數字孿生技術實戰化應用

目錄
第1章 概論 1
1.1 數字孿生的定義與背景 1
1.1.1 數字孿生的概念 1
1.1.2 數字孿生技術的發展歷程 2
1.1.3 數字孿生的基本原理 3
1.2 數字孿生的核心技術 4
1.2.1 傳感器與數據采集 4
1.2.2 數據處理與分析 5
1.2.3 仿真與建模 7
1.2.4 虛擬現實與增強現實 7
1.3 數字孿生的應用場景 9
1.3.1 制造業 9
1.3.2 智慧城市 12
1.3.3 醫療健康 16
1.3.4 農業 18
1.3.5 能源管理 20
1.4 數字孿生的相關法律法規 21
1.4.1 綜合性數據與網絡安全法規 21
1.4.2 權益保護相關法規 22
1.4.3 數字孿生活動規範法規 22
1.4.4 行業專屬與責任處罰法規 23
第2章 數字孿生技術架構與平臺 24
2.1 數字孿生技術架構概述 24
2.1.1 數字孿生技術架構的基本組成 24
2.1.2 數據流與信息流 25
2.1.3 關鍵技術與工具 27
2.2 數據采集與傳輸 34
2.2.1 數據采集方法 34
2.2.2 數據傳輸技術 38
2.2.3 物聯網在數字孿生中的應用 42
2.3 數據存儲與管理 44
2.3.1 數據庫技術 44
2.3.2 大數據平臺 48
2.3.3 數據治理與安全 51
2.3.4 數字孿生系統的安全防護與風險應對 54
2.4 數字孿生的建模與仿真 56
2.4.1 物理模型與數學模型 56
2.4.2 仿真工具與平臺 56
2.4.3 模型驗證和優化 57
2.4.4 工業控制技術與數字孿生的融合方法 58
2.5 數字孿生的可視化與交互 59
2.5.1 可視化技術概述 59
2.5.2 虛擬現實與增強現實 61
2.5.3 交互設計與用戶體驗 62
2.6 數字孿生平臺裝卸 63
2.6.1 安裝概念與環境要求 63
2.6.2 安裝方法與流程 63
2.6.3 安裝驗證與問題處理 64
2.6.4 卸載原理與規範 64
2.6.5 裝卸操作規範 64
2.7 數字孿生平臺調試 65
2.7.1 離線模式下數字孿生平臺調試方法 65
2.7.2 在線模式下數字孿生平臺調試方法 65
2.7.3 數字孿生平臺調試記錄方法 66
2.7.4 數字孿生平臺試運行方法 66
2.8 數字孿生平臺聯調聯試 68
2.8.1 聯合調試環境部署技術 68
2.8.2 聯調聯試程序開發技術 68
2.8.3 聯調方法與問題處理規範 69
2.9 數字孿生平臺維護 69
2.9.1 監測概念與實施方法 69
2.9.2 實時與定期監測機制 70
2.9.3 故障管理與分析體系 70
2.9.4 智能診斷與日誌應用 70
2.9.5 數字孿生平臺升級基礎 71
2.9.6 數字孿生平臺的升級策略與方法 71
2.9.7 數字孿生平臺升級準備和處理 72
2.9.8 數字孿生平臺維護報告編寫 72
2.9.9 數字孿生平臺升級日誌管理 73
2.9.10 數字孿生平臺升級與維護的關聯 74
2.9.11 升級試運行測試與問題分析方法 75
2.9.12 故障分析與升級指導文件編制管理 76
第3章 數字孿生應用開發與實施操作 78
3.1 應用開發中的數據建模與虛實映射技術 78
3.1.1 多源異構數據采集技術 78
3.1.2 數字孿生模型導入與集成技術 80
3.1.3 虛實映射關系構建與維護技術 81
3.2 應用測試 81
3.2.1 測試環境搭建基礎 81
3.2.2 數字孿生測試全流程方法與規範 84
3.2.3 數字孿生應用測試數據記錄 85
3.2.4 數字孿生應用測試文檔分析方法 85
3.2.5 數字孿生應用測試用例編制要求與方法 87
3.2.6 數字孿生應用測試文檔分析與任務的常見問題及解決策略 88
3.2.7 數字孿生應用測試數據預處理方法 89
3.2.8 數字孿生應用測試數據統計與分類 90
3.2.9 數字孿生應用測試報告撰寫指南 91
3.2.10 數字孿生應用測試數據的重要性與清洗流程 92
3.2.11 數字孿生測試方法與性能優化 93
3.2.12 數字孿生測試與安全策略 94
3.3 應用操作 96
3.3.1 運行前功能檢查 96
3.3.2 模塊加載與系統啟動 97
3.3.3 運行控制與異常處理 97
3.3.4 操作優化與安全管理 98
3.3.5 數字孿生應用數據全生命周期管理 98
