智能设备数字孪生应用 课件 8、数字孪生的技术架构.pptx

智能设备的数字孪生授课教师：卞化梅

数字孪生的技术架构基础技术：感知基础技术：网络3.13.23.3第三章数字孪生的基础技术

数字孪生的技术架构3.1

学习目标●掌握数字孪生的技术架构●掌握传感器性能指标及其发展趋势●掌握无线传感器网络的特点●掌握基于行业现场网的组网技术和基于SLA服务的QoS保障技术●能正确的描述数字孪生的技术架构●能正确说出传感器性能指标●培养学生对知识的联想能力●培养学生自学的方法与途径●思政目标：对数字孪生的技术架构整体的把握，重视无线传感器中数据安全问题，发展科技需要专研精神，需要工匠精神，引导学生形成正确的科技伦理和社会责任感。知识目标能力目标素养目标

知识回顾知识回顾：数字孪生主要赋能与全生命周期管理哪些阶段？

知识回顾（1）研发设计阶段（2）在生产制造阶段（3）市场营销阶段（4）运营支持阶段

3.1数字孪生的技术架构数字孪生技术是指通过建立数字模型来模拟现实世界中的物体、系统和流程，以实现全方位的监测和优化，除了基本的监控功能，如对物理系统进行健康状态检查、故障预测、故障定位、系统优化、提升适应环境的能力等。3.1.1数字孪生技术定义

思考讨论要实现数字孪生，需要哪些技术？感知数据数字孪生技术网络计算可视化建模应用3.1数字孪生的技术架构

3.1.2数字孪生涉及的技术数字孪生技术通过构建物理对象的数字化镜像，描述物理对象在现实世界中的变化，模拟物理对象在现实环境中行为和影响，以实现状态监测、故障诊断、趋势预测和综合优化。对物理对象实现数字化镜像需要物联网感知、网络、建模、仿真、虚拟现实等基础支撑技术通过平台化的架构进行融合，搭建从物理世界到孪生空间的信息交互闭环。其中物联网感知、网络是数字孪生物理对象实现数字化镜像的基础技术，建模、仿真、虚拟现实等是数字孪生中物理对象实现数字化镜像的关键技术。3.1数字孪生的技术架构

数字孪生系统的技术架构应包含四个实体层级，自下而上分别为：1.数据采集与控制实体2.数字孪生核心实体3.用户实体4.跨域实体数字孪生技术架构体系3.1数字孪生的技术架构

根据技术架构，对比每层的功能和技术有哪些？3.1数字孪生的技术架构

（1）数据采集与控制实体数据采集与控制实体层主要包括了数据采集子实体和对象控制子实体，其中数据采集子实体覆盖了感知、数据预处理和标识等技术，对象控制子实体覆盖了对象控制、标识等技术。数据采集与控制实体主要承担了孪生体与物理对象之间的上行感知数据的采集和下行控制指令的执行。3.1数字孪生的技术架构

（2）数字孪生核心实体数字孪生的核心实体层是指数字孪生技术依托通用支撑技术，而这些通用支撑技术主要包括云计算、大数据、人工智能、边缘计算、区块链等，通过通用技术去支撑运行管理子实体、应用与服务子实体、资源访问与交互子实体。应用于服务子实体主要采用仿真技术、报告生成、服务支持和分析计算，资源访问和交互实体主要包括资源接口、互操作、访问控制和即插即用，实现模型构建与融合、数据集成、仿真分析、系统扩展等功能，这些功能也是生成孪生体并拓展应用的主要载体。3.1数字孪生的技术架构

（3）用户实体用户实体层以可视化技术和虚拟现实技术为主，来实现人机交互的职能。其中可视化技术主要采用HTML和Web技术，虚拟现实技术主要采用AR和VR。（4）跨域实体跨域实体承担各实体层级之间的数据传输、数据转换和安全保障等职能。3.1数字孪生的技术架构

技术架构层级采用技术功能数据采集与控制实体采集：感知、数据预处理和标识控制：对象控制、标识上行感知数据的采集和下行控制指令的执行数字孪生核心实体云计算、大数据、人工智能、边缘计算、区块链模型构建与融合、数据集成、仿真分析、系统扩展用户实体可视化技术和虚拟现实技术人机交互跨域实体——数据传输、数据转换和安全保障3.1数字孪生的技术架构

谢谢观看！授课教师：卞化梅