(19)中华 人民共和国 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 202111250735.6 (22)申请日 2021.10.26 (71)申请人 浙江南源智慧水务有限公司 地址 313000 浙江省湖州市德清县雷甸镇 通用航空产业园启航路18号 （莫干山 国家高新区） (72)发明人 黄利军　沈怿慷　原众雄　 (74)专利代理 机构 深圳至诚化育知识产权代理 事务所(普通 合伙) 44728 代理人 刘英 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06F 30/12(2020.01) G06Q 10/00(2012.01)G06Q 10/04(2012.01) G06F 111/18(2020.01) (54)发明名称 一种水务数字集成孪生控制系统 (57)摘要 本发明提供一种水务数字集成孪生控制系 统， 包括数字孪生体、 图形化开发平台、 知识自动 更新平台、 工业互联网连接模块、 感应控制一体 化融合模块、 边缘计算单元和OTA空中编程单元； 数字孪生体至少包括一个能够模拟物理设备运 行的仿真设备模 型； 图形化开发平台用于实现用 户对系统的远程软件开发和迭代； 知识自动化更 新平台向用户提供可以直接应用的领域知识， 通 过提供一种数字仿真的物理设备运行趋势的仿 真设备模型， 能够预测物理设备运行的不利点， 达到避免物理设备处于不 合理状态的效果。 权利要求书1页 说明书6页 附图1页 CN 114003990 A 2022.02.01 CN 114003990 A 1.一种水务数字集成孪生控制系统， 其特征在于： 包括数字孪生体、 图形化开发平台、 知识自动更新平台、 工业互联网连接模块、 感应控制一体化融合模块、 边缘计算单元和OTA 空中编程单 元； 所述数字 孪生体至少包括 一个能够模拟物理设备运行的仿真 设备模型； 所述图形化 开发平台用于实现用户对系统的远程软件开发和迭代； 所述知识自动化更新平台用于向用户提供可以直接应用的领域知识， 所述领域知识通 过所述图形化 开发平台向用户展示； 所述工业互联网模块用于实现所述数字孪生体与云平台、 所述感应控制一体化融合模 块与物理设备的通信连接； 所述感应控制一体化融合模块用于对物理设备运行参数进行实时数据的采集、 分析和 传送； 所述边缘计算单元相对于所述数字孪生体之外独立工作， 所述边缘计算单元能够单独 对物理设备的运行 数据进行处 理分析； 所述OTA空中编程单元实现用户远程对系统和物 理设备的运行命令、 参数管理、 更新配 置和软件部署 操作。 2.根据权利要求1所述的一种水务数字集成孪生控制系统， 其特征在于： 所述数字孪生 体还包括历史大数据分析模块、 学习模块和模型矫正模块， 所述数字孪生体利用对历史大 数据的分析或学习技 术对所述基本模型进行矫 正完善。 3.根据权利要求1所述的一种水务数字集成孪生控制系统， 其特征在于： 所述仿真设备 模型为设备的生命周期模型或设备组合的行为仿真模型。 4.根据权利要求1所述的一种水务数字集成孪生控制系统， 其特征在于： 所述图形化开 发平台为低代码图形化 开发工具。 5.根据权利要求1所述的一种水务数字集成孪生控制系统， 其特征在于： 所述知识自动 更新平台包括控制 逻辑模块、 控制算法模块、 数据 处理模块、 通信连接模块、 流程工艺模块 和建模仿真模块。 6.根据权利要求5所述的一种水务数字集成孪生控制系统， 其特征在于： 所述知识自动 更新平台还 包括可以复用的编程 程序包。 7.根据权利要求1所述的一种水务数字集成孪生控制系统， 其特征在于： 所述工业互联 网连接模块包括北向通信单元和南向通信单元， 所述北向通信单元可实现系统与云平台的 无线连接， 所述 南向通信单 元可实现系统与云平台的有 线连接。 