基于数字孪生的测试场景架构及应用研究

虚拟测试场景在智能船舶评估中占有重要地位,数字孪生技术能够对现实环境进行描述、预测,实现智能现实环境与虚拟场景的交互映射。本文探索如何将数字孪生应用于智能船舶虚拟测试,构建船舶和环境数字孪生体来实现船舶在现实环境中如何获取数据、在哪获取数据,获取何种数据映射到虚拟测试场景中,并寻求更为准确的参数。初步构建出基于数字孪生的船舶虚拟测试场景架构,基于该架构进行虚拟测试前后以及船舶远程操作时延优化应用,该架构具有一定的有效性和可靠性。基于数字孪生技术能够提高智能船舶虚拟测试系统的效率和操作精度,增强实验结果的可靠性。     

基于数字孪生的舰船上层建筑运维系统

以降低舰船运行故障为目的,设计基于数字孪生的舰船上层建筑运维系统。该系统利用数据采集层内传感器数据采集模块采集舰船上层建筑设备基本数据和运行数据,得到舰船上层建筑设备中控数据,通过报文解析后,将其存储到MySQL数据库内;数字孪生层通过调取MySQL数据库舰船上层建筑设备中控数据,构建数字孪生体后,利用其模拟舰船上层建筑设备生产和同步虚拟运行后,得到舰船上层建筑设备实时虚拟运行数据,并将其传输到业务逻辑层内;业务逻辑层对实时虚拟运行数据进行预处理后,通过映射驱动将其传输到故障诊断模块内,该模块使用基于规则变量分析的舰船上层建筑故障诊断方法得到舰船上层建筑设备实时运行故障状态,并将故障状态信息传输到展示层内;展示层利用基础管理、数据统计和检测维保等功能实现舰船上层建筑运维。实验表明,该系统运行较为稳定,可精准诊断舰船上层建筑设备故障诊断,并为用户提供设备运维视情优先级。     

基于Unity 3D的集装箱码头数字孪生系统设计

为了实现对自动化码头设备运行状态、堆场集装箱布局、码头作业计划等内容进行远程实时可视化监控和管理,基于Unity 3D软件,设计开发集装箱码头数字孪生系统。利用三维建模软件,构建1:1比例的港口起重机三维模型,并将模型导入Unity 3D软件中。利用上述模型和其他港区设备、环境模型,搭建1:1比例的集装箱码头虚拟三维场景;运用C#语言编写数据通信和设备驱动等程序,实现虚拟集装箱码头同步运行。经测试表明,该系统可以实时采集码头相关数据,并驱动虚拟集装箱码头中的设备模型同步运行,实现集装箱码头的数字孪生。     

数字孪生技术在船舶全生命周期的应用架构

详细介绍数字孪生技术的发展历史和概念内涵。将包括物理实体、虚拟模型、服务系统、孪生数据和链接的五维应用模型与船舶全生命周期管理相结合,提出基于数字孪生的船舶全生命周期应用架构。针对船舶研制阶段和营运阶段,提出适用的数字孪生应用框架。为船舶的智能化发展和数字孪生技术在船舶行业的应用提出建议。     

基于OPC UA技术的T型梁焊接机器人在线监测系统

针对薄板分段车间的焊接装备复杂化程度高、焊接作业监控困难、焊接信息反馈不及时等问题，研究薄板分段车间T型梁焊接机器人的工艺流程和工艺参数，开发一种基于对象链接与嵌入过程控制的统一架构[OLE（Object Linking and Embedding）for Process Control Unified Architecture，OPC UA]技术的T型梁焊接机器人在线监测系统。该系统主要对T型梁焊接机器人的生产进度、设备运行状态和中间产品质量等进行在线监测，实现数据实时采集和生产过程监控与分析等功能，可消除设备之间的信息孤岛现象，实现车间生产透明化，提高生产效率，确保焊接质量。     

基于数字孪生的船闸信息管理方法

针对当前船闸在运维管理过程中存在实时性与直观性不足的问题,建立一种新的基于数字孪生的船闸信息管理方法。运用BIM技术与WebGL技术,提出船闸三维数字信息化场景构建方法。通过分析船闸多源化异构数据实体关系,构建船闸多源异构数据库。基于建立的三维模型场景与多源异构数据库,制定一种三维虚拟仿真场景与多源异构数据库相互调用机制,基于B/S架构,研发基于数字孪生体的船闸BIM数字档案管理平台,实现船闸全景漫游、空间网格管理、档案信息查看、实时仿真互动等功能,为船闸运维管理的数字化、网络化与智能化提供技术支持,提升船闸管理水平。     

客货滚装港口数字孪生智慧运作模式

鉴于智慧港口“人-机-物”高度密集、自动化信息化要求较高和信息物理融合需求强的特性,结合客货滚装智慧港口的规划、建设与运维,开展客货滚装港口数字孪生智慧运行模式研究。提出客货滚装港口数字孪生的系统组成及其运行机制;制定客货滚装数字孪生港口的系统架构。该架构融入BIM技术,能够利用BIM的信息模型、模型应用与业务流程信息管理的全寿命周期管控特点,实现港口数字化和智能化运作;给出客货滚装数字孪生港口智能决策的方案,实现安检计重、船舶配载和票务的三位一体智能管控,能够为客货滚装智慧港口建设及其系统开发提供参考。     

基于数字孪生的舰船动力系统智能运维技术北大核心CSCD

[目的]为提高舰船动力设备的可靠性并降低维护成本,研究基于数字孪生的舰船动力系统智能运维技术及实现方法。[方法]首先,根据模块功能及结构体系需求,建立数字孪生特征的动力系统智能运维架构;然后,通过工况标杆库建立、控制参数智能寻优以及运行自优化,实现基于综合平稳度的智能控制技术;最后,根据基于知识、基于模型及基于大数据驱动的故障诊断方法,实现复杂系统综合故障诊断技术,形成以数字孪生为技术特征的动力系统智能运维体系。[结果]动力系统智能运维平台的应用案例验证了实现智能控制、故障诊断功能的可行性。[结论]研究成果可为舰船智能机舱的研究和设计提供参考。     

