仿生视角的数字孪生系统信息安全框架及技术

为了推动工业信息安全防御模式从静态的被动防御向主动防御转变,缓解安全专家严重不足与陡增的信息安全需求之间的矛盾,从仿生视角搭建数字孪生系统的信息安全主动防御体系框架,以数字孪生安全大脑为核心,提出以主动防御为目的的5类关键技术：基于云边协同的安全数据交互及协同防御技术、仿生的平行数字孪生系统主动防御技术、仿生的平行数字孪生系统安全态势感知技术、基于免疫系统的数字孪生系统主动防控技术、基于AI的数字孪生系统的反攻击智能识别技术. 给出数字孪生车间信息安全建设的应用案例,验证了数字孪生信息安全在智能制造中的适应性.     

基于数字孪生的机身对接精度优化控制方法

针对传统对接方法在缺少现场实测数据支持下的被动调整问题，提出基于数字孪生的机身对接精度优化控制方法.基于数字孪生虚实结合技术，研究机身对接工艺优化反馈控制技术.搭建融合冗余控制算法和工艺优化策略的数字孪生系统，明确了基于现场实测数据的测量-优化-反馈精度优化流程.基于有限状态机理论，精准重建数字孪生模型，实现对接过程的监控和精度预测，根据同轴度评价指标完成工艺参数二次设计，将优化后的工艺参数重新下发至物理现场、控制现场进行对接.对接位姿偏差对比结果表明：对接精度优化控制方法将机身筒段位置偏差降低了60.03%，姿态偏差降低了53.94%.     

数字孪生技术架构及在输变电设备运维中的应用

目前数字孪生技术已在电网中得到了广泛应用,为保证电网的安全平稳运行提供了新的思路和方法。基于数字孪生技术的概念和体系架构,对数字孪生电网的内涵及层次进行了介绍,对数字孪生技术在输变电设备状态评估中的应用以及关键技术进行了分析。最后对数字电网的发展前景作了展望。     

面向可重构制造的数字孪生映射建模与监控仿真

针对数字孪生在可重构制造系统（RMS）的应用问题,提出面向RMS的数字孪生与制造仿真一体化平台（DTMSIP）架构. DTMSIP架构充分适配RMS动态重构特性,可以在RMS构型设计中实现仿真分析. 对面向RMS的数字孪生映射进行建模,通过引入孪生实体（TE）,实现RMS车间的多源异构数据集成,并分别建立机床与构型的数字孪生映射. 建立数字孪生方法在RMS重构中的应用流程,通过信息物理融合迭代与构型仿真优化迭代,DTMSIP可以服务于RMS的系统重构. 为了验证所提出方法的可行性,使用虚幻引擎四（UE4）为一套实际的模块化RMS构建数字孪生平台,并将当前构型以及4种规划构型作为仿真输入. 通过分析重构成本、生产周期与系统平衡率3项指标,实现对构型的量化综合分析,实现了重构设计流程加速.     

数字孪生技术的应用及进展

数字孪生技术是以各行业中日益增长的数据库存为基础,结合各行业的数字手段,构建物理实体在虚拟空间中的孪生体模型,并基于模型结合虚拟空间技术对物理空间发展做出指导性预测。首先介绍了数字孪生技术的起源,以及数字孪生技术的分层理念和关键技术,并对国内外各行业的基于数字孪生技术的具体应用进行了分析,归纳了数字孪生技术出现的原因和能够解决的问题;然后结合现有研究成果,分析了该技术目前存在的困境,并对其未来发展趋势进行了展望。     

数字孪生变电站框架设计与关键技术研究

随着智能电网快速推进与新技术领域的出现，以变电站为代表的能源互联网系统拓扑结构趋于复杂，传统运维管理模式已经难以满足变电站规划设计、监测分析和运行优化的要求。数字孪生（Digital Twin, DT）技术的发展给电力系统的智能化管理带来诸多便利。然而作为推动能源电力行业数字化、智能化的关键技术，相关研究与应用处于初期起步阶段，将数字孪生技术工程应用于能源电力各业务环节依然存在诸多挑战，亟需开展系统性研究，以突破适应能源电力行业特殊性的数字孪生关键技术。为此，本文以变电站作为应用场景，首先对变电站运维管理现状进行了分析，指出现阶段变电站巡检模式缺陷、模型精度不够、感知参量单一、缺乏对数据的深度挖掘等问题。以此设计了一套涵盖空间信息与设备建模、变电主设备机理建模、智能反馈控制、设备感知网络、基于数据驱动的数字孪生体模型的仿真，以及三维可视化渲染与应用的数字孪生变电站模型框架。然后讨论了变电站数字孪生技术面临的问题与挑战，包括：高性能、低成本、高精度、低功耗、高集成度与智能化的变电站专用传感器研制；海量多源异构数据存储管理与计算资源优化分配；孪生模型精度亟待提升与可解释性缺乏论证；“数据安全”与“数据孤岛”给数据驱动的模型训练带来挑战；高精度实景三维重建与虚拟实体动态更新算法的研究。针对提出的问题与挑战，进而探讨了解决问题的关键技术研究，包括基于压缩感知理论的新工艺、新材料的智能传感器技术；海量多源异构数据分布式云存储技术与以安全私有云为核心的数据管理体系；云边协同计算技术；数据驱动与机理知识融合建模技术；满足隐私保护和数据安全前提下的模型训练技术——可信联邦学习；实景三维重建、点云语义分割、点云动态可视化、虚拟现实等计算机视觉相关技术。结合数字孪生模型设计与关键技术问题的探讨，给出了一套面向工程应用的数字孪生变电站系统设计方案，重点阐述了包括变电站设备实时监测、设备故障诊断与故障预测、运维决策优化与智能反馈控制等典型的应用场景。数字孪生技术与变电业务各环节的深度结合，有助于智慧变电站运维管理发展与效能提升、开辟数字化智能变电站运维管理新模式。进一步，数字孪生技术的发展成熟必将推动整个能源电力行业打破数据、技术壁垒，实现电力全产业链上下游企业的价值、技术协同，构建更大范围的数字孪生系统，具有显著社会效益和战略意义。     

