数字孪生的模型、问题与进展研究

近年来,关于数字孪生的研究方兴未艾。数字孪生作为一个新的范式或者方法体现出了巨大的潜力,但是,这一概念的内涵和范围尚不确定,尤其是对数字孪生模型概念的界定很不清晰。根据模式类别可以将其分为通用模型和专用模型,其中专用模型仍是当前的研究热点,研究内容主要体现为对具体项目使用数字孪生方法进行建模,也包括对专用模型进行开发。这些具体项目除了传统制造业所涉及的零件测量和质量控制,增材制造,设计和工作过程,以及系统管理外,还包括在生物医药、石油工程领域的应用等。开发专用模型的工具和技术呈现多元化,有通用工业软件、专用工业软件、仿真平台和自研二次开发工具等等。数字孪生通用模型的研究对象不针对某一具体项目,而是研究如何将模型受控元素表示为一组通用的对象以及这些对象之间的关系,从而在不同的环境之间为受控元素的管理和通信提供一种一致的方法。数字孪生通用模型的研究主要分为概念研究和通用模型的实现方法,两者的研究热度相当。其中概念研究从宏观角度的产品生命周期管理,到描述系统行为,如一般系统行为和系统重新配置,再到具体工作流,如设计方法、产品构型管理、制造系统、制造过程等,研究内容较为发散,尚没有出现特别突出的热点。关于数字孪生通用模型实现方面,主要研究了建模语言的构建、模型开发方法的探索、具体工具的使用、元模型理念的植入和模型算法的探索。数字孪生模型是数字孪生研究的核心领域之一,其未来的研究重点是如何将不断涌现的各不相同的数字孪生体的外部特征和内在属性归纳为可集成、可交互、可扩展的模型,便于更高效地实现信息在物理世界和数字世界之间流动,从而实现数字孪生的普遍应用,继而支持CPS(网络物理空间)和CPPS(网络物理生产系统)的建设。因此,数字孪生模型研究下一步需要解决的问题是如何对接标准参考架构,如德国提出的工业4.0参考架构模型RAMI4.0和中国的智能制造系统架构IMSA等;关于数字孪生模型需要建立统一的描述方法并确立一致的结论,以规范各自独立发展建立起来的模型,从而改善模型的互操作性和可扩展性,否则,随着系统规模的扩大模型效能会显著下降;中国数字孪生模型的研究急需国产专业工业软件和建模软件的支持,以便中国学者深入开展更加符合国情的深入研究。     

基于图割方法的航空影像接缝线查找

针对拼接形成的数字正射影像(DOM)中出现接缝线经过建筑物或者高度变化大的区域,导致建筑物或者高度变化大的区域出现错位。提出一种基于图割方法的航空影像接缝线多边形自动生成方法,可避免拼接影像中出现建筑物和独立地物产生错位。此方法首先将DSM在保留原始地形的基础上,将建筑物或者高度变化大的区域过滤掉,然后利用图割算法自动生成航空影像接缝线多边形。此方法使得自动生成的接缝线多边形避免穿越图像重叠区域中差异较大的区域,确保镶嵌图像中地物的完整性,从而保证镶嵌处理的质量,并且能够快速、自动地进行DOM产品的生产,对"智慧地球"建设具有重要意义。     

数字动画在药用植物园数字化建设中的应用研究

近年来虚拟现实技术得到充分发展与应用,其中数字动画技术被广泛应用。药用植物园数字化过程中需要展示大量的中药材及中药植物的视觉信息,通过对药用植物园视觉元素的分析、分类和加工处理,选取部分植物采用现代手绘技术进行手绘并制成数字动画来表现,挖掘数字动画的视觉优势,在实际应用中研究数字动画在视觉元素表达上的应用价值。     

求解作业车间调度问题的改进飞蛾扑火优化算法

针对作业车间调度问题,为了克服早熟收敛和容易陷入局部最优等不足,提出一种基于Lévy飞行的改进飞蛾扑火优化模型(LMFO)。首先,采用MFO算法求解作业车间调度问题,并与粒子群算法(PSO)、遗传算法(GA)进行对比研究,证明了MFO算法求解此类问题的有效性;然后,采用改进的随机键编码,引入Lévy飞行对MFO算法进行改进;最后,仿真实验表明,LMFO算法在求解作业车间调度问题时优于MFO、PSO和GA算法,能够跳出局部最优找到更好的解,且具有一定的鲁棒性。     

神新能源公司数字矿山架构设计与分析

企业信息化规划是在企业发展战略目标的指导下对企业架构进行全面的梳理和设计,基于数字矿山的发展趋势,对采矿这一以矿产资源为生产对象的古老产业进行信息化改造,促进矿山安全高效的生产及管理。文中以赋存环境、开采技术与灾害复杂多变的神华新疆能源有限责任公司数字矿山规划设计为例,剖析煤矿企业数字矿山规划过程和主要成果,充分考虑公司总部和下属煤矿的信息化、自动化建设现状,设计了L1设备层、L2控制层、L3生产执行层、L4经营管理层、L5决策支持层共5个层面的系统架构,对IT基础设施的应用现状进行了全面的梳理和分析,并在此基础上进行合理化设计,通过规划设计,有力推动企业的信息化、自动化建设,提升企业的安全生产和经营管理水平。     

地理空间信息技术在智慧城市中的应用思考

综合分析地理空间信息在数字城市和智慧城市建设中的地位和作用,结合实践探讨地理空间信息技术在智慧城市建设中的关键技术和应用优势,并提出地理空间信息科学面临的新机遇挑战和重要研究方向,最后对智慧城市建设和地理空间信息应用进行了总结思考.     

图书馆数字资源采购问题与对策

当前,我国图书馆数字资源采购中主要存在数据资源的保存的时间过短、资源垄断者的偏离行为、联合集中采购的组织等问题。本文提出数字资源采购可通过完善采购制度、优化采购组织形式、改革创新采购综合评价机制、设计应用采购平台管理系统等方法加以规范。     

企业车间MES生产调度的设计与实现

随着经济提高,对企业车间的生产调度系统提出了优良的发展要求,使企业产品的制造周期和成本降低,并提高产品的质量为基础.该文将在生产调度系统中分析该系统的结构和功能等,以进一步开发车间生产调度的技术,为了使生产车间MES系统实现管理一体化,达到有效的信息手段,通过对MES系统的管理,实现EMS系统的安全化和实用化.     

数字Dithering的FPGA实现

Dithering是抑制模数转换器ADC量化噪声的重要方法,从数字Dithering量化定理出发,实现了数字Dithering的FPGA过程,对关键设计点给出了详尽的阐述,仿真结果也论证了Dithering对ADC性能的提升有积极的作用,为Dithering算法在实际的应用中起到一定的参考和借鉴作用。     

基于FPGA的DDS调频信号发生器设计与实现

模拟调制系统中,总结起来有两种调频方法,直接调频法可以获得较大频率偏移,但频率稳定低,温漂时漂都比较大,间接调频法频率稳定高,但是电路十分复杂。针对上述传统模拟调频方法的不足,从信号调频基本原理出发进行理论推导,结合DDS技术基本工作原理进行设计,利用FPGA来实现DDS调频信号的产生。并着重介绍了DDS调频原理及电路实现过程,给出了FPGA设计的仿真和示波器测试图,整个电路硬件单元简单,稳定性好,实验结果表明该设计是有效的。