《智能物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論》AIoT導(dǎo)論-第4章課件

智能物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論吳功宜

吳英編著第4章

AIoT應(yīng)用領(lǐng)域

4.1智能工業(yè)4.1.1“工業(yè)4.0”與“中國(guó)制造2025”1.工業(yè)4.0的基本概念工業(yè)革命發(fā)展的四個(gè)階段4.1.2工業(yè)4.0涵蓋的基本內(nèi)容1.工業(yè)4.0的特點(diǎn)工業(yè)4.0的核心是：智能工廠、智能制造與智能物流工業(yè)4.0的技術(shù)框架2.智能工廠3.智能制造智能制造包括產(chǎn)品智能化、裝備智能化、生產(chǎn)方式智能化、管理智能化與服務(wù)智能化4.1.3工業(yè)4.0與數(shù)字孿生工業(yè)4.0需要數(shù)字孿生技術(shù)的支持智能工廠的“高度互聯(lián)，實(shí)時(shí)系統(tǒng)，柔性化、敏捷化、智能化”特征，就標(biāo)志著智能工廠一定是一個(gè)復(fù)雜的“系統(tǒng)級(jí)系統(tǒng)”的總集成智能制造的產(chǎn)品智能化、裝備智能化、生產(chǎn)方式智能化、管理智能化與服務(wù)智能化特點(diǎn)，只有采用新的技術(shù)路線才能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字孿生（DigitalTwin）運(yùn)用全數(shù)字化生命周期迭代優(yōu)化，通過(guò)并行工程與快速迭代，最終形成閉環(huán)數(shù)字孿生（ClosedLoopDigitalTwin）。數(shù)字孿生概念的出現(xiàn)，為工業(yè)4.0的實(shí)現(xiàn)提供了新的理論與方法，引發(fā)了多領(lǐng)域技術(shù)的集成創(chuàng)新工業(yè)4.0為數(shù)字孿生提供了發(fā)展的空間支持?jǐn)?shù)字孿生應(yīng)用落地的技術(shù)主要是：基于AIoT的虛實(shí)互聯(lián)與集成基于云計(jì)算的數(shù)據(jù)孿生數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與共享服務(wù)基于大數(shù)據(jù)與人工智能的數(shù)據(jù)分析、融合與智能決策。基于虛擬現(xiàn)實(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的虛實(shí)映射與可視化技術(shù)的應(yīng)用4.1.4產(chǎn)品數(shù)字孿生體1.數(shù)字紐帶的概念數(shù)字紐帶利用先進(jìn)建模和仿真工具構(gòu)建的，覆蓋產(chǎn)品全生命周期與全價(jià)值鏈，從基礎(chǔ)材料、設(shè)計(jì)、工藝、制造以及使用維護(hù)全部環(huán)節(jié)，集成并驅(qū)動(dòng)以統(tǒng)一的模型為核心的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和保障的數(shù)字化數(shù)據(jù)流數(shù)字紐帶也是一個(gè)允許可連接數(shù)據(jù)流的通信框架，并提供一個(gè)包含生命周期各階段孤立功能視圖的集成視圖數(shù)字紐帶為在正確的時(shí)間，將正確的信息傳遞到正確的地方提供了條件，使得產(chǎn)品生命周期各環(huán)節(jié)的模型，能夠及時(shí)進(jìn)行關(guān)鍵數(shù)據(jù)的雙向同步和溝通數(shù)字紐帶在整個(gè)系統(tǒng)的生命周期中無