一种线性组合电力负荷预测模型(英文)

电力负荷预测对电力系统的有效运行是至关重要的.电力负荷预测领域迫切需要更精确、更稳定的电力负荷预测方法和技术.为进一步提高电力负荷预测精度,利用互补性原理建立了一种线性组合预测策略.该方法由一个基于互补原理的单项模型选择策略,及线性组合模型组成.选定的单项模型包括流行的线性模型,即ARIMA模型,和流行的非线性模型,即支持向量回归(SVR)模型.该线性组合结构可以有效地提取非线性电力负荷数据的特点.澳大利亚电网真实数据的实验运行验证了该模型的有效性.     

汽车左侧围内板后部总成焊接工作台数字孪生系统研究

针对汽车左侧围内板后部总成连接件设计了焊接机器人工作台。首先,基于Visual Components搭建焊接机器人、焊钳和焊装夹具的数字孪生体;然后,通过Python脚本开发TCP协议进行通信,完成数字孪生系统的虚实联动;最后,基于BP神经网络构建焊接质量预测模型,并通过正交实验对其预测效果进行验证。实验结果表明,此焊接机器人工作台的预测准确率达到94.81%,能够满足实际生产要求。     

基于变电站仿真系统的实验室研究

本文介绍了南昌工程学院中央与地方共建基金实验室项目——220KV变电站仿真培训系统的特点及作用。该系统将数字化的电网仿真与变电站中全部真实的二次设备有机结合成为物理与数字混合仿真培训系统,使电力专业学生及相关的培训人员在完全真实的变电站环境内接受训练,能有效地提高现场运行人员素质水平。     

仿真技术在化工专业实践教学中的探索

作为培养企业一线应用型技术人才的高等职业技术教育,我们教学工作必须紧跟企业生产技术发展的步伐,在教学内容中及时引入新知识、新技术及新的教学手段。仿真(simulation)是对替代真实物体和系统的模型进行实验和研究的应用技术科学,分物理仿真与数字仿真两类。物理仿真以真实物体或系统按一定比例或规律,微缩或扩大后的物理模型为对象,数字仿真则以数学模型来描述真实物体和系统运行的规律,并给出数值化的结果。以现代高速计算机为主,辅以模拟实际环境的硬件系统和软件系统,即构成数字仿真操作的平台。将构成化工过程的各种单元操…     

航天发射场数字孪生技术初探

针对航天发射场数字化建设和应用需求,结合国内外数字孪生技术发展提出了发射场数字孪生体的概念,详细阐述了其内涵、特性以及组成要素,初步建立了发射场数字孪生体的技术指导框架,形成了面向发射场全寿命周期的数字孪生体建设内容,设计了集三维设计模型、数字化合练系统、数字化试验系统以及数字化运维系统于一体的演进型数字孪生体,并对其应用模式进行了详细说明。相关研究成果可应用于我国航天发射场设计、建设、任务执行以及日常运维等工作。     

基于狮群算法的数字孪生车间调度问题优化

针对柔性作业车间调度问题,提出一种基于狮群算法的数字孪生柔性作业车间调度方法。基于实际生产过程的需求,使用狮群算法生成柔性作业车间调度初始方案,建立物理车间与虚拟车间实时交互的数字孪生柔性作业车间调度模型,在搭建的虚拟车间中对初始调度方案根据设备利用率进行方案优化。采用数字孪生模型解决设备故障等车间突发事件对生产进程的影响问题。通过使用真实车间数据对机加工车间生产调度过程试验,结果表明,采用狮群算法求解柔性作业车间调度问题,搜寻能力强,搜索速度快,可以在不同规模的问题中找到更优的解决方案;狮群算法结合数字孪生的柔性作业车间调度方案能够整体优化系统性能,有效处理扰动带来的延长生产时间问题。     

