基于数字孪生的掘锚一体机实时状态映射

数字孪生是一种实现复杂装备在物理世界与信息世界互联融合的新兴技术,在复杂装备模拟仿真、监控分析、诊断预测、优化控制等方面有着广阔的应用前景.本文以掘锚一体机为对象,对复杂装备数字孪生运动与建模分析、数据传递及双向映射开展了研究.在数字孪生行为一致性方面,基于历史物理仿真数据库与实时驱动数据,实现了掘锚一体机运动学快速仿真分析.同时,提出了掘锚一体机数字孪生几何模型库构建技术,通过有限状态机、快速布尔运算等方法实现了掘锚一体机状态镜像映射,以及运动过程中服役环境实时仿真.此外,在实时状态映射方面,提出了掘锚一体机数字孪生虚实映射技术,通过在线采集与传递孪生数据,实现了基于异步传输的信息实时传递.对于掘锚一体机整机抬升、进给、挖掘、煤渣拢料等运动过程,数据处理平均延迟时间小于10-2 ms,运动学插值处理数据误差小于3％,开发的掘锚一体机数字孪生仿真帧率达到74.3帧/s,实现了融合服役环境的掘锚一体机实时状态映射与作业流程实时在线监测.     

数字孪生在空间结构生命周期管理中的应用与挑战

数字孪生是推动空间结构生命周期数字化、智能化管理的关键技术。为实现空间结构生命周期的智能管理,首先,分析数字孪生在“面向对象”和“面向过程”中的含义,给出基于数字孪生的空间结构生命周期管理新内涵;其次,分析空间结构在设计、建造和运维等结构生命周期管理各阶段的应用范式,以此建立数字孪生驱动的空间结构应用架构;最后,对数字孪生在空间结构生命周期管理应用中存在的挑战进行阐述和展望。研究表明,数字孪生是空间结构生命周期管理的技术保障,而高保真孪生体是实现数字孪生功能的重要前提。     

基于数字孪生与区块链的智慧农业系统研究

数字孪生与区块链等新一代数字技术正广泛应用于农业领域中,推动现代农业向智慧农业方向快速发展。数字孪生是一项用数字技术创建真实对象的数字等效物的技术,用于在虚拟空间中反映其状态或行为。而区块链与数字孪生的结合将进一步增强孪生数据和应用结果的可信性。将数字孪生用于农业领域,可以帮助农民进行农业生产的远程管理和科学决策。本文分析了数字孪生体在产品生命周期中的作用,介绍了6种不同的数字孪生应用类别,并结合农业生产管理的特点设计了数字孪生系统的实施模型结构。最后,针对具体的金银花采摘应用场景对数字孪生系统的结构进行了更详细的设计。     

电网运营知识体系中数字孪生技术展望和思考

数字孪生（Digital Twin,DT）技术通过利用电网运行中的信息数据流.虚拟电网来实时感知和监测物理实体电网运行状态,进而对电网的运管调控制定出超前虚拟预测决策.在数字化时代,数字孪生技术为智能电网运营发展提供了一种新途径和新思路.阐述了数字孪生技术的内涵与特征,以及电网运营系统结构框架,并在此基础上,梳理了数字孪生电网运营知识体系框架,阐述了数字孪生电网运营系统的关键技术.从运营管理层角度分析了数字孪生技术在电网企业可实现的典型应用,为数字孪生技术在电网运营体系的建设提供理论支撑.     

基于数字孪生的航天结构件制造车间建模研究

针对航天结构件制造车间物理空间与信息空间缺乏实时交互的问题,提出了基于数字孪生的车间建模框架,通过关注车间内产品、资源和工艺三个方面,分别对产品数字化定义、基于数字孪生的资源建模和工艺信息的数字化定义等问题进行了研究分析。以企业航天结构件制造车间为案例,展开数字孪生技术在制造车间的应用验证,通过对案例结果的对比与分析,验证了数字孪生制造车间可有效地提高生产效率。     

面向智能制造的工业数字孪生关键技术特性

 综述了数字孪生技术在智能制造领域中产品设计、生产制造、安全维护3方面的研究进展。在工业数字孪生技术背景下，分析了当前应用于智能制造领域的关键技术的一些基本特性，其中包括可交互性、可孪生性、可组合性及可管理性，概述了工业数字孪生技术在产品设计研发、运维管理决策、生产管控3个方面的典型应用场景。展望了面向智能制造的工业数字孪生技术未来发展。     

