基于数字孪生技术的三维智能化系统设计

为了提升三维智能化水平,设计基于数字孪生技术的三维智能化系统。通过现场层管理数字孪生体映射的物理实体与监测对象,为三维智能化系统提供需要的基础数据;感知层利用温度传感器与颜色传感器等,感知现场层管理的物理实体相关数据;数据存储层利用分布式文件与关系型数据库,存储感知的数据;功能层利用数据预处理模块缺失值处理存储的数据;层次化建模模块,依据缺失值处理后的数据,建立物理实体的几何模型与属性模型,融合几何模型与属性模型,得到孪生体模型;孪生体模型驱动单元,利用三维模型驱动方法,驱动孪生体模型,实现物理实体与孪生体的同步映射,得到孪生数据;仿真与预测模块依据孪生数据,可视化监测与分析物理实体的工作状态;通过应用层为用户实时呈现物理实体的动作仿真与实时监控结果。实验证明：该系统可有效感知物理实体的相关数据,建立孪生体模型;该系统可有效实现物理实体的可视化管理,提升三维智能化水平。     

数字孪生甬江流域水资源“四预”应用研究

基于当前数字孪生流域发展背景及宁波市水资源利用特点，为满足宁波市水资源在不同时空下合理分配的需求，以甬江流域水资源管理与调配“四预”流程为切入点，深度融合数字孪生、BIM 建模等现代化信息技术，在建立来水预报分析、需水预测、水资源优化调配、水资源实时分析评价及水资源预警等各类模型的基础上， 构建具有“预报分析—监测预警—调配预演—调度预案—动态评价”功能的水资源管理与调配业务应用系统，以达到及时准确预报、全面精准预警、同步仿真预演、精细数字预案、多维动态评价的目标，最终实现水资源的智能优化调配与管理。     

基于数字孪生的雕刻机人机交互系统设计

针对雕刻机应用过程中的实时监测困难,数据呈现单一,成本较高等问题,设计了一套基于数字孪生的雕刻机人机交互系统;首先使用SolidWorks软件设计与实际雕刻机高度匹配的三维孪生模型,随后根据实际系统的运动学模型建立Simulink仿真并编写控制算法控制三维孪生模型的运动,完成虚拟调试功能,最后将三维孪生模型与雕刻机结合,使模型根据实际雕刻机运行得到的实时数据完成设备状态监测功能;实验结果表明,文章所设计的雕刻机人机交互系统具有较高的实时性和精确度,能够保证良好的交互性与虚实结合性,有效提高监控效率,降低故障发生率,在工业现场具有广泛的应用价值.     

面向智能矿山与新工科的数字孪生技术研究

将数字孪生与人工智能(AI)技术相结合,提出了基于数字孪生+AI的智能矿山建设新思路。探索了智能矿山技术发展路径,研究了数字孪生技术的特征、应用领域及发展趋势,指出数字孪生是数字化矿山发展的必然趋势。提出了基于数字孪生+AI的智能矿山理论架构,构建了矿山数字孪生模型,模型自下而上分别为矿山全要素物理实体、矿山信息物理融合层、矿山数字孪生模型、矿山孪生数据交互层、矿山应用智能服务层,据此实现智能矿山的泛在感知、协同控制和智能决策与优化。从应用实际需求出发,探讨了智能矿山模型构建技术、智能开采数字孪生体技术、矿山智能控制技术、矿山设备故障预测、基于数字孪生的人机交互等关键技术。通过研究数字孪生在智能矿山中的应用,为AI技术在智能矿山应用落地提供思路,为未来智能矿山新工科建设提供理论借鉴。     

