智能设备数字孪生应用 课件 12、数字孪生的关键技术--建模.pptx

智能设备的数字孪生授课教师：卞化梅

关键技术：建模关键技术：仿真关键技术：虚拟现实技术4.14.24.3第四章数字孪生的关键技术关键技术：增强现实技术4.4

关键技术：建模4.1

●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：熟悉国内数字孪生建模平台厂家，了解我国智能出哪些虚拟现实技术的输入输出设备。学习目标知识目标●掌握模型的基本概念和基本步骤；●掌握仿真的基本概念；●掌握虚拟现实技术的特征、分类和原理；●掌握增强现实技术的应用。●能清楚建模的基本步骤；●能选择不同场景使用不同的仿真工具；●能区分虚拟现实技术的类别。能力目标素养目标

知识回顾知识回顾：有几种行业现场网的组网技术？

知识回顾（1）基于行业现场网的组网技术（2）基于SLA服务的QoS保障技术

4.1关键技术：建模下面两张图片是什么？请同学们讨论模型

4.1关键技术：建模数字孪生的基础技术感知和网络，他们是完成数字孪生的数据采集、检测、传输等环节。数字孪生的关键技术建模、仿真、虚拟现实和增强现实技术等，是完成数字孪生的物理实体的信息建模到数字孪生中，精确模拟物理实体的各种形态并进行预测和优化，是现实虚拟系统的关键技术。关键技术建模仿真虚拟现实增强现实

4.1关键技术：建模数字孪生的建模是将物理世界的对象数字化和模型化的过程。它的主要作用是通过建模将物理对象表达为计算机和网络能识别的数字模型，将物理世界或问题的理解进行简化和模型化。

4.1关键技术：建模如何来理解数字孪生的建模？数字孪生模型构建是在数字空间实现物理实体及过程的属性、方法、行为等特性的数字化建模。模型构建可以是“几何-物理-行为-规则”多维度的，也可以是“机械-电气-液压”多领域的。

4.1关键技术：建模模型：指通过主观意识借助实体或者虚拟表现，构成客观阐述形态结构的一种表达目的的物件。4.1.1模型的基本概念模型的构成：模型构成主要分为实体模型和虚拟模型。实体模型从表现形式分为静模、助力模型、动模。虚拟模型主要分为虚拟静态模型、虚拟动态模型、虚拟幻想模型。实体模型虚拟模型

4.1关键技术：建模模型的分类数学模型数学模型主要是指用数学语言描述的一类模型，用来描述系统要素之间以及系统与环境之间关系的数学表达式。物理模型也称实体模型，以实体或者图形直观地表达对象特征所得模型成为物理模型，物理模型是根据一定的规则对系统进行简化、描述或按照一定比例放大、缩小而得到的仿制品，一般情况下要求物理模型与实体高度相似，能够逼真地描述物理实体的原型。物理模型主要分为实物模型和类比模型。物理模型

4.1关键技术：建模数字孪生的模型数字孪生模型是对实体产品、生产流程或产品使用的一种智能化和虚拟化的表示（或模型）。智能化是指事物在网络、大数据、物联网和人工智能等技术的支持下，所具有的能动地满足人的各种需求的属性。数字孪生的模型主要是指物理模型。

问题思考●建模的基本步骤是什么？

4.1关键技术：建模数字孪生对物理对象建模一般需要包含四个步骤，首先进行模型抽象，然后模型表达、模型构建、最后模型运行。4.1.2建模的基本步骤

4.1关键技术：建模其中模型抽象是实现对物理对象的特征抽象；模型表达则是对抽象后的信息进行描述；模型构建表示采用模型构建工具实现模型的校验、编排等；模型运行指在提供的虚拟环境中运行模型。

4.1关键技术：建模模型实现方法主要涉及建模语言和模型开发工具等，其中最为关键的是如何从技术上实现数字孪生的模型。数字孪生中建模是根据不同的使用场景所建模采用技术群是不一样的，目前数字孪生主要使用场景有IT、运营技术或操作技术（OT）、通信技术（CT）等。4.1.3建模的实现方法数学孪生使用场景ITOTCT

问题思考场景的建模语言有哪些？

问题思考●在不同领域中采用不同领域的技术群，在数字孪生中常见建模语言方面主要有AutomationML、Modelica、SysML、UML、XML等。

4.1关键技术：建模在IT领域中建模主要集中为两个场景，物联网设备建模和数字孪生城市建模，在物理网设备建模中主要由大的平台厂家在进行推荐，实现物联网设备数据的平台呈现，在描述层面，大多采用json、xml等语言进行描述，自定义架构，并采用MQTT，COAP等应用传输协议进行虚实系统交互。1.在IT场景中建模的实现方法

4.1关键技术：建模如：阿里云IoT是针对物联网领域推出的一站式物联网解决方案。如：百度AIoT平台它可以支持各种硬件终端接入，提供实时数据处理和可视化分析，同时还提供智慧家居、智能医疗等多种行业解决方案。

4.1关键技术：建模如：腾讯云IoT，它提供了多种协议接入，支持大数据分析以及机器学习等技术，