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綜采裝備虛實融合運行模式探索與實踐:從XR、數字孿生、CPS到工業元宇宙 版權信息
- ISBN：9787030774057
- 條形碼：9787030774057 ; 978-7-03-077405-7
- 裝幀：平裝
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
綜采裝備虛實融合運行模式探索與實踐:從XR、數字孿生、CPS到工業元宇宙 內容簡介
本書面向煤礦綜采裝備，以虛擬現實、增強現實、混合現實為代表的XR+技術，與數字孿生、信息物理系統、工業元宇宙等概念深度融合，形成一種虛實融合的綜采工作面運行模式。將這一模式劃分為四個階段，即虛實融合1.0、虛實融合2.0、虛實融合3.0和虛實融合4.0，并針對四個階段的特點分別進行案例敘述：包括面向"虛實融合1.0-2.0"的數字化智能產品服務系統MSPSS、面向"虛實融合2.0-3.0"的測試與評估系統MTES、面向"虛實融合3.0-4.0"的閉環協同運行系統MHCPS和面向"虛實融合4.0+"的工業元宇宙系統 MIMS，對各系統的關鍵技術和設計要點、工業應用進行了重點敘述。
綜采裝備虛實融合運行模式探索與實踐:從XR、數字孿生、CPS到工業元宇宙 目錄
“博士后文庫”序言
前言
第1章緒論1
1.1引言1
1.2解決目標與方法2
1.3數字化綜采裝備的現代設計技術發展現狀4
1.3.1產品服務系統應用的技術框架4
1.3.2數字化技術與礦業裝備融合設計5
1.3.3數字化技術與智能產品服務系統的融合6
1.4數字化綜采裝備的擴展現實技術發展現狀7
1.5數字化綜采裝備運行的數字孿生與信息物理系統技術發展現狀8
1.6數字化綜采裝備發展存在的問題與挑戰11
1.6.1傳統設計方法在礦業中面臨的挑戰11
1.6.2以數字孿生為代表的新一代信息技術在綜采工作面應用中存在的
?問題12
1.6.3煤炭開采行業數字化轉型面臨的挑戰12
1.6.4數字化綜采裝備未來發展與挑戰13
1.7本書主要研究內容與章節安排13
1.8本章小結16
第2章綜采裝備虛實融合運行模式框架和發展階段17
2.1引言17
2.2數字化綜采裝備和技術發展歷程剖析17
2.2.1綜采裝備與協同運行流程分析17
2.2.2綜采工作面智能化程度分析19
2.2.3數字化綜采工作面與數字化工廠的全面對比20
2.2.4地面與井下作業人員操作對比22
2.2.5虛實融合分析角度與方法24
2.3綜采裝備虛實融合發展階段25
2.3.1綜采裝備虛實融合發展階段梳理與劃分25
2.3.2虛實融合各階段的內涵與特征整體分析28
2.4虛實融合1.0階段的相關內容30
2.4.1藝術性的動畫展示31
2.4.2展示、事故模擬和培訓演練32
2.4.3操作裝備33
2.4.4整體特征33
2.5虛實融合2.0階段的虛擬規劃與調試34
2.5.1虛擬規劃36
2.5.2參數化驅動模擬改變地質模型37
2.5.3基于物理引擎的煤層裝備聯合虛擬仿真模型37
2.5.4煤層裝備聯合虛擬仿真38
2.5.5虛擬調試39
2.6虛實融合3.0階段的虛擬監測39
2.6.1數字孿生虛擬綜采工作面40
2.6.2綜采工作面VR監測系統41
2.6.3信息的實時驅動方式42
2.6.4虛擬決策與預測43
2.7虛實融合4.0階段的雙向信息人機閉環交互44
2.7.1基于監測結果的決策與控制44
2.7.2人機深度融合45
2.7.3閉環雙向協同47
2.8本章小結47
第3章面向“虛實融合1.0~2.0”的數字化智能產品服務系統49
3.1引言49
3.2MSPSS總體框架49
3.2.1煤炭開采行業產品服務系統應用問題調查49
3.2.2煤炭開采行業傳統產品設計與服務的特點及分析51
3.2.3煤炭開采行業構建產品服務系統的挑戰52
3.2.4MSPSS總體框架設計53
3.3智能決策子系統構建關鍵技術55
3.3.1基于層次分析法的裝備選型55
