基于数字孪生的物联网工业运维系统

现如今,物联网技术已经得到了长足的发展,以物联网技术为基础的各类应用充满于我们的生活。建立了一个基于数字孪生的物联网工业运维系统,该系统通过数字孪生技术将实际场景中的工业设备与虚拟场景进行了数字映射,将真实的物理场景的静态特征和动态特征同步在虚拟场景中,再通过逻辑脚本实现将孪生模型和由传感器获得的孪生数据进行联动。通过物联网技术、MQTT通信协议技术、数据库技术和前端界面技术实现了工业运维系统,维保人员无需实际到达实际现场便实现对工业设备进行可视化云巡线、云调试和云监控。     

基于HoloLens的非接触式测量方法

运用微软混合现实技术产品HoloLens,提出了一种具有交互功能的非接触测量方法.利用HoloLens深度摄像头实现测量空间的扫描,通过凝视和手势功能确定测量目标点,从而可以进行非接触式测量,自动计算目标点之间的距离、面积和体积,此外还通过语音识别功能来进行交互.相对于传统的测量工具而言,本文开发的交互测量工具使得人们可以用更自然的交互方式进行非接触式测量,所测量的范围更大更广,不仅可以测量距离,同时还可以自动计算面积和体积,有些不方便尺子测量的地方,通过本文研究的非接触式测量工具可以进行测量,具有一定的应用价值.     

基于HoloLens的变电站巡检系统

In order to realize the intelligent inspection of substation, the design method of inspection system of substation based on HoloLens is proposed, the overall design framework of inspection system of substation is analyzed, the function modules of the system are constructed. The wearable AR / MR equipment is used to conduct the human-computer interaction and remote information collection in the inspection process of substation, so as to obtain the engineering file configuration of inspection system of substation. Vision sensing and bioelectric signal measurement sensing technology is used to sample and analyze the inspection image information of substation, and realize the design of visual information acquisition module. The near-field wireless communication is used to design the inspection network of substation, and the multimedia virtual reality enhancement technology is applied to 3D display the inspection output of substation, and the virtual scene generator, helmet display, the aligner of virtual scene and real scene are designed. In the process of substation inspection, users can observe and track the line of sight, and optimize the design of substation inspection system based on wearable HoloLens intelligent products. The test results show that the designed substation inspection system can accurately obtain information, the safety factor of substation inspection is high, it has good human-computer interaction and good practical application value.     

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.     

基于数字孪生的三维电力管道系统

在电力行业,目前电厂对电力管道服役状态的监督管理仍然停留在由人工完成的“静态”阶段,存在掌控信息不全面和不及时的问题,无法满足安全生产的需要.传统的数字化软件操作繁琐、功能不足,且缺乏对管道运维信息的关注.针对以上问题,本文提出了数字孪生五维模型的三维电力管道系统设计.首先,采用草图造型和参数化方法进行管道系统的三维重建,快速实现虚拟实体的构建,直观展示系统的真实场景;然后,采用智能的管理技术,获取和维护管道的运行信息,评估与预测管道的安全状态,实现物理与虚拟信息的融合;最后,基于系统的应用框架进行系统设计,并实现了界面简洁和功能实用的系统原型.目前该系统已经在电厂试运行,初步结果显示该系统对电厂的运维和安全化管理起到了较好的效果.     

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。     

基于数字孪生的机器人综合实验系统研究

以工业机器人为核心,搭建机器人综合实验系统,通过可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller, PLC）等硬件检测装置,采集设备各项数据。利用OPC UA通信协议,将采集到的信号与数字孪生（Digital Twin）虚拟平台关联起来,实现虚实同步,以实控虚、以虚控实的操作。通过案例研究,实现机器人综合实验系统数字孪生,为机器人工作站设计、仿真、验证、教学等需求提供解决方案。此外,案例的研究为将数字孪生技术切实应用到实际生产开发工作中提供了一个良好的途径。     

HoloLens在医疗领域的应用综述

在混合现实技术(MR,Mixed Reality)的众多应用领域中,医疗是其非常理想的应用场景.HoloLens作为混合现实技术的优质载体,一经问世便得到众多关注,并在医疗领域得到深入研究和广泛应用,可以说HoloLens的出现改变了医疗行业观察事物的传统方法.本文将围绕HoloLens在医疗领域的应用作一综述.     

基于HoloLens的变电站运维仿真培训系统

HoloLens增强现实(Augmented Reality, AR)眼镜为现实世界叠加了逼真的3D全息影像,因此其常被采用为平台来开发基于增强现实技术的变电设备运维仿真培训系统。以HoloLens的主相机作为变电站图像采集设备,采用ASIFT设备局部特征识别方法、人工编码标识识别方法和基于光学字符识别技术（OCR）的设备标牌识别方法相结合,实现变电站不同大小和不同形状设备的可靠识别;通过视觉方法寻找人工标识特征点或设备特征点对目标设备进行精确定位和初始化注册,并利用HoloLens的空间锚点（Anchor）技术,实现目标设备的快速跟踪和注册;构建基于增强现实的变电设备运维学习、训练和考核环境,并进行示范验证。本文通过拓展现有实训系统的功能,提升了现有实训系统的实用性、交互性与体验感,提高了培训的效果和效率。     

