數(shù)字孿生及應(yīng)用場景研究

什么是“數(shù)字孿生”，讓我?guī)阋黄鹧芯浚∧夸?數(shù)字孿生的概念Theconceptofdigitaltwin3數(shù)字孿生在電力行業(yè)的應(yīng)用Applicationofdigitaltwininelectricpowerindustry2數(shù)字孿生的經(jīng)典案例Theclassiccaseofdigitaltwin01數(shù)字孿生的概念?虛擬仿真?數(shù)字化?打破信息孤島“數(shù)字孿生（DigitalTwin）”這一概念被美國MichaelGrieves教授提出。2014年后，他再次詳細(xì)地解釋了數(shù)字孿生概念，是指在信息空間構(gòu)建一個可以映射表征物理設(shè)備的虛擬系統(tǒng)，他們之間的聯(lián)系并不是單向和靜態(tài)的，而是在整個產(chǎn)品的生命周期中都聯(lián)系在一起。數(shù)字孿生，是充分利用物理模型、傳感器更新、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對應(yīng)的實(shí)體裝備的全生命周期過程。電子化信息化數(shù)字化在很久很久以前，人們存取款，要到銀行，拿著紙質(zhì)單據(jù)，辦理業(yè)務(wù)。有了電腦，人們開始拿電腦打印出取款單來提高效率，這是電子化。隨著經(jīng)濟(jì)和互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，銀行人工管理已經(jīng)無法滿足金融業(yè)務(wù)的量的暴漲，因此需要建設(shè)信息系統(tǒng)，如核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)，CRM，ERP等系統(tǒng)，這些就是信息化。數(shù)字化是徹底改變玩法，建立在信息技術(shù)發(fā)展、沉淀多年基礎(chǔ)上，比如數(shù)字貨幣的出現(xiàn)，不僅改變銀行的業(yè)務(wù)模式，大家不需要去排隊存取款，甚至改變了小偷的業(yè)務(wù)模式，錢都數(shù)字化，在云端存著，你偷手機(jī)都沒用，只能改行做電詐。數(shù)字孿生究竟是什么？孿生，物理實(shí)體與虛擬的數(shù)字孿生體，首先是像，不僅要保持幾何結(jié)構(gòu)的高度仿真，在狀態(tài)、相態(tài)和時態(tài)上也要仿真。實(shí)時，像，而且要一直保持像?；ゲ僮?，虛擬體是物理實(shí)體的映射，同樣可以反向映射物理實(shí)體。閉環(huán)，數(shù)字虛體對物理實(shí)體的狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視、分析推理、優(yōu)化工藝參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)決策功能，即賦予數(shù)字虛體和物理實(shí)體一個大腦02數(shù)字孿生的經(jīng)典案例?智能工廠?智能制造?智慧園區(qū)當(dāng)前數(shù)字孿生的應(yīng)用實(shí)例主要還是出現(xiàn)在制造業(yè)，涉及航空發(fā)電機(jī)、海上平臺、暖通空調(diào)控制系統(tǒng)以及智慧建筑等領(lǐng)域。在電力行業(yè)，隨著智能電網(wǎng)的關(guān)鍵體系——高級計量基礎(chǔ)設(shè)施的快速發(fā)展，大量的智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)被創(chuàng)造和采集，借助云計算、人工智能算法、并行計算技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，打造智能電網(wǎng)的數(shù)字孿生愈發(fā)成為可能。渦輪機(jī)智慧建筑仿真變電站某軟件園是某省規(guī)模最大的軟件產(chǎn)業(yè)園區(qū)，3平方公里，千家企業(yè)，千億營收，產(chǎn)業(yè)園全國排名前十，已經(jīng)建設(shè)完成數(shù)十個信息管理系統(tǒng)。智慧園區(qū)解決方案，建成集電控、水控、消控、車控、監(jiān)控、人控為一體，結(jié)合網(wǎng)格化管理系統(tǒng)和統(tǒng)一告警系統(tǒng)形成了新一代智慧園區(qū)綜合管理平臺，助力園區(qū)全面邁向數(shù)字化、智能化、可視化管理服務(wù)新形態(tài)案例一某智慧園區(qū)可視化采用參數(shù)化設(shè)計及虛擬仿真技術(shù)，對生產(chǎn)線的數(shù)字孿生，可提前進(jìn)行虛擬調(diào)試、試生產(chǎn)。在通用虛擬現(xiàn)實(shí)平臺軟硬件支持下，實(shí)現(xiàn)物理生產(chǎn)數(shù)據(jù)驅(qū)動下的三維數(shù)據(jù)同步數(shù)字孿生。通過現(xiàn)場環(huán)境的三維數(shù)據(jù)，可有效進(jìn)行環(huán)境模擬，遠(yuǎn)程監(jiān)控，故障診斷，建立覆蓋全生命周期的服務(wù)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)；結(jié)合工廠現(xiàn)有信息化系統(tǒng)，提供3D大數(shù)據(jù)可視化驅(qū)動下的綜合管理平臺。案例二某生產(chǎn)線數(shù)字孿生系統(tǒng)03數(shù)字孿生在電力行業(yè)的應(yīng)用?運(yùn)行監(jiān)測?預(yù)測預(yù)警?監(jiān)管審查?模擬實(shí)驗(yàn)?研發(fā)創(chuàng)新構(gòu)造智能電網(wǎng)數(shù)字孿生系統(tǒng)首先在智能電網(wǎng)中部署大量傳感器，實(shí)時量測并收集系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)并與決策平臺之間實(shí)現(xiàn)無縫雙向?qū)?；通過建模和計算，實(shí)現(xiàn)物理實(shí)體的模擬運(yùn)行，通過對比數(shù)字模型模擬運(yùn)行結(jié)果和物理實(shí)體的真實(shí)量測結(jié)果，發(fā)現(xiàn)兩者之間的差異，從而為狀態(tài)檢修和精準(zhǔn)運(yùn)維提供指導(dǎo)；還可以將建議反饋到物理實(shí)體中，從而實(shí)現(xiàn)物理世界和數(shù)字世界之間的閉環(huán)互動。案例一智能電網(wǎng)數(shù)字孿生系統(tǒng)通過數(shù)字孿生技術(shù)，將變電站的設(shè)備對象化，在智能巡檢機(jī)器人與智能安全監(jiān)測的輔助下，實(shí)現(xiàn)巡檢海量溫度及放電數(shù)據(jù)與物理設(shè)備的關(guān)聯(lián)映射，并以時序的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲；以無可比擬的優(yōu)勢，達(dá)到海量溫度傳感器和放電傳感器同時進(jìn)行檢測的累積效果。當(dāng)數(shù)字孿生平臺同時與行業(yè)現(xiàn)有多系統(tǒng)互聯(lián)互通，并獲取相關(guān)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，最終形成整個電站的時序大數(shù)據(jù)時，就能夠?yàn)殡娬镜姆€(wěn)定運(yùn)行數(shù)據(jù)分析應(yīng)用提供堅實(shí)的基礎(chǔ)案例二數(shù)字孿生變電站管理系統(tǒng)案例三某網(wǎng)省電力公司保電項(xiàng)目某網(wǎng)省電力針對國內(nèi)重大事件，如體育賽事等，在城市全景數(shù)字孿生體中覆蓋電網(wǎng)數(shù)據(jù)、對象運(yùn)行、保電線路、天氣交通賽程、保障力量、保障工作、指揮協(xié)同等的全景保電信息。基于該數(shù)字