(wú)縫加速企業(yè)的數(shù)據(jù)、信息和知識(shí)之間的相互作用，在初步設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試、使用、維護(hù)過(guò)程中采集各階段的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)評(píng)估產(chǎn)品在當(dāng)前和未來(lái)的狀況數(shù)字紐帶為產(chǎn)品數(shù)字孿生體提供貫通產(chǎn)品生命周期和價(jià)值鏈的訪問(wèn)、整合、轉(zhuǎn)換能力，實(shí)現(xiàn)全面追溯、雙向共享/交互信息、價(jià)值鏈協(xié)同，最終實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)的產(chǎn)品全生命周期數(shù)據(jù)管理和模型管理產(chǎn)品數(shù)字孿生體的結(jié)構(gòu)產(chǎn)品數(shù)字孿生體的主要作用是：模擬、監(jiān)控、診斷、預(yù)測(cè)和控制4.1.5數(shù)字孿生在大型設(shè)備全生命周期管理中的應(yīng)用AFRL利用數(shù)字孿生體解決戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)體維護(hù)問(wèn)題數(shù)字孿生應(yīng)用于飛機(jī)起落架運(yùn)行維護(hù)中的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理4.2智能電網(wǎng)4.2.1智能電網(wǎng)基本概念智能電網(wǎng)應(yīng)用覆蓋的范圍與研究的內(nèi)容4.2.2數(shù)字孿生在發(fā)電廠智能管控系統(tǒng)中的應(yīng)用4.2.4數(shù)字孿生在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障預(yù)測(cè)中的應(yīng)用4.3智能交通4.3.1智能交通的基本概念智能網(wǎng)聯(lián)汽車與車聯(lián)網(wǎng)的研究4.3.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車的研究與發(fā)展1.從無(wú)人駕駛汽車到智能網(wǎng)聯(lián)汽車智能網(wǎng)聯(lián)汽車運(yùn)行示意圖4.3.3智慧公路研究與發(fā)展4.3.4數(shù)字孿生技術(shù)在車輛抗毀傷性能評(píng)估中的應(yīng)用4.4智能醫(yī)療4.4.1智能醫(yī)療基本概念A(yù)I在智能醫(yī)療中的作用：臨床輔助決策應(yīng)用“AI+大數(shù)據(jù)技術(shù)”的應(yīng)用AI覆蓋藥品、醫(yī)療器械全價(jià)值鏈AI推動(dòng)醫(yī)療生態(tài)圈的變革醫(yī)學(xué)自然語(yǔ)言處理和知識(shí)圖譜的應(yīng)用提供“端-端”解決方案未來(lái)的智能醫(yī)療體系將向著更加重視以人為本，發(fā)展以數(shù)字化驅(qū)動(dòng)的人群健康管理、一體化服務(wù)網(wǎng)絡(luò)和醫(yī)療、醫(yī)藥、醫(yī)保的“三醫(yī)融合”服務(wù)模式，實(shí)現(xiàn)無(wú)處不在的醫(yī)療、全生命周期關(guān)懷與精準(zhǔn)醫(yī)療的方向發(fā)展4.4.2AI與醫(yī)療服務(wù)全流程的關(guān)系4.4.3遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)與醫(yī)療機(jī)器人1.遠(yuǎn)程醫(yī)療

