(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 202210920130.1 (22)申请日 2022.08.02 (71)申请人 上海恩威罗科技发展 有限公司 地址 202150 上海市崇明区横沙乡富民支 路58号D3-3950室(上海横泰经济开发 区) (72)发明人 刘国　温国恒　黄伟君　詹雅芳　 (74)专利代理 机构 北京智行 阳光知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11738 专利代理师 邓凤姿 (51)Int.Cl. F27B 7/42(2006.01) G01D 21/02(2006.01) G06V 20/52(2022.01) G06V 10/82(2022.01)G06N 3/04(2006.01) G06N 3/08(2006.01) (54)发明名称 一种基于数字孪生的回转窑状态异常检测 系统 (57)摘要 本发明公开了一种基于数字孪生的回转窑 状态异常检测系统， 包括数字孪生模块和异常检 测模块； 数字孪生模块包括物理层、 数据层和模 型层； 异常检测模块包括算法库和在线预测层。 利用本发明， 能够提前分析出球团回转窑异常状 态， 并发出相应告警， 决策人员可进行预防性维 护， 提高了回转窑内耐火材料的使用寿命， 节约 能耗， 减少生产过程中安全隐患， 保障了球团的 产能和质量， 增 加了产品的市场竞争力。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 115289837 A 2022.11.04 CN 115289837 A 1.一种基于数字孪生的回转窑状态异常检测系统， 其特征在于， 包括数字孪生模块和 异常检测模块； 数字孪生模块包括物理层、 数据层和模型层； 异常检测模块包括 算法库和在线预测层； 所述物理层包括球团回转窑、 多种传感器， 各传感器均通过局域网和球团回转窑的PLC 连接， 球团回转窑的PLC与数据层互联； 多种传感器包括 温度传感器、 压强传感器、 红外热像 仪和三维激光扫描仪； 所述球团回转窑的窑头、 窑中以及窑尾均设有温度传感器和压强传感器， 用于实时采 集窑头、 窑中以及窑尾的温度和压强数据并传输至球团回转窑的PLC， 数据层实时获取球团 回转窑的PLC的温度和压强数据； 红外热像仪和三 维激光扫描仪安装在回转窑的外部， 用于 实时采集回转窑的红外热成像图以及三维激光图并实时发送到数据层； 数据层： 包括数据中心库； 数据中心库用于存储物理层传输的数据， 包括历史生产数据和历史运行数据； 所述历 史生产数据包括温度和压强的时间序列数据； 历史运行数据包括历史采集的红外热成像图 和三维激光图； 模型层： 用于对球团回转窑利用数字孪生的三维可视化功能， 对球团回转窑分别建立 窑体模型、 窑壁模型和耐火衬砖模型并显示在三维可视界面上； 算法库： 用于根据数据中心库存储的历史生产数据， 构建基于LSTM的回转窑结圈与耐 火材料异常检测算法模型， 将数据中心库采集的历史生产数据导入所述回转窑结圈与耐火 材料异常检测算法模型进 行训练和验证， 让回转窑结圈与耐火材料异常检测算法模型充分 拟合， 实现回转窑结圈和耐火材 料异常检测； 所述算法库还用于利用数据中心库存储的历史运行数据， 构建基于CNN的回转窑窑体 和耐火材料异常检测算法模型， 将数据中心库存储的历史运行数据的数据导入所述回转窑 窑体和耐火材料异常检测算法模型进 行训练和验证， 让回转窑窑体和耐火材料异常检测算 法模型充分拟合， 实现回转窑 窑体和耐火材 料异常检测； 在线预测层： 用于将存入数据中心库的实时温度和压强数据输入已训练好的回转窑结 圈与耐火材料异常检测算法模型， 将实时的红外热成像图像和三 维激光图输入回转窑窑体 和耐火材料异常检测 算法模型中， 实现对回转窑异常状态进行检测识别， 并将结果反馈给 模型层的三维可视化界面， 实现通过三维模型提供 人机交互与异常告警。 2.根据权利要求1所述的系统， 其特征在于， 红外热像仪和三维激光扫描仪利用5G采用 图像传输协议将采集回转窑的红外热成像图以及三维激光图实时发送到数据层的数据中 心库。 3.根据权利要求1所述的系统， 其特征在于， 所述数据层还包括实时监测数据存取传输 模块， 实时监测数据存取传输模块用于利用KEPWARE软件在局域网内利用OPC  UA， 通过TCP 协议实时采集回转窑的PLC的温度和 压强数据， 并通过MQTT定时将采集的温度和 压强数据 推送到数据层的数据中心库。 4.根据权利要求1所述的系统， 其特征在于， 所述历史生产数据以JSON形式存储在数据 中心库； 历史运行 数据以JPG形式存 储在数据中心库。 5.根据权利要求1所述的系统， 其特征在于， 所述 回转窑结圈和耐火材料异常检测主要 包括耐火材 料损坏和脱落的检测。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115289837 A 26.根据权利要求1所述的系统， 其特征在于， 所述 回转窑窑体和耐火材料异常检测主要 包括回转窑 窑体变形以及耐火材 料损坏和脱落。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115289837 A 3