3.3.2基于虛擬現實的智能決策流程55
3.4智能產品子系統構建關鍵技術56
3.4.1數字化裝備設計58
3.4.2虛擬綜采工作面搭建59
3.4.3虛擬井下調試59
3.5智能服務子系統構建關鍵技術61
3.5.1服務系統的需求分析模型61
3.5.2面向服務的虛擬仿真場景的建立63
3.5.3綜采裝備智能故障診斷與預測64
3.5.4在線預維護65
3.6原型系統開發與實驗66
3.6.1產品類型的初步選擇66
3.6.2數字產品的評價67
3.6.3數字服務解決方案測試70
3.6.4討論71
3.7本章小結73
第4章面向“虛實融合2.0~3.0”的測試與評估系統75
4.1引言75
4.2MTES總體框架76
4.2.1系統總體設計76
4.2.2系統軟件設計77
4.3工作面運行數據處理關鍵技術77
4.3.1示范工作面智能化情況及問題由來77
4.3.2原始裝備和煤層地質數據的分析與提取78
4.3.3傳感器及未來需求、執行動作標定79
4.4離線場景構建與運行場景推演關鍵技術80
4.4.1離線運行與仿真系統框架80
4.4.2工作面坐標體系及裝備絕對位姿信息確定81
4.4.3工作面煤層仿真模型的構建83
4.4.4基于離線運行數據驅動的裝備協同運行仿真方法84
4.4.5裝備工作空間與動態煤層分析84
4.5虛擬裝備協同運行仿真評價關鍵技術85
4.5.1智能化開采程度定義與劃分85
4.5.2虛擬機器人運行框架85
4.5.3虛擬感知與信息交互86
4.5.4虛擬決策與控制87
4.5.5評價指標構建88
4.6原型系統開發與實驗90
4.6.1離線數據預演結果90
4.6.2離線數據結果分析及工作空間分析91
4.6.3不同智能化程度的情況仿真93
4.6.4討論95
4.7本章小結95
第5章面向“虛實融合3.0~4.0”的閉環協同運行系統97
5.1引言97
5.2MHCPS總體框架97
5.2.1整體運作架構97
5.2.2框架操作流程99
5.2.3閉環運行關系及效果100
5.3系統設計關鍵技術100
5.3.1智能綜采裝備設計關鍵技術100
5.3.2VR系統設計關鍵技術101
5.3.3AR系統設計關鍵技術102
5.4通信、計算和控制流向及融合關鍵技術104
5.4.1通信方法104
5.4.2計算方法106
5.4.3控制方法108
5.4.4操作人員與3C的關系110
5.5原型系統開發和實驗111
5.5.1原型系統開發111
5.5.2通信實驗112
5.5.3計算實驗112
5.5.4控制實驗116
5.5.5討論116
5.6本章小結119
第6章面向“虛實融合4.0+”的工業元宇宙系統技術構想120
6.1引言120
6.2MIMS總體框架120
6.2.1工業元宇宙和數字孿生驅動的綜采工作面對比120
6.2.2工作面系統框架及其具備的能力121
6.3MIMS設計關鍵技術125
6.3.1多功能虛擬平行系統關鍵技術125
6.3.2可參數化動態定制的礦工虛擬模型構建125
6.3.3真實礦工與虛擬礦工的實時聯動127
6.3.4集控中心智能推演系統設計128
6.3.5巡檢人員虛擬操作設計129
6.4人機融合驅動運行關鍵技術131
6.4.1XR人機協同131
6.4.2機器人驅動的人機協同132
6.4.3虛擬人驅動的人機協同133
6.4.4人機協同帶來的優勢134
6.5原型系統開發與實驗136
6.5.1基于工業元宇宙的液壓支架調架系統136
6.5.2系統“感知-決策-控制”通道測試138
6.5.3AR遠程協作測試138
6.5.4機器人巡檢實驗139
6.5.5虛擬人測試140
6.5.6討論141
6.6本章小結143
參考文獻144
編后記164
展開全部
綜采裝備虛實融合運行模式探索與實踐:從XR、數字孿生、CPS到工業元宇宙 作者簡介
"面向煤機裝備的虛擬現實裝配技術與系統"，中國機械工業科技進步獎二等獎，2021年，排名第2。
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