Page 237 - 水利工程管理的现代化发展及方向

第八章 水利工程创新技术的应用

界里呈现物理实体的真实状况。数字孪生的反馈源主要依赖于各种传感器，如压

力、角度、速度传感器等。数字孪生的自我学习（或称机器学习）除了可以依赖
于传感器的反馈信息，也可以是通过历史数据，或者是集成网络的数据学习。后
者常指多个同批次的物理实体同时进行不同的操作，并将数据反馈到同一个信息
化平台，数字孪生根据海量的信息反馈，进行迅速地深度学习和精确模拟。

（二）数字孪生的内涵
数字孪生的概念最早提出是用来描述产品的生产制造和实时虚拟化呈现，但

受限于当时的技术水平，该理念没有获得足够的重视。随着传感技术、软硬件技
术水平的提高和计算机运算性能的提升，数字孪生的理念得到了进一步发展，尤
其是在产品、装备的实时运行监测方面。
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，使用

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