基于物联网的数据中心机房3D数字孪生管理平台

数据中心机房是信息化建设的主要物理承载体,机房的稳定性、可靠性直接影响信息系统的稳定运行,而数据中心机房各类设备设施众多,接口复杂,管理难度高,文章构建了基于物联网和3D建模技术的机房数字孪生管理平台,通过物联网实时感知机房运行状态,通过3D建模叠加机房、机柜、设备等信息,实现数据中心机房集成展示、集中调度和统一处置,提升机房可靠性和运维便利性。

面向复杂环境波纹板加固施工的数字孪生管理方法

针对复杂环境下波纹板加固施工质量安全风险高的问题,提出基于数字孪生的高效管理方法。以新建成渝中线铁路加固施工项目为例,分析了地质特点带来的施工难点。针对施工难点和数字孪生的技术理念总结了数字孪生的应用价值。在此基础上,系统地提出了基于数字孪生的波纹板加固施工管理架构。以施工全过程时间线作为依据,建立了集成前期规划、实时监控、模拟预测、风险评估和后期优化的数字孪生五维模型。在该理论方法的驱动下实现施工方案的优化与质量安全的控制。面向施工过程,针对波纹钢板加工和安装两个主要施工工序进行了孪生模型驱动下的技术分析。实践表明,所提理论方法可有效提高施工效率和质量,降低施工成本,确保施工安全。

红旗研发业务数字孪生管理创新与实践

数智化是汽车产业转型升级和高质量发展的核心驱动,为了解决研发领域各版块协同不足、效率不高、数据治理零基础、知识难复用等问题,一汽积极打造“一汽数字孪生体”,实现100%业务数字孪生,开展业务数智化转型变革,形成一套业务数字孪生方法,自主开发组件化、服务化的云原生设计师工作台。研发业务数字孪生率先建设完成并投入运营,实现研发效率与研发质量的双效提升,平台协同效率提升100%,平均设计变更周期减少50%,平均问题解决周期减少30.69%。

瓯江北口大桥数字孪生管控一体化平台探究

本平台通过将物理桥梁与虚拟模型相结合,以三维桥梁模型为展现手段,以数字孪生技术对桥梁及连接线设备进行集中高效的管理与控制,实现了桥梁的实时监测、预警和维护管理的智能化。平台利用三维模型真实化的特点,高度还原桥梁真实场景,集成事件检测、视频监控、桥梁健康监测等业务系统,提供特殊车辆标记、巡检路径回放、虚拟交通流复现、机电设备监测、养护任务派单、病害库管理、交通流量监视、事件处置与联动等功能,运用数字孪生技术为桥梁的管理、运营、维护提供从全局到个体的信息共享平台。实现更透彻的感知、更智慧的监管、更精准的处置、更贴心的交通体验。

南水北调东线工程泵站关键设备数字孪生管理应用分析

南水北调作为我国水资源优化配置、促进经济社会可持续发展的重大战略性基础设施,为进一步提高工程泵站综合决策管理水平,推动智慧水利建设,在泵站关键设备实施数字孪生管理应用成为一种新的发展趋势。本文利用数字孪生技术,对南水北调东线工程宝应站的关键设备实施数字孪生管理应用,提出管理系统方案,搭建网络结构,采用INTERNET/INTRANEN技术监测、API接口统一处理与数据交换、数据通讯管理等,并开发故障诊断场景,构建方针模型库与专家知识库,提高泵站的故障预测、监测及诊断,帮助机组设备迅速发现问题、及时处理与更新,提高泵站运行效率。

面向复杂装备的工业数字孪生管理系统

针对航空、航天、汽车、船舶及石油化工等重要领域复杂装备全生命周期管控信息共享需求强,设计、工艺、生产、质量、运维等全生命周期数据联动要求高,关键零部件质量管理复杂等特点,聚焦复杂装备的设计、工艺、生产、质量、运维等业务需求,以数据驱动复杂装备创新升级,设计并应用数字孪生管理系统,对装备进行数字化映射、监测、诊断、预测、仿真、优化,实现孪生设备设计、孪生工艺设计、智能生产制造、产品质量管控、设备运行维护,对提升装备性能和促进装备高质量发展具有重要意义。

