虚拟现实终端的数据交互指令，通过互联网发送所需数据，同时，企业云平台接收来自各虚拟现实终端的控制指令，并将该指令发送至企业端，供其分析、筛选和执行。
本实施例中，连接在互联网中的可视化终端(如智能手机、平板电脑、计算机等)将来自企业云平台的热连轧生产数据写入虚拟现实平台，使用人员通过虚拟现实眼镜与操控手柄在三维虚拟现实场景中监控热连轧生产线运行情况，并发出控制指令。
本实施例中，所说虚拟现实平台包含三维虚拟热连轧生产线、人机交互模块和数据管理模块；其中，三维虚拟热连轧生产线采用面向对象开发模式，根据图3中所示某钢铁企业热连轧生产线建立各执行机构的对象模型，并与来自企业云平台的检测仪表、基础自动化系统和过程自动化系统的数据相关联，再现热连轧生产线三维生产情景和轧件形状，以及对执行机构状态和生产数据进行实时监控。
本实施例中，人机交互模块包括监控视角调整和生产控制指令交互；监控视角调整包括放大缩小、旋转和移动，根据监控需要，对热连轧生产线各部分进行放大以便观察细节，也可缩小以便观察全局，旋转视角以便从不同角度观察，移动视角以便观察生产线的不同位置；生产控制指令包括数据交互指令和控制命令下达指令，使用数据交互指令可以详细查看热连轧生产线各对象的所有生产数据或简略生产数据，使用控制命令下达指令可以从虚拟现实中对生产现场下达控制命令以供生产决策。
数据管理模块用于数据传输、存储和管理，读取企业云平台中热连轧生产线的生产数据用于三维虚拟热连轧生产线中的数据监视，将人机交互模块的生产控制指令发送至企业云平台，并根据需要存储所传输数据和指令，以供历史查询。
虚拟现实平台将三维虚拟热连轧生产线、人机交互模块和数据管理模块集成于同一平台，能够将三个功能模块发布于同一虚拟现实终端。其中三维虚拟热连轧生产线完全按照对应生产现场生产线建模，使用人员能够通过所述虚拟现实眼镜与操控手柄对热连轧生产现场进行直观地、实时地三维动态监控。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种热连轧生产实时监控系统，其特征在于，包括：企业端、企业云平台和虚拟现实终端；其中，所述虚拟现实终端包括：可视化终端、虚拟现实眼镜、操控手柄和虚拟现实平台；
所述企业端，用于获取热连轧生产数据并将其传输至所述企业云平台；
所述企业云平台，用于接收所述企业端发送的热连轧生产数据，并根据所述虚拟现实终端发送的数据交互指令，向所述虚拟现实终端发送相应的热连轧生产数据；还用于接收所述虚拟现实终端的控制指令并将其发送至所述企业端；
所述虚拟现实终端，用于通过可视化终端接收所述企业云平台根据数据请求指令返回的热连轧生产数据并将其写入虚拟现实平台，以便用户通过虚拟现实眼镜与操控手柄在所述虚拟现实平台的三维虚拟热连轧生产线中监控热连轧生产现场生产线运行情况，并发出控制指令。
2.根据权利要求1所述的热连轧生产实时监控系统，其特征在于，所述企业端，具体用于采集、存储、分析和压缩热连轧生产数据，并将压缩后的热连轧生产数据传输至所述企业云平台。
3.根据权利要求1所述的热连轧生产实时监控系统，其特征在于，所述企业端，具体用于从热连轧生产线实时采集执行机构、检测仪表、基础自动化系统、过程自动化系统的生产数据，并根据各类数据特点，分别存储在关系数据库、实时数据库或历史数据库中，对存储的数据进行分析、压缩，将分析、压缩后的数据传输至所述企业云平台。
4.根据权利要求1所述的热连轧生产实时监控系统，其特征在于，所述虚拟现实平台包括：三维虚拟热连轧生产线、人机交互模块和数据管理模块；
所述三维虚拟热连轧生产线，用于将组成热连轧生产线的各执行机构作为静态特性和动态特性的对象进行建模，并与检测仪表、基础自动化系统和过程自动化系统的数据相关联；
所述人机交互模块，用于调整监控视角和进行生产控制指令交互；
所述数据管理模块，读取所述企业云平台中的热连轧生产数据以用于所述三维虚拟热连轧生产线中的数据监视，将人机交互模块的生产控制指令发送至所送企业云平台。
5.根据权利要求4所述的热连轧生产实时监控系统，其特征在于，所述调整监控视角包括：放大、缩小、旋转和/或移动各对象的监控视角。
6.根据权利要求4所述的热连轧生产实时监控系统，其特征在于，所述生产控制指令包括：数据交互指令和控制指令；其中，
所述数据交互指令，用于查看热连轧生产线各对象的所有生产数据或部分生产数据；
所述控制指令，用于从虚拟现实中对热连轧生产线的生产现场下达控制命令以供生产决策。
7.根据权利要求4所述的热连轧生产实时监控系统，其特征在于，所述数据管理模块，还用于存储传输的热连轧生产数据和生产控制指令。
8.根据权利要求4所述的热连轧生产实时监控系统，其特征在于，所述三维虚拟热连轧生产线是按照相应的热连轧生产现场生产线进行建模的。
9.根据权利要求4所述的热连轧生产实时监控系统，其特征在于，所述三维虚拟热连轧生产线、人机交互模块和数据管理模块发布在同一虚拟现实终端。
10.根据权利要求1-9任一项所述的热连轧生产实时监控系统，其特征在于，所述可视化终端包括：智能手机、平板电脑或计算机。
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