智能設(shè)備數(shù)字孿生應(yīng)用 課件 8、數(shù)字孿生的技術(shù)架構(gòu)

智能設(shè)備的數(shù)字孿生授課教師：卞化梅數(shù)字孿生的技術(shù)架構(gòu)基礎(chǔ)技術(shù)：感知基礎(chǔ)技術(shù)：網(wǎng)絡(luò)3.13.23.3第三章

數(shù)字孿生的基礎(chǔ)技術(shù)數(shù)字孿生的技術(shù)架構(gòu)3.1學(xué)習(xí)目標(biāo)●掌握數(shù)字孿生的技術(shù)架構(gòu)●掌握傳感器性能指標(biāo)及其發(fā)展趨勢(shì)●掌握無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)●掌握基于行業(yè)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)的組網(wǎng)技術(shù)和基于SLA服務(wù)的QoS保障技術(shù)●能正確的描述數(shù)字孿生的技術(shù)架構(gòu)●能正確說出傳感器性能指標(biāo)●培養(yǎng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的聯(lián)想能力●培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)的方法與途徑●思政目標(biāo)：對(duì)數(shù)字孿生的技術(shù)架構(gòu)整體的把握，重視無線傳感器中數(shù)據(jù)安全問題，發(fā)展科技需要專研精神，需要工匠精神，引導(dǎo)學(xué)生形成正確的科技倫理和社會(huì)責(zé)任感。知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)素養(yǎng)目標(biāo)知識(shí)回顧知識(shí)回顧：數(shù)字孿生主要賦能與全生命周期管理哪些階段？知識(shí)回顧（1）研發(fā)設(shè)計(jì)階段（2）在生產(chǎn)制造階段（3）市場(chǎng)營銷階段（4）運(yùn)營支持階段3.1數(shù)字孿生的技術(shù)架構(gòu)數(shù)字孿生技術(shù)是指通過建立數(shù)字模型來模擬現(xiàn)實(shí)世界中的物體、系統(tǒng)和流程，以實(shí)現(xiàn)全方位的監(jiān)測(cè)和優(yōu)化，除了基本的監(jiān)控功能，如對(duì)物理系統(tǒng)進(jìn)行健康狀態(tài)檢查、故障預(yù)測(cè)、故障定位、系統(tǒng)優(yōu)化、提升適應(yīng)環(huán)境的能力等。3.1.1數(shù)字孿生技術(shù)定義思考討論要實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生，需要哪些技術(shù)？感知數(shù)據(jù)數(shù)字孿生技術(shù)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算可視化建模應(yīng)用3.1數(shù)字孿生的技術(shù)架構(gòu)3.1.2數(shù)字孿生涉及的技術(shù)數(shù)字孿生技術(shù)通過構(gòu)建物理對(duì)象的數(shù)字化鏡像，描述物理對(duì)象在現(xiàn)實(shí)世界中的變化，模擬物理對(duì)象在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中行為和影響，以實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷、趨勢(shì)預(yù)測(cè)和綜合優(yōu)化。對(duì)物理對(duì)象實(shí)現(xiàn)數(shù)字化鏡像需要物聯(lián)網(wǎng)感知、網(wǎng)絡(luò)、建模、仿真、虛擬現(xiàn)實(shí)等基礎(chǔ)支撐技術(shù)通過平臺(tái)化的架構(gòu)進(jìn)行融合，搭建從物理世界到孿生空間的信息交互閉環(huán)。其中物聯(lián)網(wǎng)感知、網(wǎng)絡(luò)是數(shù)字孿生物理對(duì)象實(shí)現(xiàn)數(shù)字化鏡像的基礎(chǔ)技術(shù)，建模、仿真、虛擬現(xiàn)實(shí)等是數(shù)字孿生中物理對(duì)象實(shí)現(xiàn)數(shù)字化鏡像的關(guān)鍵技術(shù)。3.1數(shù)字孿生的技術(shù)架構(gòu)數(shù)字孿生系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)應(yīng)包含四個(gè)實(shí)體層級(jí)，自下而上分別為：1.數(shù)據(jù)采集與控制實(shí)體2.數(shù)字孿生核心實(shí)體3.用戶實(shí)體4.跨域?qū)嶓w數(shù)字孿生技術(shù)架構(gòu)體系3.1數(shù)字孿生的技術(shù)架構(gòu)根據(jù)技術(shù)架構(gòu)，對(duì)比每層的功能和技術(shù)有哪些？3.1數(shù)字孿生的技術(shù)架構(gòu)（1）數(shù)據(jù)采集與控制實(shí)體數(shù)據(jù)采集與控制實(shí)體層主要包括了數(shù)據(jù)采集子實(shí)體和對(duì)象控制子實(shí)體，其中數(shù)據(jù)采集子實(shí)體覆蓋了感知、數(shù)據(jù)預(yù)處理和標(biāo)識(shí)等技術(shù)，對(duì)象控制子實(shí)體覆蓋了對(duì)象控制、標(biāo)識(shí)等技術(shù)。數(shù)據(jù)采集與控制實(shí)體主要承擔(dān)了孿生體與物理對(duì)象之間的上行感知數(shù)據(jù)的采集和下行控制指令的執(zhí)行。3.1數(shù)字孿生的技術(shù)架構(gòu)（2）數(shù)字孿生核心實(shí)體數(shù)字孿生的核心實(shí)體層是指數(shù)字孿生技術(shù)依托通用支撐技術(shù)，而這些通用支撐技術(shù)主要包括云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、邊緣計(jì)算、區(qū)塊鏈等，通過通用技術(shù)去支撐運(yùn)行管理子實(shí)體、應(yīng)用與服務(wù)子實(shí)體、資源訪問與交互子實(shí)體。應(yīng)用于服務(wù)子實(shí)體主要采用仿真技術(shù)、報(bào)告生成、服務(wù)支持和分析計(jì)算，資源訪問和交互實(shí)體主要包括資源接口、互操作、訪問控制和即插即用，實(shí)現(xiàn)模型構(gòu)建與融合、數(shù)據(jù)集成、仿真分析、系統(tǒng)擴(kuò)展等功能，這些功能也是生成孿生體并拓展應(yīng)用的主要載體。3.1數(shù)字孿生的技術(shù)架構(gòu)（3）用戶實(shí)體用戶實(shí)體層以可視化技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為主，來實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的職能。其中可視化技術(shù)主要采用HTML和Web技術(shù)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要采用AR和VR。（4）跨域?qū)嶓w跨域?qū)嶓w承擔(dān)各實(shí)體層級(jí)之間的數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和安全保障等職能。3.1數(shù)字孿生的技術(shù)架構(gòu)技術(shù)架構(gòu)層級(jí)采用技術(shù)功能數(shù)據(jù)采集與控制實(shí)體采集：感知、數(shù)據(jù)預(yù)處理和標(biāo)識(shí)控制：對(duì)象控制、標(biāo)識(shí)上行感知數(shù)據(jù)的采集和下行控制指令的執(zhí)行數(shù)字孿生核心實(shí)體云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、邊緣計(jì)算、區(qū)塊鏈模型構(gòu)建與融合、數(shù)據(jù)集