#筑梦现代化 共绘新图景——安徽担当# 【探秘郎溪“5G蓝莓” 种蓝莓也用上了高科技】
五十亩蓝莓，施一次肥需要几个人？答案是，一个人。打开手机，动动手指，就可以远程操作，精准施肥，这是郎溪“5G蓝莓”基地总经理梅伟的工作日常。
4月16日，“筑梦现代化 共绘新图景”集中采访团走进位于宣城市郎溪县十字镇施吴村的“5G蓝莓”基地。去年4月初栽下的蓝莓小苗，如今已长至半人高，今年惊蛰时节便成熟上市。
和过去地栽蓝莓不同，在这个基地，通过计算机采集基质培养料的各项数据，对每一棵蓝莓植株进行精准调控，盆栽蓝莓被智能水肥系统连接起来，遍布大棚的二十余个传感器和物联网设备，实时监测大棚气温、土壤湿度、水肥补给进度等数据。只需一部手机，就能照料大棚内4.7万盆蓝莓。梅伟透露，通过一系列精细化管理措施，使得蓝莓实现错季上市，大大提高经济效益。
据了解，作为安徽省首批数字乡村试点地区，郎溪县十字镇积极推动农村互联网建设，目前全镇已实现“5G”网络信号全覆盖，为数字化农业发展奠定坚实基础。（安徽之声记者吴晶晶）
五十亩蓝莓，施一次肥需要几个人？答案是，一个人。打开手机，动动手指，就可以远程操作，精准施肥，这是郎溪“5G蓝莓”基地总经理梅伟的工作日常。
4月16日，“筑梦现代化 共绘新图景”集中采访团走进位于宣城市郎溪县十字镇施吴村的“5G蓝莓”基地。去年4月初栽下的蓝莓小苗，如今已长至半人高，今年惊蛰时节便成熟上市。
和过去地栽蓝莓不同，在这个基地，通过计算机采集基质培养料的各项数据，对每一棵蓝莓植株进行精准调控，盆栽蓝莓被智能水肥系统连接起来，遍布大棚的二十余个传感器和物联网设备，实时监测大棚气温、土壤湿度、水肥补给进度等数据。只需一部手机，就能照料大棚内4.7万盆蓝莓。梅伟透露，通过一系列精细化管理措施，使得蓝莓实现错季上市，大大提高经济效益。
据了解，作为安徽省首批数字乡村试点地区，郎溪县十字镇积极推动农村互联网建设，目前全镇已实现“5G”网络信号全覆盖，为数字化农业发展奠定坚实基础。（安徽之声记者吴晶晶）
# 工厂运行状态下什么是“数字孪生” #
01
根据国际定义，数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。
简单来说，就是针对现实世界中的实体对象，在数字化世界中构建完全一致的对应模型，通过数字化的手段对实体对象进行动态仿真、监测、分析和控制。
数字孪生是源自工业界的概念，随着5G通讯、物联网、云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术的发展和广泛应用，数字孪生在理论层面和应用层面均取得了快速发展，逐渐延伸到智慧城市、智慧园区、智慧交通等应用领域。
我们先通过一个机械臂的运转视频感性认识一下。
以下介绍一些数字孪生在制造业的典型应用：
02
【数字孪生的关键特征】
1.多源异构数据融合
数据是数字孪生最核心的要素。它源于物理实体、运行系统、传感器等，涵盖仿真模型、环境数据、物理对象设计数据、维护数据、运行数据等，贯穿物理对象运转过程的始终。数字孪生体作为数据存储平台，采集各类原始数据后将数据进行融合处理，驱动仿真模型各部分的动态运转，有效反映各业务流程。所以，数据是数字孪生应用的“血液”，没有多元融合数据，数字孪生应用就失去了动力源。
2.数据驱动精准映射
数字孪生的主体是面向物理实体与行为逻辑建立的数据驱动模型，孪生数据是数据驱动的基础，可以实现物理实体对象和数字世界模型对象之间的映射，包括模型、行为逻辑、业务流程以及参数调整所致的状态变化等，实现在数字世界对物理实体的状态和行为进行全面呈现、精准表达和动态监测。
3.智能分析辅助决策
数字孪生的映射关系是双向的，一方面，基于丰富的历史和实时数据和先进的算法模型，可以高效地在数字世界对物理对象的状态和行为进行反映；另一方面，通过在数字世界中的模拟试验和分析预测，可为实体对象的指令下达、流程体系的进一步优化提供决策依据，大幅提升分析决策效率。
03
【工厂运行状态的实时模拟和远程监控】