数字孪生欧阳海灌区关键技术研究和应用

为破解灌区运行管理过程中普遍存在的水资源调配和防洪调度决策过度依赖经验、管理粗放等短板问题，为数字孪生灌区建设积累经验，本项目以欧阳海灌区渠首水库和右总干渠系为研究对象，探索实现水资源调配和防洪调度“四预”功能，通过水动力学模型和三维GIS模型共享网格技术和“需水-配水-调水”模型组合应用技术，搭建欧阳海灌区数据底板、模型库和知识库，形成数字孪生平台，开发水资源配置与调度、抗旱管理及防洪调度等系统，初步在欧阳海灌区实现水资源按需分配和精准调度。另外，该研究成果已在2022年湖南省干旱情况下保障了灌区中晚稻灌溉用水，同时也为2022年6月22日欧阳海水库发生最大入库洪峰的防洪调度提供了智能决策支撑。     

基于数字孪生技术的图书馆空间再造研究

通过对数字孪生技术的图书馆空间再造的分析,提出了数字孪生图书馆的机制和空间再造的数字模式,并通过分析数字孪生技术在图书馆空间再造过程中的架构建设,提出数字孪生在图书馆空间再造的应用模式,提高图书馆的空间利用与满足用户的个性化需求.     

基于数字孪生的配电房监测方法

针对配电房传感器映射关系建立复杂、监测难度大的问题,研究一种新的数字孪生配电房监测方法,该方法映射关系和监测准确度更优。该方法是物理实体向虚拟空间映射的启发构造出来的,在配电房传感器数据提取的基础上,通过数字孪生技术实现配电房物理实体向虚拟模型的架构匹配、数字转换、运行仿真和实时监测,就可得到新的配电房监测方法。该方法已成功应用于配电房的状态监测中,在中国某城市的实例验证了该方法对配电房监测的有效性。     

基于数字孪生技术的生产线故障预警

随着经济和信息技术的快速发展,目前,大多数的模块化生产线智能化程度还不高,尤其是故障检测方面.大多数生产线均采用后置报警方式实现故障提示,视频监控或者可视化系统提醒管控人员对生产线设备进行检修,普遍在故障前置预测方面不足.当报警信号产生时,产线已经出现了故障,并且,故障检测不能精准到设备以及关键部件,一旦出现故障,将对...     

基于数字孪生的火箭测试与发射过程健康管理技术研究

为了解决运载火箭对地面测试与发射过程中对数据综合分析能力,飞行过程的故障诊断和预测能力,以及故障处理措施的快速决策等能力的迫切需求,提出一种基于数字孪生技术的火箭测试与发射过程健康管理系统设计方案;该方案通过建立运载火箭测试与发射阶段数字孪生模型,实现对火箭测试和发射过程的天地镜像仿真,依托数字孪生模型,对运载火箭健康管理功能进行了设计和优化;利用真实火箭和数字孪生火箭的信息交互,可有效实现火箭测试过程数据分析、飞行过程协同诊断,以及故障处理决策支持等功能;该系统提高了火箭发射的可靠性,为火箭可靠飞行提供了技术保障;同时,该技术在运载火箭健康管理上的应用也面临一些关键技术还需要进一步突破和发展.     

基于数字孪生的测试性验证技术

针对型号测试性验证工作中存在的验证周期长、验证时机滞后、验证环境受限等问题,开展了基于数字孪生技术的测试性验证技术研究,重点关注数字孪生技术框架和关键技术研究,包括基于数字孪生驱动的故障模式分析、基于数字孪生驱动的故障模式空间模拟、基于数字孪生驱动的故障模式分配与注入、基于数字孪生驱动的数据融合技术,以期实现装备全生命周期的测试性验证与增长。形成一套基于数字孪生驱动的测试性验证流程及方法,用于指导新研产品的测试性验证工作。     

基于数字孪生的水网信息化研究及应用

加快构建国家水网,建设现代化高质量水利基础设施网络,统筹解决水资源、水生态、水环境、水灾害问题,是国家重大战略部署。基于此,利用数字孪生对水网模型信息化及水网中的各个流域进行预演,形成切实可行的预案,实现对水资源的高效管理。     