太湖湾科创带数字孪生管理平台的设计与实现

随着城市数字化建设进程的加快,新型智慧城市建设对三维GIS可视化技术提出了更高的要求。传统的三维GIS可视化技术,由于网络数据传输和客户端浏览器使用资源的限制导致渲染效果一般,可视化体验不佳,而虚幻引擎先进的云渲染技术正好可以弥补这一不足。因此,文章选取无锡太湖湾科创带的核心区80 km;为试验区域,尝试将GIS与虚幻引擎结合,基于WDP平台打造了太湖湾科创带数字孪生管理平台,以期为未来无锡太湖湾科创带数字孪生城市建设和管理提供借鉴与参考。

电网数字孪生管理平台的设计及实现

针对雄安新区电网数字孪生目标,以国网河北省电力有限公司雄安新区供电公司电力系统的数字孪生为背景,提出了一种基于电网的数字孪生管理平台设计方案。该方案采用层次化设计方式,从总体框架和技术框架2个方面提出了一种通用的数字孪生管理平台架构。该管理平台具备数据汇聚、数据管理、应用服务等功能,兼容包括雄安规范XDB和国网标准GIM模型在内的近10种数字孪生三维模型,实现不同种类数字孪生模型转换,建立了近70类1921个数字孪生体,并借助Spark大数据处理平台和人工智能算法库,实现数字孪生的快速生成和应用场景的搭建,为雄安新区配电网数字化打下了扎实的基础。

水环境数字孪生管控平台构建--以临沂市黑臭水体治理项目为例

2021年和2022年,水利部召开多次会议积极推进数字孪生流域建设,并密集对外发布相关的指导文件,包括:《智慧水利建设顶层设计》《数字孪生流域建设技术大纲》《数字孪生水利工程建设技术导则》等等,为构建智慧水利体系,实现数字孪生流域的“四预”,指明了方向和路径。数字孪生流域以及数字孪生平台的建设内容和工作思路将新一代信息技术与水利业务深度融合,在业务协同创新、工作模式优化、服务效能提升上不断创新,为相关行业和领域做出了标杆示范。本文以临沂市黑臭水体治理项目为例,结合一期(已建)、二期(规划)项目情况,探讨临沂市水环境数字孪生管控平台的构建。

基于数字孪生管理系统下的园区能源管理

随着“双碳”政策逐步落实,解决节能减排等相关能源问题显得至关重要。针对园区中能源消耗难以管控的问题,本文通过搭建数字孪生管理系统,将基础设备进行智能化升级,对园区能源消耗情况进行监控管理;对获取的数据进行优化处理,制定相应管理方案。此系统助力园区能源统一化管理,解决能源利用率低等问题,实现节能减排。

多维度感知技术在隧道数字孪生管理平台中的应用

针对高速公路隧道通行的安全高效以及隧道运营管理的便捷智能等需求,本文提出将多维度感知技术赋能于隧道数字孪生管理平台中,实现高速公路隧道管理的全场景、全天候的车与路相互协同感知,以高精度和低延时快速复刻隧道的运行状态,为隧道管理的自主响应决策提供数据源。

面向城镇燃气企业需求的数字孪生管道建设分析

对于市政燃气管道的数字孪生建设,也是由简单到复杂,由主干到分支的逐步完善的过程。本文根据燃气经营企业面临的具体业务场景建立必要的业务数据模型,以具体的优化和增效为目标导向,驱动燃气经营企业为加快管道数字化建设。数字孪生管道将不断臻于清晰,最终无限接近真实的管道状态。文中介绍了各个模型是什么类型,要完成什么功能。具体应用上,提出核心数据有何种要求;在研究方向上,提出应当避开哪些低价值的误区。