对于正在运行的工厂，通过其数字孪生模型可以实现工厂运行的可视化。包括生产设备目前的状态，在加工什么订单，设备和产线的OEE、产量、质量与能耗等，还可以定位每一台物流装备的位置和状态。对于出现故障的设备，可以显示出具体的故障类型。华龙讯达应用数字孪生技术，在烟草行业进行了工厂运行状态的实时模拟和远程监控实践，中烟集团在北京就可以实现对分布在各地的工厂进行远程监控。海尔、美的在工厂的数字孪生应用方面也开展了卓有成效的实践。
04
【生产线虚拟调试】
虚拟调试技术在数字化环境中建立生产线的三维布局，包括工业机器人、自动化设备、PLC和传感器等设备。在现场调试之前，可以直接在虚拟环境下，对生产线的数字孪生模型进行机械运动、工艺仿真和电气调试，让设备在未安装之前已经完成调试。
应用虚拟调试技术，在虚拟调试阶段，将控制设备连接到虚拟站/线；完成虚拟调试后，控制设备可以快速切换到实际生产线；可随时切换到虚拟环境，分析、修正和验证正在运行的生产线上的问题，避免长时间且昂贵的生产停顿。
虚拟调试技术对企业的价值体现在：早期验证优化研发+工艺+制造的可行性，减少物理样机投入成本；减少去用户现场做机器人调试时间和出错率，节约出差成本；虚实融合后为整个工厂的数字孪生打好基础，工厂建成之后可以与SCADA系统融合，打造基于三维模型的可视化监控系统，实现工厂的数字孪生。
05
【机电软一体化复杂产品研发】
对于高度复杂的机电软一体化产品，可以在研发阶段通过构建产品的数字孪生模型，并通过工程仿真技术的应用加速产品的研发,帮助企业以更少的成本和更快的速度将创新技术推向市场。运用数字孪生技术，能够综合利用结构、热学、电磁、流体和控制等仿真软件进行单物理场仿真和多场耦合仿真，对产品进行设计优化、确认和验证，还可以构建精确的综合仿真模型来分析实际产品的性能，实现持续创新。通过结合创成设计技术(Generative Design)、增材制造技术、半实物仿真技术，可以显著缩短产品上市周期。
西门子公司紧跟德国工业4.0和智能制造的发展趋势，近年来高度重视数字孪生技术的研究与应用探索，通过最近两年时间的研发，已经把数字孪生融入到其数字化战略中去，并深入到解决方案中。2017年底，正式发布了完整的数字孪生应用模型，在西门子的数字孪生体应用模型中包括：
（1）数字孪生产品（digital twin product），可以使用数字孪生进行有效的新产品设计；
（2）数字孪生生产（digital twin production），在制造和生产规划中使用数字孪生；
（3）数字孪生体绩效（digital twin performance），使用数字孪生捕获、分析和践行操作数据，从而形成了一个完整的解决方案体系，并把西门子现有的产品及系统包揽其中，例如Teamcenter、PLM等。
06
【微软的数字孪生实践】
（1）使用开放式语言构建数字孪生模型。在Azure Digital Twin中，使用“模型”将物理环境中的人、空间、事件等因素映射到相应的数字实体，并使用开放式的建模语言数字孪生定义语言（digital twins definition language, DTDL）进行模型的构建，其可以从状态属性、遥测事件、组件及关系等各方面进模型进行描述。在Azure Digital Twins模型构建中，可以使用模型继承的方法来构建新的模型，从而提高构建模型的效率与通用性。
（2）保障数字孪生体对其实体的实时表示。在Azure Digital Twin中，可通过数据处理与业务逻辑以实现数字孪生体对其相应实时的实时表示。在该功能中，Azure Digital Twin可通过连接外部计算资料以保障数据处理的能力，同时可利用查询API实现对数字孪生体中各组分的属性值、关系、模型信息等条件 ，以深入了解数字孪生体。
（3）丰富的数据来源。Azure Digital Twins可接收来自IoT及业务系统的输入作为驱动数字孪生体的数据。Azure Digital Twins可通过在其中新建IoT中心或将已有的IoT中心与可管理设备相连接，以实现IoT数据的接入；同时，Azure Digital Twins可通过相应的API接口或其它服务的连接器，实现从其它数据源中获取数据以驱动数字孪生体的运行。