数字孪生峡江水利枢纽工程多尺度建模及可视化渲染关键技术应用

为探索实现物理流域及水利工程的数字化映射,提出多尺度建模和可视化渲染技术方案,并深入探讨无人机倾斜摄影、BIM、三维激光扫描等多尺度建模技术,以及实时渲染引擎、多细节层次处理、仿真渲染优化等可视化渲染技术。以数字孪生峡江水利枢纽工程应用为例,采用 GIS 与 BIM 的可视化方法,对模型数据进行层次划分,实现可视化渲染,构建峡江水利枢纽工程宏观、局部、微观等 3 个层面的可视化模型,实现工程多时态、全要素地理空间数字化映射,有效支撑上层智慧化业务应用建设,为多尺度建模和可视化渲染在水利行业的应用提供参考。     

基于数字孪生技术的自动化微电子生产线智能控制研究

以提升微电子生产质量,缩减生产周期,研究基于数字孪生技术的自动化微电子生产线智能控制方法。建立自动化微电子生产线智能控制框架,利用传感器采集生产线生产状态和运行信号数据,经数据预处理后,利用映射字典生成微电子生产线的三维虚拟模型,结合多范围生产数据获取生产线数字孪生体,孪生体根据遗传算法计算出最佳投料和工件调节的最佳组合方案,保证生产线瓶颈设备不会产生空闲状态和拥堵情况,达到生产线输出率最高,实现微电子生产线智能控制。实验表明：该方法可实现物理生产线数据到虚拟生产线的实时映射,实现虚实数据统一,可提高微电子生产质量,缩减生产周期,降低生产成本,促进现代工业智能化发展。     

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...     

基于数字孪生的变电设备运维系统及其构建

针对变电设备周期状态管控难、运检效率低等问题,基于数字孪生理论,构建基于真实变电设备运维的数字化模型及系统。首先,在信息层建立能反映变电设备换流变、调相机、GIS（Gas Insulated Substation）这3类设备真实状态的数字孪生体;其次,基于换流变、调相机、GIS历史大数据,通过数字孪生体的变电站设备进行统计分析,并根据采集的实时数据、运维数据来预测变电站设备下一时刻的状态,使变电设备实现实际变电站内物理层与信息层数据的融合;最后,以变电站设备运维为对象,采用信息物理融合系统进行运维数据的集成和同步,形成最终变电设备运维数字孪生框架系统。相关研究表明,运用数字孪生技术可以对变电设备运维系统运行效率的提升和对变电站整体智能化提供强有力的技术支撑。     

基于数字孪生的智能车间系统仿真加速测试方法

为解决当前制造系统软件可靠性仿真测试时间长、测试环境难以搭建等问题,提出采用数字孪生技术与智能车间系统仿真加速测试相结合的方法;建立智能车间高保真数字孪生模型替代现实生产车间系统用于制造系统软件的可靠性仿真测试,首先要构建包含产品、设备资源、工艺流程等系统级仿真模型;同时,为仿真车间生产事件流程,在模型中,还需结合生产实际情况,设置设备间通信协议、通信数据以及生产线事件及队列顺序,真实模拟系统运行环境;通过构建步进电机产线数字孪生模型,仿真加工装配流程,运行智能车间系统软件,采用仿真时钟推进机制开展加速测试,验证了该方法的有效性和实用性,对开展工业系统软件高保真快速测试评估具有一定的借鉴意义。     

基于数字孪生的角钢塔攀爬机器人系统研究

电网数字化建设管理将成为电力行业的发展趋势,作为电网输变电工程建设的重要组成部分,角钢塔智能化运维变得越发重要。为监测角钢塔的健康状况,实现角铁塔巡检等高空危险作业,提高工作效率,研究和开发角钢塔攀爬机器人具有重要意义。数字孪生是面向工业物联网的智能化应用,是连接物理世界与信息世界的桥梁与纽带,在角钢塔攀爬机器人的建模开发、智能作业、人机交互等多方面提供更加实时、智能、高效的服务。因此,为了给研究和开发角钢塔攀爬机器人提供一种新的方法,提出了基于数字孪生的角钢塔攀爬机器人系统理论架构,实现了角钢塔攀爬机器人数字孪生模型与物理实体之间的虚实映射与实时交互,并构建了数字化的角钢塔攀爬机器人系统平台。     

基于数字孪生技术的水资源管理系统设计

传统使用纸质文件与电子文档相结合的水资源管理方式越来越呈现出信息实时性低、管理难度大、查找不方便及协同性差等弊端。为了提高水资源管理效率和信息化水平,对数字孪生技术进行阐述,对数字孪生技术在水利方面的应用进行深入分析,设计水资源管理系统以期为水资源管理部门提供数据和技术支撑。     

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.     

基于数字孪生技术的大型煤矿远程智能监控研究

为了保证大型煤矿开采工作的安全性与质量,利用数字孪生技术优化设计大型煤矿远程智能监控方法。利用数字孪生技术构建大型煤矿虚拟模型,在该模型下确定测点位置,远程采集大型煤矿实时运行数据。通过对数据特征的提取与匹配,从煤矿开挖设备和施工环境两个方面,监测大型煤矿运行状态。改装大型煤矿远程智能控制器,以运行状态的监测结果作为控制程序的启动条件,实现对大型煤矿的远程智能监控任务。通过与传统监控方法的对比得出结论:优化设计方法对煤矿开挖设备的监控性能明显升高,对环境中瓦斯浓度和温度的监测误差分别降低了0.34%和0.19℃,控制误差分别降低0.09%和0.145℃,同时监控范围扩大27.4%。     

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。