铝电解数字孪生体构建及应用研究

智能制造与传统铝电解技术的深度融合,引领着铝电解行业可持续发展,但是当前铝电解实体装备与数据模型缺乏有效映射,阻碍了铝电解行业智慧转型的步伐。因此,本文将数字孪生技术与铝电解生产技术有机结合,开展铝电解数字孪生体整体架构设计、关键技术研发及应用研究,构建物理实体、虚拟模型、孪生数据、智能决策服务及虚拟-现实交互连接五维模型。铝电解物理实体划分为电解厂、电解车间及电解设备三个层级,通过三维场景数字化建模、离线物理场建模及动态仿真数学建模,映射与之对应的虚拟模型。使用交互连接技术进行物理实体与虚拟模型实时同步孪生数据,部署铝电解数字孪生体原型系统,实现铝电解生产环节虚实映射,为铝电解行业数字化、智能化转型提供了先进思路与技术方法。     

煤矿智能掘进机器人数字孪生系统研究及应用

针对煤矿井下巷道掘进过程中环境复杂多变,存在掘进效率低下、智能化程度不高等问题,论文提出了一种基于数字孪生技术的煤矿井下智能掘进机器人监控技术。在数字孪生体技术通用参考框架的指导下搭建了智能掘进数字孪生系统参考框架,分析了面向掘进的数字孪生系统成熟度模型,通过对智能掘进机器人系统及其组件进行数字孪生实例化设计,实现智能掘进机器人群掘-支-运平行作业协同控制。为了适应陕北地区的复杂地质条件,设计了盾体式临时支护+横轴式掘进机的智能掘进机器人并介绍了其各组成部分工作原理。设计了智能掘进机器人数字孪生系统控制架构,详细描述了其数据感知模型。并以小保当矿业有限公司智能掘进机器人系统为应用案例,展示了智能掘进机器人数字孪生系统的研究和应用情况。研究显示该系统可适应复杂地质条件下多机器人掘-支-运平行作业协同控制,结合虚拟现实有效整合多源数据,可实现多机器人掘进过程的智能感知与远程控制,有效提升巷道掘进的智能化水平,保障巷道掘进效率和成型质量。     

基于数字孪生技术的异质交通流安全性研究

针对由智能网联车和普通车构成的异质交通流, 通过分析不同异质交通流稳定性方法的优劣, 用数字孪生技术构建城市异质交通流模型, 借助仿真测试工具, 探讨复杂异质交通流的安全性和稳定性问题。在构建的模型基础上, 结合数字孪生的运行机制, 揭示数字孪生物理实体和虚拟空间的运行机理。采用数字孪生技术搭建丰富的测试环境, 运用无人驾驶开发软件PanoSim, 对异质交通流模型进行测试。测试结果表明, 用数字孪生技术在有限资源条件下构建的虚拟复杂驾驶场景能够有效地解决异质交通流安全性问题。     

面向低碳的船舶航行数字孪生模型框架研究

数字孪生技术赋能船舶与海上设施领域是国内重点发展战略规划,碳达峰是当前国际重大议题。为解决面向低碳的船舶航行过程数字孪生模型缺乏精准化设计这一问题,文章提出了一种以最小化碳排放为目标,综合考虑船舶综合电力系统、能量管理系统和故障预测系统,建立数字孪生模型的框架,并针对能量管理过程建立面向低碳的船舶航行多目标数学模型,以期对船舶航行的碳排放进行监控与优化控制。     

混合现实军事装备维修系统综述

混合现实维修具有低成本、低风险、高效率的独特优势,是军事装备保障领域的研究热点。介绍了混合现实技术的概念,说明了混合现实维修系统的组成结构和关键技术;阐述了混合现实在军事装备教学训练、战场抢修与智能维修中的应用,重点分析了存在的问题,并给出了解决思路;最后指出了系统智能化、标准化、模块化的发展趋势,并为其在我军的运用提出了意见。     

