数字孪生城市多视域数据治理框架研究

快速发展的数字孪生城市数据形式复杂、涉及领域广泛,数据治理框架为数字孪生城市数据治理规范化提供参考。基于数据治理成熟度,从城市数字孪生化过程出发,融合数据治理的技术与管理属性,提出多视域的数字孪生城市数字治理框架,从计划、实施和管理3个方面,融合治理要素控制和治理规程控制两个视域,详细阐述了该框架原理和组成要素,从而对推动构建数字孪生城市高质量的全要素数字体系具有一定的参考价值。     

数字孪生电网的特性、架构及应用综述

数字孪生电网旨在利用新兴的数字孪生技术帮助电网企业构建物理电网的数字孪生体。该文总结了数字孪生电网的3大特性:数据知识混合驱动、实时双向交互、虚实相融共生。讨论了规范化孪生电网项目的评价标准。回顾了数字孪生电网的典型架构设计，基于数字孪生5维模型提出了包含物理电网、孪生数据、孪生电网、孪生应用4层结构的通用性参考架构。归纳了孪生电网在系统分析、状态评估、数据预测、健康维护、仿真建模等方面的应用，探讨了孪生电网未来向孪生能源互联网、智慧能源系统等演进的意义和价值；最后从数据管理、模型构建、可视化、信息物理安全、标准确立、生态建设6个角度总结了数字孪生电网的挑战性问题。     

数字孪生车间中的信息物理融合技术应用

阐述数字孪生技术，数字孪生车间信息物理融合，数据构建方法的框架设计，包括无线射频识别设备、无线传感器网络、智能仪表的厂房数据收集和生产过程监控，应用的不同算法进行数据定制处理。     

数字孪生在智能家居领域的应用

简要介绍Digital Twin（数字孪生）的起源和定义，以及构建数字孪生体的五个主要步骤和关键技术。介绍数字孪生技术在智能家居领域中应用的案例，提出数字孪生助力提升室内无线信号覆盖等应用场景。以智能家居数字孪生体的构建为核心，系统化和智能化的思路贯穿数字孪生体构建过程的始终，实现虚拟智能家居的功能再造与系统重塑，达到数字孪生目标系统的仿真效果。     

面向6G的双循环数字孪生网络架构设计

数字孪生是推动数字化转型的重要技术,当前受到学术界和工业界的广泛关注。数字孪生借助迅速发展的人工智能、智能化网络等先进技术,构建物理实体在虚拟空间的映射,可以实现物理实体的数字化管理。目前,很多研究将数字孪生用于特定场景的控制与规划或作为仿真平台来应用,无法实现数字世界与物理世界的全场景交互。鉴于此,提出了基于双循环机制的数字孪生网络架构,将数字孪生网络看作一个系统的整体,旨在成为未来涉及智慧应用的通用架构,以实现全场景的任务覆盖。首先介绍业界对数字孪生的定义以及相关技术的研究现状,阐述了数字孪生网络的重要特性,然后详细给出了系统的架构设计以及其在算力众筹上的应用案例分析,最后对数字孪生技术未来的发展进行展望,分析了未来面向6G的数字孪生网络面临的问题与挑战。     

基于数字孪生的变电站运行状态评估模型设计

针对当前变电站运行状态评估结果不精准的问题，提出了基于数字孪生的变电站运行状态评估模型设计。计算变电站设备评估值与真实值误差，使用滑动平均法对变电站运行数据预处理。以反馈信号为指标，对变电站运行状态评分。根据评分结果，判断变电站各个设备运行情况，确定设备孪生程度。使用数字孪生技术为物理对象创建虚拟模型，并通过三维场景展示。根据专家打分获取判断矩阵，进行一致性检验。在保证权重分配合理情况下，构建变电站数字孪生运行状态评估模型。实验结果表明，该模型变压器绕组响应结果与真实值存在最大为1 dB的误差，说明使用该模型评估结果精准。     

工业数字孪生技术体系及关键技术研究

研究了工业数字孪生内涵、发展脉络及意义,重点对工业数字孪生技术体系和关键技术发展趋势进行了深入剖析,分析了数字支撑、数字线程、模型构建、模型融合、模型修正、模型验证、人机交互等关键技术,提出了对工业数字孪生发展的建议。     