（4）完整的数据存储与处理服务提供。Azure Digital Twins可将数字孪生体中的数据传递到下游的Azure服务，以实现数据的存储及进一步处理，如使用Azure Data Lake存储数据，使用Azure Synapse Analytics或其它微软数据分析工具对数据进行分析。
07
【数据可视决策实现数字孪生】
“数字孪生“强调仿真、建模、分析和辅助决策，侧重的是物理世界对象在数据世界的重现、分析、决策，而可视化做的就是对物理世界的真实复现和决策支持，与数字冰雹可视化决策产品功能特性不谋而合。
1.大规模全量多源数据整合
如前所述，数字孪生的关键特征之一是多源异构数据融合，可视化决策系统同样注重多源异构数据的整合和综合应用。
在各行业领域实际运行过程中会产生大量的基础数据，包括各类地图要素数据、GB/T28181监控视频数据、实时报文数据、BIM数据、城市倾斜摄影数据、传感器数据、业务系统数据、各类数据库数据等，可视化决策系统能够充分将处在不同部门、不同行业、不同系统、不同数据格式之间的海量数据进行汇集整合，为各领域运行态势综合感知研判提供全面的数据支撑。
2.内核级支持数据驱动
数字孪生是通过数据驱动实现物理实体对象和数字世界模型对象之间的全面映射，同样，内核级支持数据驱动，也是数字冰雹可视化决策系统的核心功能。
数据驱动是指在数据融合的基础上，通过可视化、模型定义、数据绑定等手段，动态驱动可视化对象状态变化，真实反映物理对象的状态和行为。内核级支持数据驱动，充分体现在数字冰雹智慧城市、智慧园区、智慧交通、工业监控、航天战场等多行业领域可视化决策产品中。
可视化决策系统基于数据驱动，通过接入实时/历史数据、真实/模拟数据，无论是设备的工作原理、装备的运行状态、实时的交通流量等，都能够在可视化决策系统中精准复现，结合专业的分析及预测模型进行研判，可为用户业务决策提供有力支持，极大的提升用户监测、分析和决策能力。
3.可视分析，决策支持
数字孪生可以为实际业务决策提供依据，可视化决策系统最具有实际应用意义的，是可以帮助用户建立现实世界的数字孪生。基于既有海量数据信息，通过数据可视化建立一系列业务决策模型，能够实现对当前状态的评估、对过去发生问题的诊断，以及对未来趋势的预测，为业务决策提供全面、精准的决策依据。
构建数字孪生，助力智慧决策
时代的发展、信息技术的不断进步，赋予了数字孪生新的意义，数字孪生将在越来越多的行业领域及应用场景发挥重要价值。数据可视化是数字孪生落地应用的关键技术手段，数字冰雹作为大数据可视化领域的领军企业，将充分发挥自身技术、经验优势，助力数字孪生落地应用，真正帮助各行业决策者运筹帷幄，决策千里。
01
根据国际定义，数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。
简单来说，就是针对现实世界中的实体对象，在数字化世界中构建完全一致的对应模型，通过数字化的手段对实体对象进行动态仿真、监测、分析和控制。
数字孪生是源自工业界的概念，随着5G通讯、物联网、云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术的发展和广泛应用，数字孪生在理论层面和应用层面均取得了快速发展，逐渐延伸到智慧城市、智慧园区、智慧交通等应用领域。
我们先通过一个机械臂的运转视频感性认识一下。
以下介绍一些数字孪生在制造业的典型应用：
02
【数字孪生的关键特征】
1.多源异构数据融合
数据是数字孪生最核心的要素。它源于物理实体、运行系统、传感器等，涵盖仿真模型、环境数据、物理对象设计数据、维护数据、运行数据等，贯穿物理对象运转过程的始终。数字孪生体作为数据存储平台，采集各类原始数据后将数据进行融合处理，驱动仿真模型各部分的动态运转，有效反映各业务流程。所以，数据是数字孪生应用的“血液”，没有多元融合数据，数字孪生应用就失去了动力源。
2.数据驱动精准映射
数字孪生的主体是面向物理实体与行为逻辑建立的数据驱动模型，孪生数据是数据驱动的基础，可以实现物理实体对象和数字世界模型对象之间的映射，包括模型、行为逻辑、业务流程以及参数调整所致的状态变化等，实现在数字世界对物理实体的状态和行为进行全面呈现、精准表达和动态监测。