公交基础设施数字孪生管理应用深度剖析

城市公共交通基础设施是支撑城市交通出行的主动脉,是城市发展水平的重要体现,新基建与传统基建融合发展最重要的落地领域就是城市交通,而数字孪生技术能够驱动城市智慧交通快速发展。本文重点介绍了公交基础设施管理现状及趋势,数字孪生公交基础设施管理总体路径,公交设施数据对象模型设计与功能设计,最后以原型与案例的形式论述了数字孪生公交基础设施管理实践。

集装箱码头数字孪生管理系统设计与应用

本文为提升码头安全管控智能化水平,建立集装箱码头数字孪生管理系统。该系统通过构建码头仿真模型,综合接入生产作业、设备运行、基础设施等码头各类前端信息系统数据,集成生产指标、管理要求、算法模型,实现集装箱码头安全生产可视化调度管理。实际运行情况表明,该系统能够高精准还原码头动态运行情况,具备码头管理事前决策、事中监控、事后分析的功能,辅助集装箱码头管理人员全面掌握现场情况,实现可视化指挥调度。

基于离心泵数字孪生流场云图的叶轮故障诊断方法与应用

随着工业技术的发展,离心泵的健康诊断与维护需求日益迫切,结合数字孪生和机器视觉技术,提出一种基于数字孪生流场云图的离心泵叶轮机械故障智能诊断方法。借助离心泵数字孪生模型来模拟叶轮叶片随机断裂故障的演化发展,生成具有不同故障特征的叶轮流场压力及速度云图;基于对Yolov5算法的学习训练,获得了压力和速度云图两类机器视觉模型,并结合统计分析实现了叶轮故障的初步诊断;进而考虑两类检测模型的优势互补特性,基于堆叠集成的思想将二者融合,以提升叶轮故障诊断的准确性。经实验验证,针对叶轮叶片的随机断裂故障,所提方法可达到0.99以上的诊断准确度,开发的离心泵叶轮机械故障智能诊断系统使所提方法得以落地应用。

数字孪生制造装备高可用运行协同的计算方法

在数字孪生技术中,复杂模型和生产逻辑的运行会消耗大量资源,且硬件能力与用户需求存在差异,进而导致模拟精度和实时性难以得到保证,降低系统可用性.为此,提出一种可视化与逻辑运算协同处理的数字孪生制造装备实时同步计算框架.首先,根据车间多维度信息构建设备数字模型,考虑硬件能力和用户个性化计算需求,提出可配置、自适应的系统环境映射方法以修正模拟保真度,确保孪生装备的实时准确运行,并以光照环境映射为例说明其流程;然后,提出基于仿真的六自由度机械手运动逻辑解算算法,将渲染帧时作为仿真时钟推进步长,保证模型运动准确以及可视化与解算同步,并将算法泛化,以应用到其他多体设备中;最后,基于Web设计并开发数字孪生车间建模仿真云平台,以六自由度机械手与某转向架构架加工车间为应用对象对所提方法进行验证.结果表明:随着映射保真度自适应下降,模拟响应速度提升45%,同时GPU和CPU的资源利用率有效降低;证明本文所提方法可实现资源合理配置与系统高效计算,并减少误差累计,是一种高可用的实时协同计算方法.

