基于数字孪生的模块化生产系统实践教学平台设计与实现

该文将数字孪生技术应用于模块化生产系统(modular production system,MPS)的智能化改造中,构建了基于数字孪生的MPS实践教学平台。依托监控系统和虚实交互等关键技术,增加了MPS数字孪生体的虚拟建模、虚实联调和PLC程序软件在环/硬件在环调试等实训环节;验证了MPS实践教学平台设计方案的可行性;制定了新的教学框架及详细的实训内容和考核方案。最后,将实训内容与大学生竞赛相结合,提高了学生对智能制造、工业生产的认知能力和实践动手能力。

数字孪生城市的治理变革与路径优化

数字孪生城市作为现阶段探索智慧城市治理的新型模式,其本质是利用智能技术在虚拟空间中对现实的物理城市进行精准复刻,借助克隆的孪生城市进行模拟、预测和干预城市的运营和治理,其主要优势在于造就了一种系统智能化和干预智能化相结合的全过程智能,形成了“全景映射”“极致可视”“虚实融合”“即时交互”的智能治理结构。数字孪生城市的快速发展在催生新一轮城市治理革命的同时,也面临着数字技术发展困境、虚拟现实融合困境与现实治理协调困境等诸多挑战。因此,必须强调数字孪生城市的底层逻辑是对城市属人性本质的不断深化,只有让技术手段和人文关怀共同进步、相得益彰,才能让城市的发展不断满足人民群众日益增长的美好生活需求,将城市治理体系现代化成果真正转化为不断改善的生活品质。

面向智慧城市的地质环境信息平台建设与应用研究

随着城市化进程的加速和信息化技术的发展,智慧城市建设已成为提升城市管理和服务水平的重要途径。地质环境信息作为国土空间基础信息平台的重要组成部分,在城市规划、建设和管理中发挥着重要作用。建立全新的、智慧化的地质环境信息平台,是智慧城市建设对地质环境工作的必然要求,也是实现地质环境工作数字化转型的关键之举。本文基于上海地质环境信息化工作的实践与思考,从总体框架、关键技术及应用场景等方面,研究提出在智慧城市建设总体框架下,地质环境信息平台建设与应用的实现路径,旨在为上海乃至全国其他城市实现地质环境信息化建设提供有益参考与借鉴。

双螺杆压缩机工作性能测试实验平台搭建及教学应用

为提升“过程流体机械”实验教学的高阶性、创新性、挑战度,设计开发了双螺杆压缩机工作性能测试实验平台。该平台可实现工作性能测试、示功(p-V)图绘制等常规实验,并支持开展变工况调节特性分析以及啮合副型面优化设计验证等研究性实验。平台硬件部分根据啮合副型面特征设计了传感器布置方案;软件部分基于LabVIEW软件完成在变载工况下绘制p-V图、计算指示功率及分析效率等数据处理功能。该平台应用于实验教学可为培养学生的工程实践创新能力提供保障。

水利部数字孪生流域模型管理云平台设计及应用研究

【目的】智慧水利是推动新阶段水利高质量发展的实施路径之一,建设数字孪生流域是实现智慧水利的核心与关键。为提升水利部数字孪生平台建设中水利模型的易用性、可扩展性、复用率和可维护性【方法】按照数字孪生流域水利模型建设“标准化、模块化、云服务”的要求,采用“分治+集成”的思想,基于组件技术、工作流技术、SOA架构和容器技术等构建水利部数字孪生流域模型管理云平台。平台通过提供水利专业模型、智能识别模型的组件化封装和流程化搭建功能,以微服务的方式对外提供模型共享和模型计算服务。【结果】依托重点研发项目分别在示范区域——屯溪流域和白鹤滩水库开展“洪水预报-预警-调度”业务应用和工程管理范围形变监测业务应用,验证了平台设计的合理性和应用的可行性。【结论】研究成果可为数字孪生流域模型平台的建设与应用提供一定技术支持和经验借鉴。

基于数字孪生的工业机器人建模及监测方法

针对工业机器人数据不透明、监测存在死角等问题,通过对实体工业机器人分析和研究,构建数字孪生机器人监测系统。首先从几何、物理、逻辑3个维度完成虚拟机器人的建模;其次基于开放平台通信联合架构(open platform communications united architecture,OPC UA),实现机器人的数据采集和通信,设计用户显示界面,达到数据实时可视化的效果;最后,通过机器人仿真实验得出机器人末端执行器X、Y、Z坐标的相对位置误差分别为0.48%、0.32%、0.27%,通过数字孪生机器人监测同步实验验证机器人关节角度误差最大值为0.31°。实验结果表明:该方法能够实现数字孪生工业机器人的运动数据监测,减少工业机器人在生产过程中发生意外和故障的风险,为智能工业机器人的发展提供思路和方向。

