基于数字孪生的船闸安全智慧管理方法

船闸承担着防洪和通航等重大任务。传统的船闸安全管理方法实时性、直观性不足，且对于危险的响应速度存在明显的滞后现象，难以满足船闸现代化运维管理要求。基于数字孪生概念，提出利用大数据、人工智能等技术，构建船闸安全管理智慧解决方案。并在此基础上开发基于数字孪生的船闸安全智慧管理系统，旨在提高船闸安全管理的智慧化水平。     

基于多源异构模型和数字孪生的船舶运动仿真

随着科学的发展,船舶运动仿真系统也趋于复杂化,以往的建模与仿真手段难以满足智能船舶数字化的发展需要,利用多源异构建模协同仿真技术与数字孪生技术能够解决复杂系统仿真困难的问题。本文剖析当下国内外多源异构建模协同仿真技术和数字孪生技术,设计多源异构建模方法和协同仿真系统,提出基于数字孪生技术的船舶运动仿真设计框架和关键技术,为船舶运动的数字化研究提供借鉴和参考。     

航电枢纽施工三维动态可视化系统设计与实现

针对航电枢纽施工动态管理的特点,基于数字地形构建原理,运用CityEngine技术,构建航电枢纽研究区段的数字地形和三维水工建筑物,提出三维场景融合方法。基于ArcSDE+SQL Server空间数据库技术,以内部代码和用户标识码为公共数据项,将属性数据与空间数据进行连接,建立三维场景动态展示方法,完成航电枢纽施工过程三维动态可视化仿真,设计工程施工三维动态展示与施工过程信息同步更新机制,实现航电枢纽施工动态可视化管理。基于建立的系统功能框架,以依兰航电枢纽施工管理为例,开发施工动态三维可视化管理系统,为航电枢纽工程施工可视化、精细化管理提供技术支持。     

基于BIM+理论的船闸工程建设新模式

在BIM技术运用的基础上,运用系统工程理念,首次提出BIM+理论进行船闸工程的建设。通过BIM技术与3D打印、三维水流数值模拟、互联网等技术的有机结合,进行船闸工程的规划分析、设计优化、施工组织及运维管理等工作,实现了基于BIM+理论的船闸工程建设新模式。工程实践表明,该模式简单高效,破解了船闸工程复杂结构建设的难题,具有广阔的应用前景,可为类似工程提供理论指导与技术借鉴。     

基于BIM的航道工程多源测量数据集成技术

针对航道工程多源测量数据的集成问题,提出一种基于BIM技术的集成方法。通过技术路线设计、工程案例分析,阐述BIM技术在航道工程多源测量数据集成的具体实施步骤。以长江下游某航道整治工程为例,研究在航道工程中基于BIM技术的多源测量数据集成方法,真实显现航道现状三维地貌。结果表明BIM技术集成方法具有优越性,可为数字航道建设提供参考依据。     

BIM技术在船闸金属结构全生命周期中的应用

针对船闸金属结构在设计、施工、运维全生命周期中的特点,结合大源渡二线船闸等湘江沿线大型船闸实例,基于BIM技术,对方案设计、计算分析、优化设计、施工图设计、可视化技术交底、施工可视化指导、现场安装施工模拟、成本精确计量、运维数据资料管理、3D指导与学习管理和设施维护管理等方面进行探索与论述。结果表明:在船闸金属结构全生命周期过程中,BIM技术可以实现数据信息的共享与充分利用,对于提高设计、施工、运维管理信息化水平,降低成本,提高效率与质量,提升企业的竞争力,具有广泛的应用价值。     

船舶编队过闸航行三维实时仿真

多船编队自动协同过闸是一种能深入挖掘船闸通航潜能、保障航行安全的航运新模式。为评估和验证船舶编队过闸航行控制效果,研发了一种船舶编队过闸航行三维实时仿真系统。首先,设计了船舶编队过闸航行三维仿真系统分布式架构,结合船闸水域卫星图并利用映射技术构建了船闸水域场景地形,制作了基于Unity的船闸水域三维仿真静态和动态场景。其次,采用动态和静态模型相结合方式构建了船闸运行系统,并根据船舶自身尺度和船闸宽度等条件实时计算船舶编队状态,实现了船舶纵向、横向编队全过程三维实时动态仿真。最后,以船舶自适应巡航编队航行和多船双向编队过闸航行为验证实例,对船舶编队过闸航行三维实时仿真系统分别进行了验证,结果表明本系统能实时动态模拟船舶编队过闸全过程,并准确计算船舶编队过闸航行状态,可为未来实现船闸水域船舶编队航行提供重要的基础平台支撑。     

BIM技术在航道基地码头工程装卸工艺仿真模拟中的应用研究

近年来,BIM技术不断被应用到港口码头的设计施工和运维管理中,获得了一定的成果。利用BIM技术对码头装卸工艺流程进行三维可视化仿真模拟可以更直观地表达设计意图。本文阐述了各类航道基地码头的装卸工艺流程,提供了基于BIM技术的装卸工艺仿真技术路线,解决了基于Navisworks的多源数据整合技术问题,详细介绍了animator工具的功能特点,最终实现了对航道基地码头的装卸工艺流程的仿真模拟。     

