智能数字孪生系统助力工业场景精准管控与效率提升

大型灌区渠道测量与数字化改造关键技术研究

大型灌区渠道系统的精准测量与数字化改造是突破传统水利设施效率瓶颈,推动智慧农业发展的关键.本文系统研究了以"空天地"一体化测量,物联网智能感知与数字孪生模拟为核心的技术体系.通过融合无人机遥感,GNSS-RTK与地面激光扫描等多源空间数据,构建了高精度渠道三维模型,实现了测量效率与精度的跃升;进而,利用物联网传感器网络与大数据平台,构建了集几何,物理与规则孪生为一体的数字孪生系统,实现了渠道运行状态的实时感知,水动力过程的动态模拟与灌溉调度的智能决策.研究成果形成了"精准测绘—智能建模—动态管控"的完整技术链条,通过工程实践验证,该体系能显著提升水资源利用效率与运维管理智能化水平,为灌区的现代化改造与可持续发展提供了行之有效的系统解决方案.

面向数字孪生的钢铁冶金企业智能工厂建设研究与实践

当前,制造业日益成为全球经济发展的焦点,高产能,高速度,高消耗,高污染的工业化道路已经不可持续.钢铁冶金包括离散生产阶段和连续生产阶段,属于以流程型为主的混合型冶金工业,具有种类繁多,原料来源繁杂,工艺复杂流程长,工况环境苛刻,安全风险高等特点.研究将数字孪生应用到钢铁智能制造领域,建立智能化数字工厂,通过工业实体流程在信息空间中的高保真映射,以及数字孪生虚拟表示和物理实体的实时交互,实现生产过程实时监测与精准控制,能量流和物质流的调度优化,设备与产品全生命周期管理等功能,从而提高整个钢铁行业的生产质量和生产效率,保障生产全流程的安全稳定运行,由传统制造向智能制造,绿色制造转型升级是当今时代的必然趋势.本文将整体智能工厂系统作为一个有生命的智能复杂大系统看待,首先针对遗留有大量存量信息系统的老旧长材钢铁冶金企业,应用分级递阶智能控制理论,研究提出适配的"OCE"类章鱼智能工厂系统架构与大规模生产作业远程智慧管控,操业集控类章鱼智能工厂物理布局,解决骨架构建问题;其次按照钢铁冶金行业数字孪生的数据环节,建模环节,服务环节三大构建过程依次展开面向数字孪生智能工厂研究:(1)数据环节.研究钢铁冶金行业生产过程中大规模,高并发多源异构生产数据集成,支撑数据的汇聚和流动,解决信息传输的神经畅通问题.(2)建模环节.对数字孪生至关重要建模环节的物理模型,知识模型,数据模型三大类模型分别以全厂几何数字信息基础构建,铁前全成本优化配料,钢后基于机器视觉的钢坯全流程智能输送物流跟踪为例进行了研究和实践.(3)服务环节.在前述研究基础上,以冶金重大安全风险监管,生产调度管理为案例介绍了运营管控中心"O"的数字孪生服务环节实践;以操业导航,区域指示,全厂指示为案例介绍了炼铁,炼钢,轧钢,能环公辅四大操控中心"C"的数字孪生服务环节实践.以长材机器人示范产线为案例介绍了现场人机协同"E"的数字孪生服务环节实践,并采用集中化指数与无人化指数对智能工厂整体建设效果进行了评价验证.面向数字孪生的的钢铁冶金企业智能工厂建设项目经过近两年的研究与实践,系统的各项功能已达到预期的设计目标.其中集中化指数由建设前的39.79%提升至76.96%,无人化指数由建设前的34.51%提升至58.13%,不仅大幅提升了企业生产效率,还将员工从大量3D(Dirty脏,Difficult累,Dangerous危险)岗位解放出来,降低了安全风险并改善了员工的工作环境,本研究实践助力案例项目取得了良好的经济效益和钢铁冶金行业智能工厂建设社会示范效益,为钢铁冶金行业智能工厂建设进行了有益的探索.

基于工业互联网的大米供应链数字孪生系统构建

粮食生产供应关乎国家安全稳定,针对目前粮食供应链存在的数据共享水平低,管控智能化程度不高等问题,构建基于工业互联网标识解析技术的粮食供应链数字孪生系统.以大米供应链为典型对象,首先设计涵盖收购,运输,加工,仓储,包装,销售的大米全供应链数字化模型,研究基于标识解析体系的各环节全要素标识编码和数据开放共享,建立实物对象与信息系统之间的数字桥梁;提出包含物理层,网络层和孪生层的数字孪生体系架构,形成基于工业互联网的数据流通共享基础,明确孪生体系架构的关键模型;并详细阐述设备,产线,物料等对象的全要素精准建模过程,构成集几何模型,物理模型,行为模型和规则约束模型为一体的数字孪生模型;最后借助Unity3D软件以及C#编程技术搭建大米供应链数字孪生原型系统,实现对产线的三维可视化监控.实验结果表明,该系统在供应链全要素数据充分共享基础上,通过三维展示,预测控制和智能决策一定程度上提升了大米供应链智能化监管能力,为工业互联网等技术赋能产业数字化转型提供参考.

一种基于数字孪生技术的工厂建造管控方法及系统

本发明提供了一种基于数字孪生技术的工厂建造管控方法及系统,涉及工程管理技术领域,采集获得工厂建设图纸信息,获得设备执行功能信息构建设备画像,构建数字孪生工厂模型并进行工厂需求执行拟合,根据拟合结果进行布设寻优,进而进行模型调整生成调整监督模型,对工厂建造进行图像采集,通过对图像采集结果进行监督识别实现建造管控,解决了现有技术中由于工厂建造管控方法智能度不足,评估维度不够全面,使得最终的管控不够精确,造成工厂建造结果较之期望值存在偏差的技术问题,通过构建数字孪生工厂模型进行内部布设适应性调整分析,确定优选性布设结果进行建造管控参考,可有效提高管控精准度,保障建造结果与实际生产需求的契合度.

智能综掘工作面数字孪生系统的设计与应用研究

针对沁裕煤矿15103轨顺综掘工作面智能化水平低,监控手段落后,数据孤岛,人员近距离作业环节多,人员暴露时间长及安全管控难度大等问题,基于数字孪生技术,构建了三维场景再现的智能综掘工作面数字孪生系统.该系统采用"物理-数据-平台-应用"四层架构,集成惯性导航,激光测距,AI图像识别,UWB高精度定位等技术,构建高精度三维数字孪生体,实现掘进过程的精准模拟和智能优化.通过自适应截割算法和路径优化技术,提升掘进机自动截割精度.系统依托边缘计算与云计算架构,优化数据处理效率,确保设备状态,巷道环境及作业人员的实时监测和远程控制.应用结果显示,15103轨顺综掘工作面巷道断面成型合格率提高至95%,生产效率提升20%,提高了掘进作业的智能化和自动化水平,降低了安全风险,为矿井智能化建设提供了有效技术支撑.

基于数字孪生的密云水库智慧化管理系统设计与应用研究

为提升密云水库战略水源地的综合管控能力,应对高水位运行,防洪减灾,生态保护及数据孤岛挑战,融合数字孪生,物联网,大数据等技术,构建水库全生命周期智慧平台迫在眉睫.通过"云-边-端"协同与多模型耦合,实现工程安全实时预警,防洪"四预"精准决策等核心功能,显著提升预警精度,决策与应急效率,为大型水库数字化映射,智能模拟与精准决策提供创新技术范式,支撑水利智慧化转型.