数字孪生城市全域感知体系研究

数字孪生城市是技术演进与需求升级驱动下新型智慧城市建设发展的一种新理念、新途径、新思路,其实现的基础是构建城市全域感知体系。重点分析了数字孪生城市全域感知体系的逻辑架构、关键支撑要素组成,探索并分析了支撑要素布局方案。     

面向数字孪生的地理信息系统的设计与实现

为了实现地理信息系统在工业互联网及智慧城市等场景下的深度应用,满足与大数据、IOT等前沿技术的深度融合,提出了面向数字孪生的地理信息系统设计理念。首先,构建了一个面向数字孪生的二三维一体化的地理信息系统,包含传统二维平面地图和三维立体地图的无缝融合;然后,提出了一种基于空间栅格的索引方法,用以提高空间矢量数据的查询和渲染效率;最后,利用地理信息系统的空间锚定能力,匹配计算空间要素的关联特征,并在此基础上,使用一种基于权重分配的指标构建策略,实现了基于空间关联分析的数据融合诊断框架。在实际的项目应用中,该系统的各项性能和指标完全满足项目的要求,二三维地图渲染、数据检索以及数据融合分析的速度和精度都满足应用的要求,为数字孪生技术的实践提供了新的思路。     

新型数字智能变电站监控及巡视系统应用研究

为服务构建新型电力系统，助力实现“双碳”目标，保障电网安全可靠运行，适应电网运维管理变革，针对传统变电站的辅助设备监控及巡视系统能力不足、集控站和调度端无法采集辅助设备信息等问题，提出新型数字智能变电站的监控及巡视系统方案。将设备监测、安全防卫、火灾消防、动环监测、智能巡视及锁控等功能集成应用，采用数字化远传、智能感知、图像智能分析技术通过将监测及巡视前端设备全方位覆盖整个变电站，再远传信息上送集控端，实现变电站全面监测、感知及巡检要求。该系统整合了传统变电站辅控系统分散杂乱的信息数据和前端设备配置方案，并新增加了二次设备在线监测及智能巡视等功能配置，为新型数字智能变电站监控及巡视系统应用提供了技术积累，也为新型数字智能变电站的建设积累了工程实践经验，并提供了一定的借鉴价值。在工程应用期间，新型数字监控及巡视系统应用效果较好，具备推广应用价值。     

国内外数字孪生技术研究进展与实践展望

数字孪生技术是对真实世界的资产、系统和流程的持续性学习型数字模拟,具备复合性和动态性的特点,是项目全周期管理的重要技术手段。在技术不断发展和成熟的过程中,数字孪生技术在亚洲国家逐步延伸至多场景混合的城市政策制定领域,并发展至智能制造等相关制造业领域。从数字孪生技术的研究方向入手,分析数字孪生技术在实践领域进展,对数字孪生技术进行未来展望,对我国的城市和产业高质量发展具有重要的作用。     

基于数字孪生的单片机虚拟仿真实验教学探索

数字孪生作为实现物理世界与信息世界实时交互和融合的一种有效方法,近期被广泛关注。数字孪生具备多物理、多维度的属性,同时具有实时同步、双向映射等特性,能够有效推动虚拟仿真教学信息化水平。在北京航空航天大学《单片机原理及应用》本科课程中,通过引入数字孪生技术,探索了单片机虚拟仿真实验教学方法,建立了“虚实结合”的单片机实验课程教学体系。所建立的数字化镜像单片机实验教学平台,对于学生快速理解单片机基本原理、增强学生学习兴趣、培养学生综合设计能力具有重要作用。     

数字孪生在网络全生命周期管理中的研究

随着消费者对于通信业务的需求日益丰富和多样化,通信网络架构和功能也变得越来越庞大和复杂。随着5G通信技术的应用,5G通信网络可以实现网络能力的按需编排与灵活开放,对于网络在全生命周期中的管理提出更高的要求。随着数字孪生技术的发展,可以应用数字孪生技术辅助通信网络全生命周期管理,从而提升网络管理质量,降低网络风险和成本,实现可视化感知和实时闭环控制。在网络数字孪生方面相关的实践工作说明,所提网络数字孪生平台可以实现通信网络运行指标的可视化监控分析和网络故障快速诊断。     