8.根据权利要求7所述的一种水务数字集成孪生控制系统， 其特征在于： 所述感应控制 一体化融合模块包括数据采集单 元、 数据分析 单元和数据传送单 元。 9.根据权利要求8所述的一种水务数字集成孪生控制系统， 其特征在于： 所述边缘计算 单元包括数据处理引擎结合组件模块， 所述数据处理引擎结合组件模块用于对所述数据采 集单元的数据和所述 南向通信单 元的数据进行实时的流数据处 理。 10.根据权利要求1所述的一种水务数字集成孪生控制系统， 其特征在于： 所述OTA空中 编程单元包括基于MQTT的安全远程访问模块， 用户通过所述基于MQTT的安全远程访问模块 实现对系统的远程 运行命令、 参数 管理、 更新配置和软件部署。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114003990 A 2一种水务数字集成孪生控制系统 技术领域 [0001]本发明涉及供水设备控制系统技术领域， 尤其涉及一种水务数字集成孪生控制系 统。 背景技术 [0002]数字孪生是充分利用物理模型、 传感器更新、 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， 在虚拟空间中完成映射， 从而反映相对应的实体装备 的 全生命周期过程。 数字孪生是一种超现实的概念， 可以被视为一个或多个重要的、 彼此依赖 的装备系统的数字映射系统。 [0003]如需获取典型物理设备的故障数据， 需要使现场物理设备真正发生故障， 而现场 物理设备在发生故障时可能会导 致严重后果。 发明内容 [0004]本发明目的在于针对现有技术所存在的不足而提供一种水务数字集成孪生控制 系统， 通过提供一种 数字仿真的物理设备运行趋势的仿真设备模型， 能够预测物理设备运 行的不利点， 达 到避免物理设备处于不 合理状态的效果。 [0005]为了解决上述 技术问题， 本发明采用如下技 术方案： [0006]一种水务数字集成孪生控制系统， 其特征在于： 包括数字孪生体、 图形化开发平 台、 知识自动更新平台、 工业互联网连接模块、 感应控制一体化融合模块、 边缘计算单元和 OTA空中编程单元； 数字孪生体至少包括一个能够 模拟物理设备运行的仿 真设备模 型； 图形 化开发平台用于实现用户对系统的远程软件开发和迭代； 知识自动化更新平台向用户提供 可以直接应用的领域知识， 领域知识通过图形化开发平台向用户展示； 工业互联网模块用 于实现数字孪生体与云平台、 感应控制一体化融合模块与物理设备 的通信连接； 感应控制 一体化融合模块用于对物理设备运行参数进行实时数据的采集、 分析和传送； 边缘计算单 元相对于数字孪生体之外独立工作， 边缘计算单元能够单独对物理设备的运行数据进 行处 理分析； OTA空中编程单元实现用户远程对系统和物理设备的运行命令、 参数管理、 更新配 置和软件部署 操作； [0007]上述控制系统一般应用在 二次供水设备中， 数字孪生体通过输入水泵扬程流量曲 线、 管损公 式、 管路长度等信息 建立通过建立一个可描述管网、 泵及各类设备的仿 真设备模 型， 通过数字孪生体本身持续优化匹配数据， 同时运用预测算法结合机器学习就能简单 的 模拟出对应的物理设备运行状态， 能够预测出对应的物理设备运行 的不利点， 从而提前避 免， 如当我们需要在物理设备上设定一个用户压力时， 如果设置不正确会导致水泵频繁启 停， 反而导致压力不稳定， 而通过将该用户压力输入数字孪生体的仿 真设备模型中， 数字孪 生体能够仿真出该压力值下水泵的运行趋势， 验证是否会出现异常情况， 从而达到避免直 接在物理设备上输入不合理参数而发生异常情况， 具体实施时， 通过数字孪生体能够反映 水泵的振动 情况预测未来水泵故障产生的概率， 有助于用户确定物理设备什么时间需要维说　明　书 1/6 页 3 CN 114003990 A 3