数字孪生 5G时代的重要应用场景 - 读书笔记

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作者:陈根


第1章:数字孪生概述

  • 数字孪生:对物理世界,构建数字化实体,实现了解、分析和优化
  • 集成技术:AI、机器学习、大数据分析
  • 构成:传感器、数据、集成、分析、促动器(可以人工干预现实)
  • 可运用于工业4.0
  • 数字纽带:贯穿产品全生命周期,包括设计、生产、运维等;比如车企汽车研发、生产、销售、售后等
  • 应用意义:优化设计、仿真测量、分析预测、经验大数据

第2章:数字孪生技术

技术层级:

  • 数据保障层:高性能传感器数据采集、高速数据传输、全生命周期数据管理
  • 建模计算层:对象机理建模、数据驱动模型、一体化计算平台
  • 功能层:多层级系统寿命估计、系统集群任务、执行能力评估、系统集群维护保障、消停生产过程监控、系统设计辅助决策
  • 沉浸式体验层:虚拟数字集群、用户交互界面、三维虚拟映射

核心技术:

  • 多领域,多尺度融合建模
  • 数据驱动与物理模型融合的状态评估
  • 数据采集和传输
  • 全生命周期数据管理
  • VR呈现
  • 高性能计算

体系架构:

  • 创建:配备大量传感器,企业各类系统,模型
  • 传输:网络,接口,信息安全
  • 聚合:数据存入数据库,数据中台
  • 分析:数据分析,可视化基础数据
  • 洞见:更多维度的数据展示
  • 行动:人工干预现实

数字孪生部署:

  • 设想方案
  • 方案评估
  • 确定流程
  • 试运行项目
  • 实现流程工业化
  • 扩大规模
  • 监控与检测

第3章:数字孪生与工业4.0

产品数字孪生4个基本功能:

  • 模型映射
  • 监控与操纵
  • 诊断
  • 预测

核心价值:

  • 数据中心
  • 生产管理的扩展
  • 设计演化支撑
  • 技术优化支撑
  • 监控

第4章:数字孪生城市

智慧城市三次浪潮:

  • 2008-2012:以GIS、GPS地图为主
  • 2013-2015:基于云计算,信息共享
  • 2016后:出现物联网、5G、大数据等,数字孪生向大系统演变

数字城市内涵:

  • 城市发展的愿景与目标
  • 智慧城市建设的支撑

数字城市服务形态:

  • 静态信息:位置、面积、空间、楼房、道路、管线
  • 动态信息:温度、湿度、交通、人流、运行信息

服务场景:

  • 固定区域:政府大厅、博物馆、图书馆、医院、养老院、学校、体育馆、购物中心、社区服务中心
  • 分布区域:公交车站、地铁站等

服务内容:

  • 城市服务的数字孪生可能会最先实现
  • 通过VR技术,让更多人虚拟体验如音乐会、体育比赛等

典型场景:

  • 智能规划与科学评估场景:交通路况、人流聚集分布、空气质量、水质指标等,摸清城市脉搏,城市规划有的放矢
  • 城市管理和社会治理场景:一点触发、多方联动、有序调度、合理分工、闭环反馈
  • 人机互动的公共服务场景:依托人的大数据,分析公共服务质量,实现合理规划
  • 城市全生命周期协同管理场景:提高管控专业度

数字城市的总体构架:

  • 端:城市全域感知,反映城市状态
  • 网:城域高速网络支撑
  • 云:智能计算,城市管控

第5章:数字孪生其他应用

  • 医疗健康
  • 智能家居:降低运营成本,获得决策支撑
  • 航空航天
  • 油气勘探
  • 智能物流

第6章:数字孪生应用案例

  • 多维数据仓库(多媒体数据仓库)
  • 数据校验及对齐
  • 实体及模型恢复(三维激光点云扫描)
  • 三维地形构建
  • 多系统融合

第7章:挑战与发展趋势

  • 数字孪生五维模型:PE物理实体,VE虚拟实体,SS服务,DD孪生数据,CN各部分连接

第8章:数字经济产业政策

  • 2016《二十国集团数字经济发展与合作协议》
  • 2019《中国数字经济发展与就业白皮书》
  • 2019《天津市促进数字经济发展行动方案》

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