航天飞行器数字孪生技术及仿真平台

正颁奖词北京世冠金洋科技发展有限公司研发的"航天飞行器数字孪生技术及仿真平台"项目,取得了元模型发明专利技术,相关建模标准拓展成为数字卫星建模标准,攻克了关键技术难题,成功实现了数字孪生技术在卫星测控领域的工程应用,填补了国内技术空白。项目概述"航天飞行器数字孪生技术及仿真平台"具有自主知识产权,是国内能够在同一平台上完成架构设计、功能设计、性能设计、虚拟试验、虚拟运行的集成化软件工具,同时也是数字孪生技术的重要支撑技术。     

汽车白车身焊接生产线可试验数字孪生体建模方法

为解决可试验数字孪生体在可视化、控制逻辑一致性和数据实时交互方面存在的问题,提出了一种汽车白车身焊接生产线可试验数字孪生体建模方法.通过构建汽车白车身焊接生产线可视化模型、逻辑模型与数据模型,完成了焊接生产线数字孪生体的创建.以某汽车白车身自动焊接生产线为例,对可试验数字孪生体建模方法进行了验证.通过反复试验,得到了物...     

工业锅炉数字化设计与数字孪生综述

概述工业锅炉设计的特点和引入数字孪生技术的必要性. 通过对工业锅炉数字化设计技术的发展和研究现状的综述,提出以设计过程优化为核心、以数字孪生为基础的新一代工业锅炉数字化设计技术是提升工业锅炉设计能力和综合性能的关键. 分析数字孪生技术在工业锅炉设计中的应用特点,总结数字孪生驱动的工业锅炉数字化设计的三大关键技术问题：面向设计过程多元信息表达的工业锅炉数字孪生建模技术;基于人机交互与虚拟现实智能验证的设计过程优化技术;面向全生命周期的工业锅炉数字孪生数据管理技术. 在此基础上,提出数字孪生驱动的工业锅炉数字化设计技术框架,以期为面向高性能工业锅炉的数字化设计技术研究和应用提供思路和有价值的参考.     

美国海军积极推进数字孪生技术应用

2021年5月,美国海军海上系统司令部指挥官表示,数字孪生技术已帮助海军降低了装备升级和维修的时间和成本,提高了海军的作战能力,未来希望该技术用于舰船的全寿期.近年来,美国海军高度重视数字孪生技术在船舶建造、维修、升级改造等方面的应用,并取得了一系列突破,促进了舰艇装备的发展.     

基于数字孪生的智能运维理论体系与实现方法

在建筑行业转型升级的背景下,针对大型建筑运维过程管理效率低、各类运维事件决策分析精度不足、智能化程度有待提高等问题,提出基于数字孪生的智能运维理论体系与实现方法。总结归纳大型建筑智能运维需要采集的信息,分析智能运维亟待解决的问题,融合智能感知与数字孪生技术,给出智能运维运行机理,建立针对大型建筑的智能运维架构体系与多维多尺度的孪生模型。研究建筑智能运维的实现方法,其中包含智能运维全要素信息的采集与传输、智能运维孪生体的构建与运行、智能运维孪生数据的管理机制及智能运维平台的架构。在智能运维理论体系和实现方法的指导下,搭建了智能运维平台,并应用于某大型建筑工程的运维管理。考虑运维管理过程中的虚实交互与时空演化,初步验证了数字孪生在提高运维管理智能化程度方面的有效性。     

合肥地区短期负荷预测及误差分析

电力系统规划和运行调度都应以对未来电力负荷的预测为依据.电力的生产和消费是同时进行的,任意时刻都必须保持二者之间的平衡.负荷预测偏低会引起电力供应紧张,电能频率下降,供电可靠性下降;负荷预测过高将会导致发电过剩,系统频率上升,并造成发输电设备不能充分利用,影响系统的经济性能.因此,电力系统负荷预测是电力系统规划和运行调度的重要组成部分.     

面向智能制造的通用分布式四域数字孪生系统

针对离散制造车间面临加工产品多样、数据服务计算实时性要求高、制造设备多导致难以实时反馈补偿的问题,依靠数字孪生虚拟与物理同步的特点,构建满足大量需求的高可用、高性能、高并发数字孪生参考模型.建立面向虚拟与物理模型多终端实时交互模式及信息时效分级规则,提出多终端虚拟交互模型,最终形成一种泛化性分布式计算服务数字孪生系统....     

基于数字孪生的基础模搬运监控研究

摘 要：针对工业雷管生产过程中基础模搬运监控实时性差和缺乏可视化效果的问题,本文参考数字孪生五维 模型,提出一种基于数字孪生的基础模搬运监控系统架构;在此基础上以搬运机器人为例,结合机器人驱动控 制原理,介绍系统工作流程;最后,以某工业雷管基础模搬运线为应用对象,设计构建了工业雷管基础模搬运 线三维可视化监控模型,实现了搬运方案验证和运行状态实时监控,验证了所提架构的有效性,为基础模搬运 线高透明度监控的实现提供了参考。