Page 142 - 水利工程技术发展与实践探究

水利工程技术发展与实践探究
Exploration into the Development and Practice of Water Conservancy Engineering Technology

从产品全寿命周期的角度来看，数字孪生技术可以在产品的设计研发、生产
制造、运行状态监测和维护、后勤保障等产品的各个阶段对产品提供支撑和指导。
在产品设计阶段，数字孪生技术可以将全寿命周期的产品健康管理数据的分析结

果反馈给产品设计专家，帮助其判断和决策不同参数设计情况下的产品性能情况，
使产品在设计阶段就综合考虑了后续整个寿命周期的发展变化情况，获得更加完
善的设计方案。在产品生产制造阶段，数字孪生技术可以通过虚拟映射的方式将
产品内部不可测的状态变量进行虚拟构建，细致地刻画产品的制造过程，解决产

品制造过程中存在的问题，降低产品制造的难度，提高产品生产的可靠性。产品
运行过程中，数字孪生技术可以全面地对产品的各个运行参数和指标进行监测和
评估，对系统的早期故障和部件性能退化信息进行丰富地反馈，指导产品的维护

工作和故障预防工作，使产品能够获得更长的寿命周期。后勤保障过程中，由于
有多批次全寿命周期的数据作支撑，并通过虚拟传感的方式能够采集到反映系统
内部状态的变量数据，产品故障能够被精确定位分析和诊断，使产品的后勤保障
工作更加简单有效。通过将数字孪生技术应用到产品的整个生命周期，产品从设
计阶段到最后的维修阶段都将变得更加智能有效。

以卫星的监测、优化、管理和控制为例，基于遥感数据深度融合技术和系统
动态实时建模和评估技术，能够通过卫星近实时遥测数据在地面站构建卫星的数
字孪生体，实时反映卫星的健康状态并预估卫星各系统、各部件的使用寿命，在

丰富的传感信息和基于数学模型的感知信息增强的基础上，对卫星状态进行全面
深入的分析和计算，呈现给使用者全面而又细致入微的卫星状态监测接口，使使
用者对卫星当前的健康状态具有深刻细致的理解，同时还可以优化卫星的调度管
理和控制，实现卫星使用寿命的延长。该实例是对数字孪生技术在产品运行状态
监测和维护阶段的一个实例化应用，卫星实体和卫星虚拟映像之间的精确匹配是

整个技术体系的核心。数字孪生的实现主要依赖于以下几方面技术的支撑：高性
能计算、先进传感采集、数字仿真、智能数据分析、V Ｒ呈现，实现对目标物理
实体对象的超现实镜像呈现。通过构造数字孪生体，不仅可以对目标实体的健康

状态进行完美细致的刻画，还可以通过数据和物理的融合实现深层次、多尺度、
概率性的动态状态评估、寿命预测以及任务完成率分析。数字孪生体以虚拟的形
式存在，不仅能够高度真实地反映实体对象的特征、行为过程和性能，如装备的
生产制造、运行及维修等，还能够以超现实的形式实现实时的监测评估和健康管理。

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