(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 202210683048.1 (22)申请日 2022.06.17 (71)申请人 山东捷瑞数字科技股份有限公司 地址 264003 山东省烟台市莱山区同和路 26号 申请人 山东捷瑞信息技 术产业研究院有限 公司 (72)发明人 王涛　杨斌　孙德宝　孙熙　 刘焕鑫　邴钰程　 (74)专利代理 机构 烟台双联专利事务所(普通 合伙) 37225 专利代理师 吕静 (51)Int.Cl. E02F 9/20(2006.01) G06T 17/00(2006.01)G06T 13/20(2011.01) G06T 19/00(2011.01) G16Y 40/35(2020.01) G16Y 20/10(2020.01) (54)发明名称 一种基于数字孪生的井控应急抢险远程协 同作业方法 (57)摘要 本发明涉及井场应急抢险的远程控制技术 领域， 具体为一种基于数字孪生的井控应急抢险 远程协同作业方法。 一种基于数字孪生的井控应 急抢险远程协同作业方法， 其特征在于， 包括以 下步骤： S1、 构建3D井场模型； S2、 制作机具3D模 型； S3、 驱动机具3D模型以3D动画的方式还原现 场机具的实时工作姿态与位置； S4、 获取现场机 具的视频画面； S5、 机具操作手分别远程控制对 应的机具； S6、 采集操作数据， 与现场机 具传感器 回传的执行数据比对校验验证操作是否得到有 效控制， 若是， 不断重复执行S3， 若否， 执行S7； S7、 继续向机 具发送操作 指令调整， 执行S6。 本发 明实现了 井控应急抢险的远程精准操控。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 114775724 A 2022.07.22 CN 114775724 A 1.一种基于数字 孪生的井控应急抢险远程协同作业方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 在3D场景中构建与真实井场地形一 致、 含有点云精准 坐标的数字 孪生3D井场模型； S2、 在3D场景中制作孪生的机具3D模型； S3、 基于现场机具的实时传感数据驱动机具3D模型， 使其以3D动画的方式向机具操作 手还原现场机具的实时工作姿态与位置， 其 他数据以可视化的形式呈现； S4、 获取现场机具的视频画面， 将其传输 至机具操作手的远程操控端； S5、 孪生的3D动画与现场视频两部分视角相互结合， 互为补充切换， 机具操作手基于机 具3D模型的姿态与位置以及周围环境的视频画面， 分别远程控制对应的机具， 实现各机具 间的协同作业； S6、 采集并检测远程控制的操作数据， 与现场机具传感器回传的执行数据比对校验， 验 证本次操作是否得到有效控制， 若是， 不断重复执 行S3， 若否， 执 行S7； S7、 继续向机具发送操作指令调整， 执 行S6。 2.如权利要求1所述的一种基于数字孪生的井控应急抢险远程协同作业方法， 其特征 在于， 所述S1中， 利用无人机搭载激光雷达对应急抢险现场的划定区域进行扫描， 快速完成整体场景勘 测， 生成含有场景内所有物体绝对坐标 的点云数据， 基于点云数据生成三维点云或三维模 型， 将此勘测成果结合GNS S数据， 实现实时位置在3D场景中的精准及时呈现； 解析点云数据， 确认井场点云结构组成、 拓扑位置关系， 获得空间矢量数据， 融合同源 影像， 纠正模型矢量， 生成高精度3D井场模型。 3.如权利要求1所述的一种基于数字孪生的井控应急抢险远程协同作业方法， 其特征 在于， 所述S2中， 对机具进行3D建模时， 根据机具各个部件运动姿态与动作， 标定机具3D模型的关键运 动节点与轴心点。 4.如权利要求1所述的一种基于数字孪生的井控应急抢险远程协同作业方法， 其特征 在于， 所述S3中， 所述现场机具的实时传感数据由安装在机具上的传感器采集， 通过通信模块发出， 获 取机具的位置、 方向及各作业部件的倾 斜角度。 5.如权利要求1所述的一种基于数字孪生的井控应急抢险远程协同作业方法， 其特征 在于， 所述S3中， 所述其他数据以可视化图表的形式呈现于3D场景中， 包括用以展示各机具运行状态的 油耗数据、 故障报警、 故障编码。 6.如权利要求1所述的一种基于数字孪生的井控应急抢险远程协同作业方法， 其特征 在于， 所述S3中的汇总至CAN总线， 经CAN总线转至TCP/IP设备解析， 再经由交换机将数据利 用CPE设备发送至井场4G专网内， 经通信车基站发送终端 所在处的CP E设备， CPE设备接交换 机后将数据传输 至终端数字 孪生系统中。 7.如权利要求1所述的一种基于数字孪生的井控应急抢险远程协同作业方法， 其特征 在于， 所述S3中， 基于现场机具的实时状态数据驱动机具3D模型， 实现方法包括：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114775724 A 2通过机具动作 执行部件安装的倾角传感器获取机具动作 执行部件的角度 数据， 为其沿 着模型连接处节点制作沿着不同轴方向的旋转动画； 通过机具上车回转台安装的旋转编码器获取机具上车回转台相对于机具底盘的旋转 角度数据， 修改回转台3D模型的欧拉角旋转， 以度为单位制作机具上车回转台3D模型相对 于机具底盘旋转的动画； 利用机具上车回转台安装的倾角传感器获取机具俯仰、 横滚数据， 计算机具爬坡姿态 角度数据， 结合该 处地形的点云坐标， 匹配倾斜角度， 沿着机具3D模 型中心点为其制作倾斜 姿态动画， 用以还原机具在有坡度处的工作姿态与位置； 利用机具上车回转台安装的带GNSS模块的定位主机获得机具航向角度数据， 用绝对角 度数据为 其赋值， 调整机具3D模型在3D井场中正对的方向； 利用机具上车回转台安装的带GNSS模块的定位主机获得机具的位置数据， 修改机具3D 模型的位置坐标， 制作机具3D模型在孪生系统中的移动路线； 处理各机具状态数据， 为其分类制作可视化图表， 并以UI的形式呈现于3D场景中， 实时 展示机具的运行状态。 8.如权利要求1所述的一种基于数字孪生的井控应急抢险远程协同作业方法， 其特征 在于， 所述S4中， 所述现场机具的视频画面由配置在机具车身四周的摄像头采集， 该视频画面通过网络 实时回传至机具操作手的远程操控端。 9.如权利要求1所述的一种基于数字孪生的井控应急抢险远程协同作业方法， 其特征 在于， 所述S5中， 所述远程控制包 含近程手持遥控与局域网内远程遥控。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114775724 A 3