煤炭港口数字孪生系统构建及应用

针对当前煤炭港口数字化转型相关研究及实践中存在的技术应用场景比较单一、对全链条全场景覆盖度不够、子系统存在信息孤岛等问题,进行煤炭港口数字孪生系统构建及应用研究。基于对煤炭港口场景的深入了解和运营实践,采用物联网、系统仿真等关键技术,在已有研究的基础上实现数据标准化和接口标准化,提出涵盖全要素、全流程、全场景的煤炭港口数字孪生架构和五维模型。依托某煤炭港口进行应用,系统实现了全面准确反映港口运营情况、规避煤炭自燃安全隐患、大幅提升运营效率的目标。     

基于数字孪生的舰船蒸汽动力总体模型框架研究

[目的]为了实现舰船蒸汽动力系统的数字化、网络化和智能化,提出一种总体数字孪生模型应用体系。[方法]从物理对象、过程要素、生命周期及虚拟空间这4个维度,提出基于数字孪生的舰船蒸汽动力系统总体“四维思想模型”,并创建总体全生命周期的“五阶体系模型”,涵盖概念论证、系统设计、总装建造、试验试航及运维保障这5个典型的阶段。通过引入大数据、物联网、云计算、人工智能和基于模型的系统工程等先进技术,形成由物理层、接口层、数据层、模型层、调度层、功能层及应用层组成的舰船蒸汽动力系统总体数字孪生“7层架构模型”。[结果]舰船蒸汽动力系统虚拟设计分析及试验平台的验证结果表明,数字孪生体系框架可以有效支撑系统方案设计、操作运行分析及试验方案评估,从而实现舰船全生命周期中物理空间与虚拟空间的交互协同。[结论]研究成果可为舰船蒸汽动力系统的总体数字化设计提供参考。     

对我国数字化修船发展的探讨

为实现我国修船业的跨越式发展，我国修船业应加大科技投入，大力推进数字化修船技术，推进船舶改装设计、测试与试验、维修装备、生产过程和管理的数字化，建设我国船舶行业公共物流信息系统平台，提高修船业的竞争力。     

数字化造船系统研究

文章介绍了数字化造船技术、数字化造船系统及其框架,以及数字化造船系统中各个分系统的主要内容和关键技术.     

船舶数字交通介绍

在“数字交通”时代,航行船舶需要了解可能到达地方的距离;需要了解在海图上的位置;需要了解周边船舶的船名、航行状况等信息;需要了解与它船的距离;还需要有自动导航、避碰系统;通信及信息交换系统等。船舶自动识别系统、船载航行数据记录仪、电子海图的使用有助于加强海上生命安全、提高航行的安全性和效率以及对海洋环境的保护。     

美国海军数字化转型战略综述

本文针对美国海军数字化转型战略进行综述性研究,总结美国防部为推进数字化转型制定的顶层设计框架,梳理了美国海军在该框架下推进数字化转型的具体举措,并分析了美国海军面向未来的数字化建设发展规划.     

基于数字孪生的船舶预测性维护系统

针对造船技术和需求的发展，使得船舶维护面临着成本不断上升的问题，提出面对高端复杂船舶采用数字孪生技术进行预测性维护。在研究了数字孪生预测性维护模型模型基础上，将其分为创建数字孪生体、数据获取、数据预处理、模型训练、故障预测与诊断和设备维护六个阶段，并分别介绍了各阶段的主要任务和技术。最后分析总结了进行数字孪生船舶预测性维护难点及发展路径。     

数字阵列在实时信号处理中的研究

在海上舰船雷达信号实时处理系统中,数字阵列信号处理技术由于其具有对雷达信号的多通道、多任务并行处理能力而得到较为广泛的应用,但是其在信号处理过程中的任务分解及流水作业还存在需要克服的难题。本文提出一种基于DSP的分布式数字阵列信号异步处理结构,对雷达信号的多通道并发以及同一通道内的流水作业均采用并行技术进行数据的划分及处理,最后基于分布式DSP完成算法的仿真设计,结果表明在实效性能上有较大的提高。     

以原有的数字生产地图为基础的地理信息系统建库

传统的数字生产地图是以出图为最终目的,而随着我国信息产业化进程的加快,地理信息系统的发展及其在各个领域的广泛应用,越来越多的用户要求实时提供多种空间和动态的地理信息。而以原有的数字生产地图为基础的地理信息系统入库是解决这一问题的最佳途径。     

基于数字信号处理实现VOX技术

介绍一种用数字方式实现VOX功能的方法。根据语音信号的特征及短时分析技术,利用语音信号能量和过零率相结合检测方法,可有效进行有声/无声判断。根据所述检测原理和实现方法,进行了不同信噪比条件下的仿真分析。经过实际应用测试,该系统易于实现,实时性好。     

对海事船舶数字化管理的一点认识

对海事船舶进行数字化管理是“数字海事”的组成部分,可以促进管理的规范化,提高管理水平。笔者从数字管理系统入手,对其管理应用作了概要的分析介绍。     

基于数字化造船的生产设计方法研究

分析了传统船舶设计基本特征,结合数字化造船设计特点和实施数字化造船生产设计实践,提出了基于数字化造船为基本特征的船舶生产设计体系,以此为基础进一步探讨数字化生产设计中标准体系的需求和标准体系的构建,研究探讨规范数字化造船生产设计体系。