《水运工程设计信息模型应用标准》及其在船闸设计中的应用

为提升船闸工程信息模型应用水平,提高信息的利用效率和效益,在《水运工程设计信息模型应用标准》基础上,细化并编制了满足标准要求的船闸工程BIM设计细则,根据应用实践建立了船闸工程BIM设计总体实施流程。以某船闸工程为例,对信息模型的层级组织、模型内容、协同设计、分类编码、模型存储和成果交付等进行了实践,验证了基于标准的实施工作流程的可行性和标准在船闸工程BIM设计的适用性。结果表明,《水运工程设计信息模型应用标准》可以规范船闸工程BIM设计,提升设计成果质量、实现数字化交付和应用,也为船闸工程BIM技术实施和数字孪生建设提供了参考。     

船体结构数字孪生技术及应用

数字孪生技术可真实复刻物理实体至数字空间进行虚实映射，其框架包括物理世界、数字世界、孪生数据池、服务应用和数据连接等五个维度。船体结构数字孪生即在数字世界中建立载荷物理场与结构孪生体并实时获取结构响应状态，可从设计仿真、生产制造和航行运维三个阶段探讨应用方向。本文针对模型降阶技术，基于本征正交分解法对船体结构位移场矩阵计算得到正交基底，截取主要成分构建低阶方程组，可快速求解得到降阶模型在各工况下的位移推算值。本文方法与传统有限元结果吻合较好，计算效率大幅提升，可实现船体结构响应的实时分析，为构建船舶数字孪生体提供基础支撑。     

基于流凌演进数值模拟的可视化方法

针对流凌演进三维可视化技术在冰冻河流可视化仿真方面不足的问题，结合MIKE21与ArcGIS软件，提出一种基于流凌演进数值模拟结果的可视化方法。通过模型构建、网格划分、边界条件确定，开展流凌演进数值模拟与分析，建立面向可视化的流凌演进数值模拟结果提取方法，实现流凌演进三维可视化仿真场景与数值模拟的可视化数据融合。基于空间数据库与属性数据库，建立的流凌演进仿真模拟系统，可全方位展示流凌演进过程中地形、水流、堤防结构物等仿真模拟结果。     

BIM技术在陆运河船闸工程质量管理中的应用

针对工程质量要求高、工程量大等特点,项目部建立船闸三维可视化模型,通过三维模型进行图纸审查及三维技术交底,之后将建好的三维模型导入到广联达BIM5D施工管理平台,将三维模型与进度计划、工程量清单关联生成5D模型。结合广联达BIM5D软件对现场施工质量进行跟踪管理。陆运河船闸工程成功的运用BIM技术提高了工程质量。     

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。     

基于生命周期的船闸在线运维管理系统研究

针对船闸机电设备在设计、施工和运维过程中的特点,本文提出了基于生命周期的船闸在线运维管理系统。该系统以设计期建立的信息模型（BIM）为指导,以运行期的在线监测和信息管理系统为基础,运用生命周期管理方法,实现设计阶段方案分析核算、建设阶段可视化交底和运行阶段的各类数据分析。在目前西江流域已建设的船闸应用表明：在船闸机电设备生命周期过程中,可实现建设、运维一体化衔接。系统对于提高设计、运维质量和效率,降低运维的成本,具有广泛的应用价值。     

航电枢纽全视景三维模型构建方法

针对航电枢纽全视景可视化仿真,基于数字高程模型构建、参数化实体建模原理,运用GIS三维可视化技术,提出航电枢纽三维模型构建方法、数字地形系统搭建方法和多坐标系统模型耦合方法。基于ArcGIS Engine二次开发技术、空间数据库技术以及数据库连接及应用技术,完成全视景动态虚拟现实系统构建技术研究。利用本方法搭建依兰航电枢纽全视景动态虚拟现实系统,实现航电枢纽全视景动态管理,验证方法的可行性。     

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。     

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BIM技术的船闸工程施工项目管理

BIM技术在建筑行业中可应用于设计、施工和运维等所有阶段。主要通过工程项目管理方式得以实施,是实现施工建造信息化管理的重要手段。本文结合船闸工程的施工管理,通过BIM技术实现了船闸工程各参建单位的信息共享,使船闸工程项目管理水平实现了质的跨越。     

高桩码头BIM孪生建模及有限元模型转换方法研究

在智慧港口建设的背景下，BIM技术对港口数字化转型的推动作用愈发显著，建立码头基础设施的数据底盘，以此为载体实现码头基础设施数字孪生多维应用。为探究高桩码头数字化管理及孪生应用的有效方法，基于Revit软件及其二次开发技术，根据高桩码头结构特点，提出衔接BIM模型和有限元模型的孪生建模方法，建立高桩码头BIM模型；开发高效的模型转换程序，准确生成高桩码头有限元模型，并通过案例应用，验证了建模方法及转换过程的合理性和正确性。     

船闸工程金属结构模块设计BIM技术应用

传统的船闸工程金属结构研发设计方法存在周期长、质量控制难等不足，在一定程度上制约了其行业水平发展。融合BIM技术、参数化技术和数据库技术，实现了船闸工程金属结构模块设计。作为模块设计的核心功能，参数化驱动设计、三维-二维关联设计功能是对船闸工程金属结构设计技术的革新，完善了船闸金属结构设计技术体系，大幅提高了设计成果质量和工作效率。基于知识工程和专家系统的船闸金属结构设计数据库贯穿船闸工程金属结构的全生命周期，具有资源共享、继承性强等特点，对推动知识流动和技术创新平台具有重要的作用和意义。