数字孪生丹江口工程水质安全“四预”平台研发及应用

丹江口水库的水质安全关系到南水北调中线供水的保障，数字孪生丹江口是国内首个以水利工程水质安全为业务需求之一的数字孪生工程。针对丹江口水库水体水深大、范围大、污染来源分散和类型多，以及丹库与汉库水动力交换复杂、水质呈现分区分层等特点，研发高效高精度水动力水质机理模型、水质在线动态推演技术、水质浓度场三维仿真技术，首次实现水库全域水质浓度场时空演变全过程的在线推演和三维立体仿真展示，通过海量多源异构数据的科学解析、模型集成与多业务有机融合，实现水质在线推演、预警分析、安全态势预演、预案比选决策的水质安全“四预”功能。水质安全“四预”功能已成功应用于丹江口水质安全管理，为中线水源工程供水水质保障管理提供有力支撑。     

基于数字孪生技术的变电全要素信息融合方法

针对传统变电管理中存在管理效率低、效果差等问题，提出基于数字孪生技术的变电全要素信息融合方法。构建全要素全状态数字信息全面感知模型，以变电站全要素数字信息分布式存储结构为基础，结合贝叶斯法等数学算法，计算变电站全要素数字化监测过程概率；采用无线传感识别技术采集子系统数据，构建决策树聚类分析模型；采用关键元数据远程调度和融合方法，实现变电站全要素数字信息融合；引入数字孪生技术，实现动态数据融合与共享，完成变电全要素信息融合。实验结果表明：采用该方法融合变电管理信息的效果较好。     

基于实时数据驱动的车间输送线数字孪生系统研究与实现

为提高智能车间输送线场景生产运输过程的可视化程度，实现输送线设备状态的实时监控和设备故障的高效诊断处理，提出了基于实时数据驱动的车间输送线数字孪生系统架构。搭建与现场车间一致的数字孪生三维模型场景，利用车间实时数据驱动模型场景同步完成与现场车间一致的行为，建立了拓展性强，可灵活复用的可靠数字孪生系统。详细阐述了系统对设备实时数据的采集与利用策略，模型的驱动逻辑与原理和设备实时数据的详细表达方式。完成了系统的落地，并通过化纤生产线的输送线场景验证其可行性。     

基于数字孪生的MPS智能控制系统设计与应用北大核心

为了提高对MPS系统的自动化管理、使得MPS系统更加符合实际生产要求,提出了一种基于数字孪生的MPS智能控制系统和方法。基于MPS数字孪生五维模型架构,对其物理MPS、虚拟MPS、连接、孪生数据和服务系统五维结构进行分析。设计了MPS数字孪生智能控制系统框架,对系统开发中的虚拟模型建立、数据采集、实时驱动等关键技术进行了阐述。结合案例设计开发了MPS数字孪生智能控制系统,完成了对MPS系统可视化监控、安全管理与决策、智能控制、MES追溯等功能的实现,反映了MPS系统的全生命周期过程。     

基于双注意力机制的多分支孪生网络目标跟踪

为了解决SiamRPN++单目标跟踪算法在目标被短时遮挡及外观剧烈变化时定位不准确的问题，提出基于双注意力机制的多分支孪生网络目标跟踪算法.采用具有轻量化主干网络的SiamRPN++为基础算法，结合轻量化的通道和空间注意力机制，提升跟踪过程中应对遮挡挑战时的抗干扰能力.新增上一帧模板分支，动态更新目标外观变化，利用三元组损失增强跟踪过程中前景与背景的判别能力.根据目标的移动速度进行局部扩大搜索，使目标被短时遮挡后仍可以及时、准确地跟踪到目标.实验结果表明，改进后的算法在OTB100数据集的成功率和精确度较原算法分别提高了2.4%和1.6%，平均中心位置误差降低了28.97个像素，平均重叠率提高了14.5%.     

数字孪生在智慧建筑中的应用探索

数字孪生建筑是指综合运用BIM、GIS、物联网、人工智能、智能控制、系统仿真等数字孪生技术,并以实体建筑物为载体的建筑信息物理系统,其核心技术是BIM模型的创建.以数字孪生建筑的特点为出发点,介绍了数字孪生技术辅助解决建筑工程项目在设计、施工、运营、拆除阶段的技术难题和管理难题,以期对实现整个建筑业的数字化、在线化和智能化,并最终实现未来建筑的美好愿景具有一定的参考价值.     

BIM在工程项目管理施工阶段的融合应用

近年来,在新基建和传统行业数字化转型的新形势下,我国建筑行业面临新的机遇与挑战.而在此过程中,BIM技术成为改变我国建筑行业现状的强大推动力.该文以BIM在我国工程项目管理施工阶段的融合应用实践经验出发,结合现今BIM技术在行业内的应用推广及发展现状,探究其应用的深度与广度.研究发现,通过BIM+N创新模式、技术融合、团队融合以及BIM技术在融合过程中的二次开发,可以在工程项目管理施工中获得良好的社会效益和经济效益,值得广泛推广.     

机械合金化和SPS工艺制备超细晶高锰钢

用机械合金化和放电等离子烧结(SPS)工艺制备名义成分为Fe-18Mn-0.6C的高锰钢,对其组织及力学性能进行分析。结果表明:SPS烧结制备的Fe-18Mn-0.6C块体为平均晶粒尺寸为1μm的超细晶单一奥氏体合金钢,晶粒内部存在较多的层错及退火孪晶,还分布着大量的纳米级弥散颗粒。Fe-18Mn-0.6C块体硬度为475HV、抗拉强度为925 MPa,较多的孔隙缺陷导致块体致密度低,仅为96.27%。孔隙与晶粒内部大尺寸颗粒在拉应力作用下易萌生裂纹发生撕裂,造成沿晶脆断,塑性较差。850℃/1 h的热处理能显著改善块体韧性,伸长率由4%升至13%,以脆断为主、韧断为辅的混合断裂模式。     

基于元动作理论的驱传系统数字孪生模型构建

针对面向实际工程应用的数字孪生技术,探索了基于元动作理论的机电设备驱传系统数字孪生体模型框架的构建及其关键技术。阐述了从零部件到元动作理论的历史渊源,对元动作理论的相关概念及其引入数字孪生技术的原由进行了介绍,对比了其与传统方法的不同,在此基础上从元动作的优势和特点出发,以元动作理论为底层架构,将其引入驱传系统的数字孪生技术。提出驱传系统数字孪生体的内涵并详细定义了单元级、链级、系统级孪生体3个层次,搭建了基于元动作理论的驱传系统数字孪生体的五维框架。以某型号数控转台的驱传系统为例构建了实时监控数字孪生系统实例,给出了数字孪生技术的应用框架,验证了该数字孪生模型具有一定的实际意义与工程应用价值。