基于数字孪生的炼化企业风险智能预警系统设计

常规的炼化企业风险智能预警系统易受取值范围的模糊不确定性影响,导致系统内部运行功能异常,因此设计基于数字孪生的炼化企业风险智能预警系统。系统测试结果表明,设计的炼化企业风险智能预警系统的性能良好,具有可靠性以及应用价值,能够为降低炼化企业运行风险奠定良好的基础。     

四旋翼飞行器的数字孪生系统设计

随着四旋翼飞行器在工程实践中的应用越发广泛,对其控制系统的精确性、快速性、适应性等要求也不断提高.近些年的研究热点——数字孪生,正是借助数据和模型模拟物理实体在现实环境中的行为,通过对物理对象的精准数字化,可用于提高物理实体或系统的运行效率.将数字孪生技术引入四旋翼飞行器的控制系统,建立四旋翼飞行器的数字孪生系统体系架...     

基于数字孪生的三维校园车辆漫游系统

随着科技的发展与进步,数字孪生崭露头角.若具有足够强大的技术,数字孪生技术可以完美地复制现实世界.因此数字孪生当前最大的应用方向就是车辆的智能驾驶,即车辆漫游.在现实世界,昂贵的测试金额以及具有限制的实验场地让智能驾驶止步不前,而数字孪生的出现,提高了智能驾驶的开发能力.该文对车辆在虚拟校园的漫游为主要内容.首先利用C...     

基于数字孪生和虚拟现实的数字教学工厂实现

本文提出一个虚拟现实系统,实现数字教学工厂,用于工厂工人技能培训.系统中包含了属于工业4.0全景的一些前沿技术,特别是虚拟现实技术和数字孪生技术.研究了数字孪生技术和虚拟现实技术的结合潜力,实现一个交互式和探索性的虚拟现实技术,其目的 是在工业4.0的背景下提高工人的能力和技能,利用数字孪生与实际工厂完全同步的能力.     

基于数字孪生技术的自动物料检测输送线设计与仿真

以自动物料检测输送线为例,阐述数字孪生技术在自动化生产线设备设计与控制仿真中的应用,着重讲解数字孪生系统体系架构、输送线设计的关键技术、输送线功能、数字孪生模型构建、设备控制程序设计以及控制程序与数字孪生模型的仿真调试,为实现数字孪生提供了技术参考方案。     

数字孪生在煤矿电网中的应用研究

立足于数字孪生的基本概念和内涵,分析了数字孪生技术在煤矿电网中的应用优势：以同步实体运行状态、数字化模拟运行2种手段来辅助煤矿电网的运行管理,具有数据驱动、实时更新、同步反馈的特点。提出了由煤矿电网物理实体层、煤矿电网数字孪生模型层、用户管理服务层、数据交流层组成的煤矿电网数字孪生体系基本架构,从物理实体、数字孪生模型2个方面探索了煤矿电网数字孪生体系运行模式。介绍了建立煤矿电网数字孪生体系的关键技术：煤矿电网数字孪生模型构建、智能数据采集、基于5G的智能通信、数字孪生智能数据库、数字孪生设备智能管理平台。给出了数字孪生技术在煤矿电网中的具体应用场景,包括煤矿井下电气设备状态评估、煤矿电网故障定位和保护、煤矿电网智能监控、煤矿井下线路智能巡检。将数字孪生技术应用在煤矿电网中,对煤矿电网的状态和运行进行动态仿真建模,一方面可以满足当今规模庞大的煤矿电网相对地面电网更高的运行要求,保障煤矿生产安全性,另一方面可推进煤矿电网的智能化进程,实现数据资源高效合理利用。     

数字孪生驱动下的档案馆服务研究

数字孪生作为产品研发、设备维护以及工艺规划的重要技术,对于协助档案用户脱离传统档案载体束缚、探索档案数据治理场景等具有开拓价值。本文在分析数字孪生概念、特点以及原理的基础上阐释数字孪生档案馆的相关理论、应用场景及构建措施,希望能够为数字孪生在档案馆的落地实践提供参考。