遠(yuǎn)程醫(yī)療（Telemedicine）是一項(xiàng)全新的醫(yī)療服務(wù)模式。它將醫(yī)療技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)、AIoT技術(shù)相結(jié)合，以提高診斷與醫(yī)療水平，降低醫(yī)療開(kāi)支，滿足廣大人民群眾健康與醫(yī)療的需求；未來(lái)的醫(yī)療活動(dòng)中，醫(yī)生將面對(duì)計(jì)算機(jī)，可以根據(jù)屏幕上顯示的異地病人的各種信息來(lái)進(jìn)行診斷和治療2.醫(yī)療機(jī)器人醫(yī)療機(jī)器人的發(fā)展可以追溯到1985年利用工業(yè)機(jī)器人輔助定位完成的神經(jīng)外科活檢手術(shù)。這次手術(shù)首次將機(jī)器人技術(shù)與醫(yī)學(xué)相結(jié)合，開(kāi)啟了醫(yī)療機(jī)器人的新紀(jì)元

醫(yī)療機(jī)器人根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景可以分為手術(shù)機(jī)器人、康復(fù)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、輔助機(jī)器人四類4.4.4醫(yī)療大數(shù)據(jù)與機(jī)器學(xué)習(xí)算法的應(yīng)用1.醫(yī)療大數(shù)據(jù)的基本概念2.醫(yī)療大數(shù)據(jù)的應(yīng)用

3.醫(yī)療大數(shù)據(jù)的應(yīng)用示例

（1）醫(yī)療大數(shù)據(jù)在健康服務(wù)中的應(yīng)用（2）醫(yī)療大數(shù)據(jù)在慢性病管理中的應(yīng)用（3）機(jī)器學(xué)習(xí)在醫(yī)療影像分析中的應(yīng)用4.4.5數(shù)字孿生在智能醫(yī)療中的應(yīng)用4.5智慧城市4.5.1智慧城市的基本概念理解智慧城市的概念，需要注意以下幾個(gè)問(wèn)題：現(xiàn)代城市的“三個(gè)空間”與“三種資源”

三個(gè)空間是：物理空間、生活空間、數(shù)字空間；三種資源是：物質(zhì)資源、人力資源、數(shù)據(jù)資源。智慧城市就是以三個(gè)空間與三種資源為基礎(chǔ)，創(chuàng)新城市建設(shè)的新理念數(shù)據(jù)成為智慧城市建設(shè)的戰(zhàn)略資源數(shù)據(jù)對(duì)現(xiàn)代城市建設(shè)的重要性逐漸呈現(xiàn)出替代傳統(tǒng)的土地、資金、能源的效應(yīng)，成為智慧城市建設(shè)至關(guān)重要的戰(zhàn)略資源多種新技術(shù)在智慧城市建設(shè)中呈現(xiàn)出融合集成創(chuàng)新的局面AIoT、5G、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、AI、區(qū)塊鏈、數(shù)字孿生等新技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用到智慧城市建設(shè)之中多種新技術(shù)在智慧城市建設(shè)中呈現(xiàn)出“集成、融合、創(chuàng)新”的新格局4.5.2數(shù)字孿生城市的基本內(nèi)涵4.5.4數(shù)字孿生城市研究的發(fā)展與面臨的挑戰(zhàn)數(shù)字孿生城市對(duì)應(yīng)物理城市必須以下五個(gè)層次的功能：第一層：模擬，建立物理對(duì)象的虛擬映射第二層：監(jiān)控，通過(guò)AIoT感知和采集城市各個(gè)參數(shù)的變化第三層：診斷，對(duì)多維的大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，診斷，城市發(fā)

生的異常狀態(tài)第四層：預(yù)測(cè)，對(duì)可能發(fā)生的公共安全事件或公共衛(wèi)生事件

進(jìn)行預(yù)測(cè)和預(yù)警

第五層：控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市管理與服務(wù)的賦能與實(shí)施控制數(shù)字孿生城市需要有系統(tǒng)的理論研究基礎(chǔ)，需要重點(diǎn)研究數(shù)據(jù)、模型、體系結(jié)構(gòu)等核心問(wèn)題數(shù)字城市孿生對(duì)于未來(lái)城市規(guī)劃、建設(shè)、管理意義重大，也非一蹴而就的事本章小結(jié)我國(guó)政府高度重視AIoT應(yīng)用的發(fā)展，確定了智能工業(yè)、智能農(nóng)業(yè)、智能物流、智能交通、智能電網(wǎng)、智能環(huán)保、智能安防、智能醫(yī)療與智能家居等九大重點(diǎn)發(fā)展的應(yīng)用領(lǐng)域工業(yè)4.0是AIoT最重要的應(yīng)用，數(shù)字孿生為工業(yè)4.0的實(shí)現(xiàn)提供了新的理論與方法，將會(huì)引發(fā)多領(lǐng)域技術(shù)的集成創(chuàng)新智能電網(wǎng)本質(zhì)上是AIoT與傳統(tǒng)電網(wǎng)“融合”的產(chǎn)物，極大地提高電網(wǎng)信息感知、信息互聯(lián)