基于数字孪生的自组网多模态数据快速融合

随着自组网性能的提升与大规模应用,其内部数据呈现出多模态特征,数据量更是达到了海量级别,为数据融合处理工作带来了极大的挑战。为此,提出基于数字孪生的自组网多模态数据快速融合方法。实时采集自组网数据后,利用NLM算法与卡尔曼滤波算法去除数据中的噪声与冗余信息。然后,构建数字孪生自组网（包括自组网、孪生网络与服务系统）,从服务系统加载的数据中提取多模态数据特征,搭建双线性融合模型,从而实现对多模态数据的快速融合处理。实验表明：应用该方法后,多模态数据融合过程的时延始终保持在3 s以下,融合后多模态数据质量系数可达到0.9,证明该方法具有更优的数据融合性能。     

基于数字孪生的猪肉智慧生产多尺度协同智能分析平台架构与应用

<正>本文研发了可实现猪肉生产供应过程的可视化、信息化的猪肉智慧生产多尺度协同智能分析平台。利用5G技术，研发图像处理算法，对生猪目标进行实时检测和跟踪，绘制生猪目标运动轨迹，识别猪群扎堆状态以及评估生猪健康状况，实现生猪生长过程中的生长信息的管理；利用数学模型、数字孪生技术驱动数据，实现对猪肉生产过程进行监测与评估的猪肉智慧生产系统；将工业大数据、数字孪生技术、AR/VR、MR/XR融合，解决对生猪养殖人机交互及时预警生猪疫情感染、猪肉质量隐患等问题；充分考虑猪肉食品追溯过程的准确性和完整性。建立科学合理的猪肉产品全程信息可追溯系统，保障猪肉食品安全和提升猪肉食品品质。     

数字孪生城市企业管理新范式研究

数字孪生技术通过创建物理对象或环境的数字化复制品,可以实现现实世界与虚拟世界的无缝对接。数字孪生城市作为一种新的城市形态,通过数字技术优化城市管理,提高城市运行效率,并为居民提供更加便捷、智慧的生活体验。然而在这一技术驱动的城市发展模式中,企业的管理模式发生了巨大变化,也面临诸多挑战。文章对数字孪生城市企业管理范式进行研究,以期为数字孪生城市的企业管理提供参考。     

基于数字孪生的配电网潮流网络模型构建研究

由于配电网中导线重复接地对潮流计算收敛性的影响，无法获取精准配电网潮流求解结果，为此，提出了基于数字孪生的配电网潮流网络模型构建研究。根据配电网数字孪生技术架构，计算配电网鲁棒最优潮流。依据配电网对电机出力和负荷需求，构建基于鲁棒优化的鲁棒约束函数，引入保守度调节参数使调控安全性与经济性达到平衡状态。分析配电网潮流网络拓扑结构，结合预设的特征数据类型与特征关联信息之间关系，确定配电网潮流方向。结合数字孪生技术迭代处理注入电压，完成数字孪生潮流网络模型构建。实验结果表明，该模型收敛次数较多，最短收敛时长为1.30 s，具有良好的收敛性。     

数字孪生技术在应急管理领域的应用探讨

简要叙述数字孪生技术在数据层、模型层、功能层和用户层的应用基础，指出数字孪生技术有助于破解当前应急管理“防”和“救”工作所面临的问题，提出数字孪生技术在各级政府管理部门关注的自然灾害、安全生产和城市安全三大重点领域有极大的应用价值。同时探讨数字孪生技术在这些领域应用面临的困难，并给出加快数字孪生技术在应急管理领域进一步应用的建议。     

基于数字孪生体系变电站融合巡检方式研究

阐述数字孪生体系变电站的融合巡检方式,在一定程度上优化巡检人员作业操作任务,提高设备巡检精准性及可追溯性。在系统设计过程中,以总计框架、数据集成、核心功能为关键设计对象,将所有数据及内容汇聚在数字孪生平台中进行可视化监管,实现设备诊断、作业效率、运维成本分析的巡检方式。     

基于双目视觉与图像深度融合的机房三维重建方法分析

阐述基于双目视觉与图像深度融合的机房三维重建方法，采用双目视觉方案对目标深度信息进行测量，视觉SLAM技术根据左右目图像中的特征点匹配信息，基于本质矩阵恢复出当前帧相机相对于前一帧的位姿变换关系，构建当前帧相机系到参考系的位姿变换，从而在实现定位的基础上对目标进行三维重建。采用数据融合技术对多视结果与深度学习网络深度值进行融合，以解决重建点稀疏性的问题，提升三维机房重建精度以及机房数字孪生智能化监控能力。