基于数字孪生的装配式钢节点混凝土框架结构建造技术

与传统现浇框架结构相比,装配式钢节点混凝土框架结构建造速度更快,但框架钢连接节点处存在应力突变,因此,有必要采用基于数字孪生的手段监测该实际工程结构的施工过程,以获得钢节点对结构性能的影响。基于BIM、有限元和传感器等技术搭建了基于数字孪生的新型装配式钢节点混凝土框架结构的智能建造框架,从物理数据收集、虚拟模型建立、模型信息交互3个方面提出基于数字孪生的建筑结构智能建造实现方法。在新型装配式钢节点混凝土框架实际工程建造阶段,采用传感器技术实现工程中关键点数据的实时监测,并将其与BIM和有限元数据进行比较,进一步调整与修正物理模型中的框架结构受力情况,最终实现装配式钢节点混凝土框架数字孪生模型的建立和应用。研究表明,该数字孪生模型能有效对新型装配式钢节点混凝土框架结构进行实时监测,实现基于传感器网络和时空参数分析的危险点预测,有效减少资源消耗,为该结构的应用提供有效数据信息。     

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。     

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%.     

数字孪生驱动的机身形状控制方法

针对人工调整机身筒段形状过程中存在的精度低、效率低以及局部过大应力的问题,提出基于数字孪生驱动的机身形状控制方法,搭建融合形状控制策略优化算法和虚拟调试技术的数字孪生系统. 在实时数据的驱动下,实现机身形状控制系统物理空间与虚拟空间的数据交互、动态映射. 研究结合遗传算法和深度学习的形状控制策略优化问题,通过ANSYS批处理多载荷步的方法,验证形状控制策略的可用性,在保持机身筒段应力均衡的状态下调整机身形状. 实验结果表明,利用构建的数字孪生系统和形状控制策略,可以有效地将筒段形状控制精度提高25.8%,将筒段形状控制效率提高414.3%,将局部最大应力减小42.5%.     

基于数字孪生的飞机总装生产线建模

为了实现飞机制造企业总装生产线车间物理空间与信息空间的实时交互与深度融合,通过分析飞机总装生产线组成单元与生产业务逻辑,提出基于数字孪生的飞机总装生产线车间建模框架. 从“人、机、料、法、环、测”六维视角出发,阐述生产线关键要素建模与实现,并提出飞机总装生产线三维可视化及信息集成平台实现技术流程. 在CATIA中建立车间三维数字模型,基于浏览器和WebGL技术建立虚拟空间,通过采集生产现场过程数据实现物理实体向虚拟空间的实时映射. 以某型飞机总装生产线车间为例,实现总装现场与虚拟可视化的同步映射、WebServices服务、信息查询服务及装配工艺过程查询服务,有效提高作业效率并为工作人员决策提供科学参考.     

基于数字孪生技术的智能生产线设计与调试

分析了数字孪生技术的优势,基于西门子NX MCD平台,综合运用电气、机械、自动化专业知识,从生产线的机械模型开始,在数字化设计环境中进行物理学建模、运动学建模、电气行为建模,最终建立完整的生产线数字孪生模型,并实现与控制系统的联动联调。     

基于数字孪生技术的“智慧虚拟现实与元宇宙”课程教学改革探索

近年来数字孪生技术在工业领域迅速发展的同时也拓展到教育教学领域。为适应新时期高等教育发展的新形势,将最新的科学技术引入教育教学改革,进行基于数字孪生技术的课程教学改革探索。在分析传统课程教学问题的基础上,以“智慧虚拟现实与元宇宙”专业选修课为教学改革对象,基于数字孪生技术进行教学设计,依据教学改革实施路线及其教学实践效果,探讨基于数字孪生和神经网络的教学改革效果评价方法,期望对新时期人才培养和提升教育教学效果提供参考和借鉴。     

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。     

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。     

基于信息物理融合和数字孪生的可靠性分析

针对实际应用中缺乏统一集成的用于数控装备可靠性分析的信息物理融合系统框架和算法实现,本文提出了一种基于数字孪生的方法,研究了具体的框架搭建和算法实现.通过数据采集、数据处理、数字孪生模型训练和评估、模型调试和优化、模型在线部署、可靠性分析、预测性维护7步序列化的工作流程实现了从物理层到信息层再返回物理层的闭环控制.通过...     

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.     

载人潜水器舱室空间舒适性复合评估方法

为改善载人潜水器舱室空间舒适性,针对深海载人潜水器强约束条件下舱室空间舒适性特征,提出基于虚拟仿真技术的舱室可视化空间舒适性多源复合评估方法.该方法以虚拟仿真技术为基础,将载人潜水器舱室空间三维数字化数据与潜航员人体数据相结合,构建数字化虚拟仿真模型;以快速相应与评估为标准,将人体舒适性进行分区,并对载人潜水器空间与功能特征进行系统的分析,依托人体生理学特征获取人体舒适性区域特征及空间约束映射,建立7项评估指标;结合6项人因评估工具构建舒适性多源复合评估模型,采用虚拟仿真技术开发空间舒适性可视化评估系统,并通过某型载人潜水器舱室空间优化设计,对舒适性多源复合评估方法和可视化评估原型系统进行可行性验证.研究表明,不同的任务作业姿态严重影响人体舒适性评估的准确性,狭小的舱室空间及舱内设备的布局进一步增大了作业姿态评估的难度.采用空间舒适性复合评估方法能够准确的描述多种姿态下空间舒适性程度,同时多源和可视化的技术特点在一定程度上提升了空间设计方案评估效率以及评估结果的可读性.     

元宇宙技术发展综述及其在建筑领域的应用展望

新冠疫情的暴发使得人们的活动越来越多地向线上转移,元宇宙概念热潮的出现使得基于虚拟数字世界的生产生活模式越来越多地受到人们关注。目前,元宇宙概念已经在教育、商业、工业等领域有所应用。随着建筑信息化、数字化技术的广泛应用,建筑行业智能化水平不断提高,虚拟数字技术在建筑行业发展中扮演着越来越重要的角色。对元宇宙概念的最新发展和应用进行介绍,重点阐述元宇宙与建筑信息化技术的关系以及元宇宙在建筑领域的潜在应用。分析结果表明,元宇宙的发展依赖于拓展现实、数字孪生、区块链等既有数字化技术的集成,作为一种新技术,元宇宙将为建筑领域的生产方式带来新的改变,也可能催生新的产业模式。     

基于LabVIEW的虚拟滤波器的设计

随着电子测试技术的不断发展,测试技术正向自动化、智能化、数字化和网络化的方向发展。其中数字滤波器作为测试技术的重要工具而被广泛使用在各个领域。本文设计的滤波器以LabVIEW软件为背景,设计一个能对采集数据波形进行相关处理,并实现相应的参数测量。虚拟滤波器主要包括五个模块：模拟信号的产生、波形的处理、信号的测量、波形的存储与回放、滤波后的波形保存。数据处理模块主要实现数字滤波和加窗函数处理两大功能,可以选择不同的滤波器和窗函数以适应不同的情况,参数的不同设置能够使信号频率不断变化。它是一种测试仪器和系统的概念相结合的软件,结合了测试技术和相应的专业知识。本文介绍了在LabVIEW实现虚拟滤波器测试信号的方法。