基于数字孪生技术的变电站运维平台的研究

随着智能电网概念的提出,对变电站智能化水平有了新的要求.变电站运维平台借助在线监测技术,在设备故障诊断中提供了重要的数据支撑,但在故障定位上仍存在不足.为此,提出一种基于数字孪生技术的变电站运维平台.孪生技术将现实中变电站和虚拟变电站进行了有机结合,通过后者对真实变电站的运行状况进行实时监控,及时发现潜在故障,从而做到即时修理,防患于未然.该技术的应用,对提高变电站运维平台管理水平和决策能力,具有很好的指导和借鉴意义.     

基于数字孪生的数据中心机房动环管理系统∗

数据中心是国家新基建的核心领域,是大数据和人工智能的关键支撑设施.数据中心机房的动环管理是机房管理的关键,保障着计算中心运行的可靠性.为了增强机房动环的管理,提出基于数字孪生的数据中心机房动环管理方法,将机房的物理数据和动环数据建模成虚拟的数字孪生体实现虚实之间的精准映射,基于可视化技术和机器学习实现交互式的实时监控、异常分析和推演预测,为机房动环管理提供智能决策支持.     

卫星通导遥技术在数字孪生流域建设应用潜力与初探

基于通信、导航、遥感(简称“通导遥”)卫星平台的信息采集和传输技术在数字孪生流域建设中具有重要作用,是支撑数字孪生流域高效水利感知网建设、高精度数据底板更新和高保真动态仿真模拟有效手段和重要途径。国内数字孪生流域研究与建设工作已经初见成效,但水利监测网仍然面临水利数据感知要素少、频次低和传输不及时等问题,难以满足物理流域的实时监控和高保真仿真模拟的需求。首先梳理了卫星通导遥技术在水利业务中的应用进展,分析了当前数字孪生水利平台建设面临的挑战;其次,结合卫星通导遥技术优势,提出卫星通导遥融合应用的数字孪生流域框架,设计基于卫星通导遥融合的新型水利信息系统,该系统主要包括空天地一体化水利感知网与宽窄带融合星地一体化水利通信网两个子系统,为数字孪生流域建设提供一体化全覆盖信息支撑;最后,结合吉林市数字孪生水库建设实践,开展了卫星通导遥融合的新型水利信息系统与数字孪生水利工程的应用初探,结果表明卫星通导遥融合应用可支撑数字孪生水库防洪“四预”实时感知和动态模拟。     

对智慧水利标准体系构建的思考

建设智慧水利是推动水利高质量发展、提升水治理体系和治理能力现代化的重要抓手,构建完善的智慧水利标准体系是建设智慧水利的关键环节和重要保障。分析了我国智慧水利标准体系建设的现状和存在的主要问题,探索了智慧水利标准体系建设的思路、方向和任务,初步构建了智慧水利标准体系框架,并对监测感知交互体系、通用数据库与数据管理、模型库及模型功能评价等关键问题进行了初步探讨,可为我国相关标准制修订提供决策参考。     

数字孪生水利工程背景下的大坝安全监测系统建设研究

工程安全监测作为大坝安全运行的基础,在运行管理过程中扮演着极其重要的角色,是工程运行安全评价的重要依据,越来越受到工程管理单位的重视。但目前国内多数已建水利工程安全监测领域暴露出数据获取能力薄弱、信息共享程度低、智能化应用不足等问题。随着数字孪生水利建设的不断深入推进,建设符合数字孪生要求的大坝安全监测系统成为多数水利工程运行管理单位亟需解决的难题。以百色水利枢纽工程为例,对照数字孪生水利工程建设有关要求,深入梳理百色水利枢纽工程安全监测工作现状,剖析存在问题,确定了大坝安全监测系统的建设原则,并从硬件、软件2个层面进行了研究探索,形成了大坝安全监测系统建设方案,为已建工程的数字孪生水利工程建设提供参考借鉴。     

铁力市北关灌区数字孪生灌区先行先试建设研究

数字孪生灌区建设是智慧水利建设的重要内容,是提升灌区建设管理水平的有效手段。文中通过铁力市北关灌区数字孪生灌区先行先试建设研究,推进灌区数字化、监控自动化、调度智能化建设,提高“四预”能力,形成可在全省推广、复制的数字孪生灌区建设成果。     

“荆楚安澜”现代水网建设思路与实施路径

从天然河湖水系和人工水利设施两方面分析了“荆楚安澜”现代水网的建设基础,多角度剖析了“荆楚安澜”现代水网建设的重要意义,详细阐述了“荆楚安澜”现代水网的建设思路、目标定位和总体布局,提出推进湖北水网三大功能间、不同行业领域间、不同层级水网间以及相邻水网间的协同融合,开展“荆楚安澜”现代水网建设的主要任务和重大工程及行动,以期通过现代水网建设,为湖北省高质量发展提供坚实的水安全保障。     

数字孪生技术在某水利枢纽工程的应用

2022年3月,水利部陆续颁发了《数字孪生水利工程建设技术导则（试行）》《水利业务“四预”基本技术要求（试行）》等多项针对数字孪生水利工程的标准规范及管理办法。同年12月,水利部办公厅再次下发了《水利部办公厅关于加强重大水利工程数字孪生项目设计的通知》,要求大型及重要的中型水库应按照数字孪生技术路线建设工程信息化系统。以某大型水利枢纽工程为例,通过数字孪生系统建设,为工程的运行、调度和决策提供支撑,为同类型水利工程数字孪生系统设计提供参考。     

基于特征融合与双模板嵌套更新的孪生网络跟踪算法

为提高全卷积孪生网络SiamFC在复杂场景下的识别和定位能力,提出一种基于多响应图融合与双模板嵌套更新的实时目标跟踪算法。使用深度ResNet-22替换AlexNet作为骨干网络以提升网络特征提取性能,建立强识别能力的骨干语义分支。在ResNet-22的浅层使用高分辨率特征,构造强定位能力的浅层位置分支,计算并融合两个分支响应。通过高置信度的双模板嵌套更新机制对两个分支的模板进行更新,以适应目标的外观和位置变化。在OTB2015和VOT2016数据集上的实验结果表明,与基于SiamFC、SiamDW等的目标跟踪算法相比,该算法在目标快速移动、遮挡等复杂场景下跟踪效果更稳定,并且运行速度达到34 frame/s,满足实时性要求。     

基于信息物理融合的骨折复位机器人系统构建

针对骨折治疗中传统复位方法（手法复位、牵引复位、手术复位）存在的二次损伤、肌能失调、患肢僵硬、破坏血运及术后矫正动态性能差等问题,提出了一种人-机-物融合的信息物理系统（CPHS）用于指导机器人的复位动作。首先,从CPHS的数字孪生、信息感知、系统集成、手术流程、模拟复位等方面论证了并联机器人信息物理系统的构成,将机器人的高定位精度及可重复性与微创方法有效结合,从而指导医生完成仿真规划及术中监控等一系列操作;其次,根据临床骨折复位过程,在机器人操作下对5组不同骨折姿态的模拟骨折病例进行了复位实验;最后,计算出每组实验复位后的移位残余及角度误差,并与传统复位方法的相应数据进行对比。实验结果表明,CPHS骨折复位机器人相较于传统复位方法,在骨折复位过程和患者术后康复上均有着明显的优势。