基于数字孪生技术的数控加工监测平台

文章对基于数字孪生技术的数控加工监测平台进行了分析。对数控加工的特点进行了概述,以为数控加工监测平台的设计提供理论基础,对数控加工过程监测系统的总体设计进行了研究,进而明确监测平台框架,对系统平台功能进行了设计,并结合数字孪生技术对数控监测平台的应用进行探讨,从而为数字加工监测平台的智能发展提供新的可能。

水利大模型的建设思路、构建框架与应用场景初探

发展新质生产力是推动高质量发展的内在要求和重要着力点。推进数字孪生水利建设是推动新阶段水利高质量发展的显著标志和重要路径,模型和知识是数字孪生水利建设的关键所在。因此,按照“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力”要求,针对水利业务需求融合大模型、水利专业模型和知识而形成“水利大模型”,是发展水利新质生产力的重要引擎。阐述了水利大模型的概念和构建的重要意义,介绍了构建的思路与总体框架,分析了需突破的关键技术,介绍了行业应用场景。研究成果可为人工智能大模型在水利行业落地提供引导和借鉴。

面向智慧新城的市政管线全周期数字孪生平台建设路径

针对上海市5个新城目前市政管线的建设现状和主要问题,基于数字孪生技术,本文提出并构建了面向智慧新城的市政管线全周期数字孪生平台,论述了平台建设的实施路径。在明晰地下管线规划管理机制的前提下,以建立数据标准体系和安全管控方案为基础,基于建筑信息模型、物联感知、人工智能等技术,推动市政管线在规划、建设、运行、维护等全生命周期各环节与数字孪生技术的深度融合,对于新城市政管线集约高效建设和安全运行具有重要的推动作用。本文初步探讨了数字孪生技术在新城市政管线平台场景中的应用,能够为管线三维审批、应急保障、城市体检评估提供参考。

数字孪生技术在电厂智慧化转型中的应用

阐述数字孪生技术在电厂智慧化转型中的应用,包括电厂建设过程中的信息查询智能化、电厂建设完成后的数字移交、电厂运维管理的智能化、电厂中的人员定位与实时联动。

makeTwin:A reference architecture for digital twin software platform

Digital twin is currently undergoing a significant transformation from the conceptual and theoretical research phase to the implementation and application phase.However,a universally adaptable research and development platform for digital twin is critically needed to meet the development requirements.Specifically,a publicly accessible simulation,testing,and validation platform which can support digital twin model building,data processing,algorithm design,configuration,etc.,is urgently required for researchers.Furthermore,for developers from the industry,a lowcode development platform that can offer a customizable suite of functions such as model creation,data management,protocol configuration,and visualization is urgently needed.Meanwhile,for enterprise users,there is a lack of an application management platform that can be configured and migrated for various application scenarios,functions,and modes.Therefore,based on the system research of digital twin theories and key technologies by the authors(such as the five-dimension digital twin model,digital twin modeling and digital twin data theory,digital twin standards,and so on),a digital twin software platform reference architecture,namely make Twin,is proposed and designed,as well as its ten core functions.The workflow of the make Twin and the interaction mechanisms among its core functions are described.Finally,a digital twin application system for a chemical fiber textile shop floor(CFTS)which was developed according to make Twin,is introduced,which validates the proposed reference architecture.

建筑表皮综合环境数字孪生模型构建及模拟平台

建筑表皮是多物理环境交互的接口,当前的建筑性能模拟软件多为针对单一环境的模拟,多环境联合模拟的工具平台较少。基于建筑运动几何学,遴选动态表皮的可控运动形式,提取24类动态表皮设计原型,建立面向控制的建筑表皮综合环境数字孪生模型,并结合案例对数字孪生模型及模拟平台进行应用验证。使用Python语言将模型封装成动态表皮综合环境模拟平台,针对不同表皮设计形式和环境场景模拟,可以快速直观地分析动态表皮的环境响应关系和性能。模拟平台融合了热环境、光环境、声环境和空气品质这四个综合环境,解决了建筑性能模拟软件无法多环境联合模拟的问题,从而满足对建筑表皮的仿真、预测、优化和控制等实际应用需求。