3.智能分析辅助决策
数字孪生的映射关系是双向的，一方面，基于丰富的历史和实时数据和先进的算法模型，可以高效地在数字世界对物理对象的状态和行为进行反映；另一方面，通过在数字世界中的模拟试验和分析预测，可为实体对象的指令下达、流程体系的进一步优化提供决策依据，大幅提升分析决策效率。
03
【工厂运行状态的实时模拟和远程监控】
对于正在运行的工厂，通过其数字孪生模型可以实现工厂运行的可视化。包括生产设备目前的状态，在加工什么订单，设备和产线的OEE、产量、质量与能耗等，还可以定位每一台物流装备的位置和状态。对于出现故障的设备，可以显示出具体的故障类型。华龙讯达应用数字孪生技术，在烟草行业进行了工厂运行状态的实时模拟和远程监控实践，中烟集团在北京就可以实现对分布在各地的工厂进行远程监控。海尔、美的在工厂的数字孪生应用方面也开展了卓有成效的实践。
04
【生产线虚拟调试】
虚拟调试技术在数字化环境中建立生产线的三维布局，包括工业机器人、自动化设备、PLC和传感器等设备。在现场调试之前，可以直接在虚拟环境下，对生产线的数字孪生模型进行机械运动、工艺仿真和电气调试，让设备在未安装之前已经完成调试。
应用虚拟调试技术，在虚拟调试阶段，将控制设备连接到虚拟站/线；完成虚拟调试后，控制设备可以快速切换到实际生产线；可随时切换到虚拟环境，分析、修正和验证正在运行的生产线上的问题，避免长时间且昂贵的生产停顿。
虚拟调试技术对企业的价值体现在：早期验证优化研发+工艺+制造的可行性，减少物理样机投入成本；减少去用户现场做机器人调试时间和出错率，节约出差成本；虚实融合后为整个工厂的数字孪生打好基础，工厂建成之后可以与SCADA系统融合，打造基于三维模型的可视化监控系统，实现工厂的数字孪生。
05
【机电软一体化复杂产品研发】
对于高度复杂的机电软一体化产品，可以在研发阶段通过构建产品的数字孪生模型，并通过工程仿真技术的应用加速产品的研发,帮助企业以更少的成本和更快的速度将创新技术推向市场。运用数字孪生技术，能够综合利用结构、热学、电磁、流体和控制等仿真软件进行单物理场仿真和多场耦合仿真，对产品进行设计优化、确认和验证，还可以构建精确的综合仿真模型来分析实际产品的性能，实现持续创新。通过结合创成设计技术(Generative Design)、增材制造技术、半实物仿真技术，可以显著缩短产品上市周期。
西门子公司紧跟德国工业4.0和智能制造的发展趋势，近年来高度重视数字孪生技术的研究与应用探索，通过最近两年时间的研发，已经把数字孪生融入到其数字化战略中去，并深入到解决方案中。2017年底，正式发布了完整的数字孪生应用模型，在西门子的数字孪生体应用模型中包括：
（1）数字孪生产品（digital twin product），可以使用数字孪生进行有效的新产品设计；
（2）数字孪生生产（digital twin production），在制造和生产规划中使用数字孪生；
（3）数字孪生体绩效（digital twin performance），使用数字孪生捕获、分析和践行操作数据，从而形成了一个完整的解决方案体系，并把西门子现有的产品及系统包揽其中，例如Teamcenter、PLM等。
06
【微软的数字孪生实践】
（1）使用开放式语言构建数字孪生模型。在Azure Digital Twin中，使用“模型”将物理环境中的人、空间、事件等因素映射到相应的数字实体，并使用开放式的建模语言数字孪生定义语言（digital twins definition language, DTDL）进行模型的构建，其可以从状态属性、遥测事件、组件及关系等各方面进模型进行描述。在Azure Digital Twins模型构建中，可以使用模型继承的方法来构建新的模型，从而提高构建模型的效率与通用性。
（2）保障数字孪生体对其实体的实时表示。在Azure Digital Twin中，可通过数据处理与业务逻辑以实现数字孪生体对其相应实时的实时表示。在该功能中，Azure Digital Twin可通过连接外部计算资料以保障数据处理的能力，同时可利用查询API实现对数字孪生体中各组分的属性值、关系、模型信息等条件 ，以深入了解数字孪生体。