水利工程中数字孪生虚拟实体轻量化研究

近年来,数字孪生技术在水利领域正在快速发展。其中,数字孪生数据底板存储着水利工程全生命周期中的信息,存在数据量庞大、管理复杂、更新成本增加等问题。同时,以WebGL为核心引擎渲染加载的应用层数字孪生平台受网络带宽和计算机性能的限制,面临着轻量化处理的挑战。针对数字孪生虚拟实体维度中的几何模型数据,利用改进QEM(Quadric Error Metrics,二次误差测度)算法和Low-Poly算法进行轻量化处理,选取水轮机导水机构作为案例,研究在满足数字孪生业务需求下的最优简化程度。结果表明:轻量化的处理是必要的;轻量化处理后的模型文件大小大幅度减小;在满足数字孪生精细度等级4个精度等级的简化程度的上限分别为原始数据、40%左右、70%左右、98%左右。

基于降阶模型的配网电缆温度场数字孪生建模方法

电力设备的物理状态感知是建设智能电网的关键点之一。数字孪生技术可实时映射并快速预测设备的物理状态,但现有建模方法难以满足电缆温度场数字孪生模型的实时计算要求。鉴于此,该文提出了一种基于降阶模型的配网电缆温度场数字孪生建模方法。首先,建立电缆多物理场全阶模型,基于奇异值分解和响应面插值方法建立其稳态温度场降阶模型;然后,结合稳态温度场降阶模型及电缆表面温度数据,通过实时求解多回路电缆传热反问题重构当前的电缆内部瞬态温度场,并基于排管敷设电缆温升试验验证了方法的正确性。进一步地,将该方法应用于实际运行的10kV电缆的内部瞬态温度场重构,将重构结果作为已知初始状态,基于稳态温度场降阶模型和改进叠加法快速预测应急状态下的电缆导体温度。与全阶模型相比,电缆导体温度重构值的最大相对误差为1.76%,应急状态运行的导体温度预测误差为1.01%,单次重构和预测计算时间分别为8.1s和3.6s,计算效率分别提高约35555倍和6000倍。该方法兼顾了计算速度、计算精度和建模成本,对其他类型电力设备温度场数字孪生建模具有参考意义。

空气悬架系统的理想孪生动挠度跟踪控制策略

为解决车辆主动悬架系统减振效果与控制能耗间的矛盾,基于“数字孪生、以虚控实、节能减振”理念,提出了主动空气悬架系统的理想孪生动挠度跟踪控制策略。首先,以车辆座椅主动空气悬架系统为例,利用准零刚度系统构建了真实空气悬架系统的理想数字孪生体,同时建立了该孪生体的参数匹配设计方法;然后,以空气弹簧气体压力控制为节点,设计了外环位置模糊非奇异快速终端滑模控制器,以及考虑空气弹簧充放气过程中电磁阀非线性流量特性的内环气压控制器,进而实现真实悬架系统对实际激励下孪生体动挠度的跟踪;最后,通过台架模拟实验与整车平顺性仿真实验,对所提控制策略的有效性与先进性进行了验证。结果表明:与以降低加速度为控制目标的传统控制策略相比,所提策略在随机路况下的座椅垂向振动加速度均方根更小且控制能耗均方根最小降幅达65.0%,冲击路况下座椅垂向振动剂量也更小且主动控制力最大降幅高达45.5%。所提策略性能明显优于传统策略,能在有效提高悬架系统减振性能的同时大幅降低主动控制能耗,有效解决了上述矛盾,可推广应用于各类主动悬架系统,为节能减振提供新的研究思路。

数智赋能自然灾害防御的作用机理与治理路径:基于“数字漓江”孪生系统平台的个案分析

在“技术治国”的治理理念下,数智赋能已成为破解灾害治理困局的应然之举。厘清数智赋能自然灾害防御的内在机理并突破其治理阈值,对推进自然灾害防治体系和能力现代化有着极为重要的意义。从技术与社会互构的理论视角出发,“数字漓江”孪生系统平台建设催生了以“数智+场景”互融双赋为特征的自然灾害防御新模式。以数智赋能为统领,既从主体、平台、空间、机制以及过程等维度重塑原有的自然灾害防御结构,又伴随应急系统的进化不断提升科技抗灾能力而循环赋能。因应数智赋能自然灾害防御的双重意蕴,通过数智技术驱动治理理念、治理结构、治理方式以及治理过程进行全方位的变革,实现防灾减灾效能的几何倍增。