数字孪生淠河建设实践与思考

数字孪生淠河根据淠河流域特征,以流域防洪需求为牵引,提出技术解决方案。在共享安徽省现有数据感知、网络传输、算力环境等基础上,建设内容包括流域数据底板、水利模型平台、水利知识平台等支撑平台,以及在上述支撑平台基础上建立防洪预报、预警、预演、预案“四预”应用。防洪“四预”应用以精细化洪水预报为预警、调度提供基础,洪水预警为下游圩区等保护对象提供多阶段预警,情景化洪水预演以实景化方式分析洪水影响,智能化方案实现防洪预案的快速、自动化生成。通过总结数字孪生淠河建设内容,进一步探讨数字孪生流域建设中存在的难点问题,为相关数字孪生流域建设提供借鉴。

流域防汛智慧化总体框架建设及实施路径研究

为大力推进智慧水利和数字孪生流域建设,在防洪减灾领域需要构建流域防汛智慧化总体框架并研究实施路径,进而推动新阶段水利高质量发展。分析流域防汛智慧化建设过程中涉及的防汛业务应用智能化水平和应用系统建设水平等现状,从打造智慧化防洪“四预”体系、建设“三算”能力提升体系等方面构建我国防汛智慧化总体框架,并从优化提升洪水监测预报能力、加强洪水模拟推演和防洪调度模拟仿真技术应用、提升洪水风险管理与科学精准决策能力等方面提出具体实施路径。研究成果能为水利部门开展智慧化流域防洪业务、流域防洪规划修编提供技术支撑和对策参考。

基于数字孪生技术的高校智慧水利教学平台建设探索

在水利信息化快速发展的背景下,智慧水利发展对高校水利人才培养提出了新的要求。为提高高校智慧水利教学水平,满足智慧水利人才培养需求,以某高校为例,分析其智慧水利教学管理平台建设基础和亟待解决的问题,提出基于数字孪生技术的高校智慧水利教学平台建设规划,旨在改革教学方式、完善智慧水利教学内容,提高学校教学、实训、科研水平,加快高校水利信息化发展,同时为其他高校水利专业教学平台建设提供参考。

数字孪生水利专业模型平台构建关键技术及应用

专业模型平台是数字孪生水利的核心建设内容之一。目前水利行业较多关注于专业模型理论与算法建设,模型组织管理与业务编辑运用能力较弱,不能支撑专业数据信息-模型运算-业务分析的数字孪生模拟流程全过程管理。因此,研究支撑数字孪生系统的水利专业模型平台具有重要意义。依据目标导向-框架设计思路,提出了专业模型平台的架构与功能,通过边界组织层、通用模型层、模型管理层、模型组装层、业务编排层的协同运行,实现水利计算业务的动态可视建模、孪生模拟分析。该模型平台有效支撑了三峡智慧流域运行管理工作平台的综合调度管理系统建设和运行,可为数字孪生模型平台的建设提供技术支撑与推广参考。

区域地球系统模式研究进展

区域地球系统模式是区域气候模式下一阶段的主要发展目标。本文阐述了发展区域地球系统模式的重要意义,分析了近年来区域地球系统模式的研究进展和典型案例,指出其多圈层通量耦合、空间分辨率提高以及耦合数据同化的三个共性特征。建议以开源共创的方式整合各界研究力量,加快建设我国自主可控的区域地球系统模式;围绕新建立的模式开展跨学科研究,特别关注其中多圈层、多尺度过程的相互作用;围绕高分辨率区域地球系统模式建立区域数字孪生监测预警平台,用于关键区域的防灾减灾和关键决策支撑。

文旅新媒体数字孪生平台建设方法研究

本研究为长春冰雪新天地景区建设数字孪生导览场景,主要工作包括数字孪生微信小程序的开发、实景三维模型数据的采集与处理、720°全景影像数据的采集与处理、兴趣点的标注及详情录入等。数字孪生平台的构建,为景区宣传推广与游客服务等提供技术支撑。

数字孪生在油气勘探开发中的研究与应用

随着数字孪生作为一种新的解决方案被提出并被各行各业所借鉴,深化其应用已然成为油气行业数字化转型的重要推力。在简述数字孪生的概念及其发展历程的基础上,总结油气勘探开发领域应用数字孪生理论的关键技术、典型应用和发展趋势,设计并提出了由物理资源层、边缘设施层、数据层、孪生模型层和应用层所构成的勘探开发一体化数字孪生平台总体架构,进而对该平台进行了较为深入的功能化分析,以期为全面深化数字孪生理论及相关技术在油气勘探开发领域中的应用与推广提供参考。

浅谈数字孪生平台三维底座的自主建设关键技术与应用

文章结合实际城市CIM平台建设项目,对数字孪生平台三维底座的自主建设关键技术进行讨论,为今后建筑三维管理平台建设项目提高多元模型整合及平台流畅度,优化平台交互展示能力,降低三维平台资源占用率提供借鉴。