（3）丰富的数据来源。Azure Digital Twins可接收来自IoT及业务系统的输入作为驱动数字孪生体的数据。Azure Digital Twins可通过在其中新建IoT中心或将已有的IoT中心与可管理设备相连接，以实现IoT数据的接入；同时，Azure Digital Twins可通过相应的API接口或其它服务的连接器，实现从其它数据源中获取数据以驱动数字孪生体的运行。
（4）完整的数据存储与处理服务提供。Azure Digital Twins可将数字孪生体中的数据传递到下游的Azure服务，以实现数据的存储及进一步处理，如使用Azure Data Lake存储数据，使用Azure Synapse Analytics或其它微软数据分析工具对数据进行分析。
07
【数据可视决策实现数字孪生】
“数字孪生“强调仿真、建模、分析和辅助决策，侧重的是物理世界对象在数据世界的重现、分析、决策，而可视化做的就是对物理世界的真实复现和决策支持，与数字冰雹可视化决策产品功能特性不谋而合。
1.大规模全量多源数据整合
如前所述，数字孪生的关键特征之一是多源异构数据融合，可视化决策系统同样注重多源异构数据的整合和综合应用。
在各行业领域实际运行过程中会产生大量的基础数据，包括各类地图要素数据、GB/T28181监控视频数据、实时报文数据、BIM数据、城市倾斜摄影数据、传感器数据、业务系统数据、各类数据库数据等，可视化决策系统能够充分将处在不同部门、不同行业、不同系统、不同数据格式之间的海量数据进行汇集整合，为各领域运行态势综合感知研判提供全面的数据支撑。
2.内核级支持数据驱动
数字孪生是通过数据驱动实现物理实体对象和数字世界模型对象之间的全面映射，同样，内核级支持数据驱动，也是数字冰雹可视化决策系统的核心功能。
数据驱动是指在数据融合的基础上，通过可视化、模型定义、数据绑定等手段，动态驱动可视化对象状态变化，真实反映物理对象的状态和行为。内核级支持数据驱动，充分体现在数字冰雹智慧城市、智慧园区、智慧交通、工业监控、航天战场等多行业领域可视化决策产品中。
可视化决策系统基于数据驱动，通过接入实时/历史数据、真实/模拟数据，无论是设备的工作原理、装备的运行状态、实时的交通流量等，都能够在可视化决策系统中精准复现，结合专业的分析及预测模型进行研判，可为用户业务决策提供有力支持，极大的提升用户监测、分析和决策能力。
3.可视分析，决策支持
数字孪生可以为实际业务决策提供依据，可视化决策系统最具有实际应用意义的，是可以帮助用户建立现实世界的数字孪生。基于既有海量数据信息，通过数据可视化建立一系列业务决策模型，能够实现对当前状态的评估、对过去发生问题的诊断，以及对未来趋势的预测，为业务决策提供全面、精准的决策依据。
构建数字孪生，助力智慧决策
时代的发展、信息技术的不断进步，赋予了数字孪生新的意义，数字孪生将在越来越多的行业领域及应用场景发挥重要价值。数据可视化是数字孪生落地应用的关键技术手段，数字冰雹作为大数据可视化领域的领军企业，将充分发挥自身技术、经验优势，助力数字孪生落地应用，真正帮助各行业决策者运筹帷幄，决策千里。
人生这条路很长，未来如星辰大海般璀璨，不必踟躇于过去的半亩方塘。那些所谓的遗憾可能是一种成长，那些曾经收到过的伤，终会化作照亮前路的光。#陕西西安广泽西大教育专升本##陕西专升本##西大教育专升本##城市轨道交通通信信号技术##电子信息工程技术##光电子技术##航空通信技术##集成电路##集成电路技术##集成电路技术应用##计算机通信##交通安全与智能控制##民航通信技术##铁道通信与信息化技术##通信工程设计与管理##通信工程设计与监理##通信技术##现代通信技术##通信系统运行管理##通用航空航务技术##物联网应用技术##现代移动通信技术##移动通信技术##智能交通技术##智能交通技术运用#
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