数据驱动的航空装备协同分析与智能保障决策方法

现代化战争模式对装备保障的响应性、精准性、可视性及自协同提出了更高的要求,而传统被动保障方式具有信息不精准、协同能力差、保障响应不及时等问题,迫切需要利用当前先进信息物理融合技术,实现“精准”、“敏捷”的主动式保障。针对主动式装备保障管理的需求,以及航空装备建立部件/系统数学模型困难等问题,提出一种状态协同分析与智能保障决策方法。该方法通过故障测试用例离线和在线的执行,产生测试数据;基于传感器的在线状态监测和历史数据,对装备状态进行估计和判断,从而提供智能保障决策服务。选取飞机燃油系统为对象,验证了提出方法的有效性,为主动式装备保障系统的研制奠定技术基础。     

军用航空装备技术发展趋势

 军用航空装备技术的发展方向直接影响一个国家的军用航空装备，进而决定一个国家的空中力量。通过分析研究世界航空军事强国着力发展的航空装备以及新兴技术在航空装备上的应用，提出未来军用航空装备技术将向着体系化、信息化、敏捷化、远程化和智能化的方向发展，并对中国军用航空装备未来发展提出了建议。     

舰船装备器材管理面临的形势和对策

新军事变革和海军建设整体转型对舰船装备器材管理提出了新的要求,如何进一步提高舰船装备器材管理水平、加强海军舰船装备技术保障能力,是海军舰船装备器材管理面临的紧迫课题。文中从海军舰船装备器材管理面临的形势入手,分析了目前海军舰船装备器材管理中存在的问题,并在此基础上提出了提高海军舰船装备器材管理水平的对策措施。     

Methods of Classification of Ordnance Materials Military-Civilian Joint Support Categories Based on Multiple Attribute Decision

Ordnance material is the physical basis of ordnance equipment maintenance and support. With the increase of technology content and the enhancement of structural complexity of ordnance equipment,the traditional way of military self-independent support is unable to meet the troops' requirements. It has become an inevitable trend to integrate ordnance materials with the militarycivilian joint support. However, there is a problem demanding prompt solution,that is,to distinguish the categories of ordnance material that can be supported by civilian source. Based on the inherent properties of ordnance material, a method to classify ordnance materials military-civilian joint support categories based on multiple attribute decision was proposed. The effectiveness was validated through practical cases.     

基于信息系统作战部队装备保障建设的思考

提高基于信息系统的体系作战能力,是科学发展观在军队作战能力建设上的集中体现,也是作战能力建设从低级向高级、从量变到质变的一个飞跃。信息化条件上体系作战已成为未来作战的主要形态。研究基于信息系统体系作战对装备保障领域的影响,努力探索装备保障建设,才能满足未来作战对装备保障的需要。     

战时车辆装备机动保障仿真研究

介绍了仿真技术在战时车辆装备保障研究中的意义及其在战时车辆装备保障中主要应用,建立了战时车辆装备保障仿真模型,阐述了基于离散事件的仿真策略在战时车辆装备保障中的应用.最后针对某一战时车辆装备保障案例进行了分析和建模,并运用相应的仿真软件进行了仿真.     

6G移动通信:愿景、关键技术和系统架构

随着各类通信业务的快速发展以及新型应用需求的不断出现,用户应用对网络覆盖、数据传输速率及端到端时延提出更高要求.第6代(sixth generation,6G)移动通信系统将满足完全连接智能数字世界需求,实现网络全覆盖、高度智能化及网络安全性的全面提升.6G将支持多种无线接入技术的深度融合,通过对更高频段的高效利用、对各类创新技术的广泛使用,以及对网络架构演进,全面提升网络性能.在对6G系统进行概述的基础上,对其愿景及性能进行介绍,对各类关键技术,包括空口技术、频谱接入、智能网络管理及数字孪生等进行了详细阐述,给出了关于6G网络架构的设想.     

2019年智慧城市研究与实践热点回眸

 智慧城市是技术、人文和社会经济融合的复杂巨系统。2019年智慧城市研究与实践不断创新，在共性关键应用技术突破、数据平台集成建设和应用模式创新等方面成效显著。从智慧城市与可持续发展、智慧技术与智能设施、大数据平台与“智慧大脑”、数字孪生城市与智慧空间、智慧服务与智慧生活、数据驱动的智慧管理等6个方面，回顾了2019年智慧城市研究与实践的有关进展。