3.3.6 數字孿生應用操作問題收集、分類和匯總方法 100
3.3.7 數字孿生應用操作問題總結報告撰寫方法 102
3.4 數字孿生應用操作監控與異常處理技術 103
3.4.1 操作監控工具選型要點 103
3.4.2 實時監控原理與方法 104
3.4.3 多模態監控策略與融合機制 104
3.4.4 異常預警機制與協同處置流程 105
3.4.5 操作審計與系統安全防護機制 105
3.5 應用控制和狀態跟蹤 106
3.5.1 數字孿生應用控制參數設定方法 106
3.5.2 數字孿生應用安全控制措施 107
3.5.3 數字孿生應用狀態設定方法 107
3.5.4 數字孿生應用狀態調控方法 108
3.5.5 數字孿生應用狀態跟蹤和判斷方法 109
3.5.6 數字孿生應用狀態記錄報告撰寫方法 110
第4章 ThingJS基本概念 112
4.1 ThingJS介紹 112
4.1.1 ThingJS簡介 112
4.1.2 ThingJS的發展歷史 113
4.2 ThingJS的架構與核心功能 114
4.2.1 ThingJS的架構 114
4.2.2 ThingJS的核心功能 115
4.3 ThingJS編輯器 118
4.3.1 ThingJS編輯器簡介 118
4.3.2 界面與面板 119
4.4 ThingJS 1.0與ThingJS 2.0的區別 123
4.4.1 差異 124
4.4.2 ThingJS 2.0獨占技術 126
4.5 開發與管理 128
4.6 低門檻、低代碼 130
4.6.1 示例1：創建物體 131
4.6.2 示例2：燈光 133
4.6.3 示例3：下雪 135
第5章 場景搭建工具 137
5.1 森園區 137
5.1.1 森園區簡介 137
5.1.2 森園區的特點 138
5.2 界面布局 139
5.2.1 菜單欄 139
5.2.2 工具欄 142
5.2.3 3D資源面板 143
5.2.4 3D搭建區 144
5.2.5 設置面板 147
5.2.6 信息提示欄 149
5.3 搭建實操——以校園為例 149
5.3.1 設置參考圖 149
5.3.2 圈地繪制 150
5.3.3 墻體操作 155
5.3.4 鋪地 159
5.3.5 道路繪制 160
5.3.6 水體 163
5.3.7 室外物體擺放 166
5.3.8 建築創建 169
5.3.9 樓層創建 170
5.3.10 樓層編輯 171
5.3.11 資源導出 180
第6章 物聯網基礎知識 182
6.1 物聯網通信技術 182
6.1.1 標準串行通信接口 183
6.1.2 無線通信技術 188
6.1.3 無線傳感器網絡 194
6.1.4 定位技術與衛星定位系統 195
6.2 人機交互技術 197
6.2.1 嵌入式系統簡介 197
6.2.2 鍵盤接口技術 198
6.2.3 顯示器接口技術 199
6.2.4 觸摸屏接口技術 202
第7章 智慧園區 I 項目實戰 204
7.1 準備工作 204
7.1.1 獲取編輯器 204
7.1.2 獲取項目 205
7.1.3 打開項目 205
7.2 編輯器與項目單元介紹 206
7.2.1 編輯器界面簡介 206
7.2.2 項目文件簡介 207
7.3 項目架構與藍圖 208
7.3.1 簡介 208
7.3.2 構建項目框架 211
7.4 項目分支：綜合運營 218
7.4.1 簡介 218
7.4.2 構建項目 219
7.4.3 擺放孿生體 221
7.4.4 編輯孿生體 222
7.4.5 移動孿生體 223
7.5 項目分支：設備管理 225
7.5.1 簡介 225
7.5.2 構建項目 226
7.5.3 構建狀態子圖 227
7.5.4 照明設備控制 228
7.6 項目分支：停車管理 234
7.6.1 簡介 234
7.6.2 構建項目 234
7.6.3 構建框架 236
7.6.4 構建場景 237
7.6.5 構建“停車場監控”子圖 245
7.6.6 車輛管理 246
7.7 項目分支：溫控監測 249
7.7.1 簡介 249
7.7.2 構建項目 249
7.7.3 構建框架 251
7.7.4 構建“溫控監測”子圖 252
7.7.5 預制件的擺放與調用 253
7.7.6 預制件的數據響應與更新 257
7.7.7 功能重置，釋放資源 260
7.8 項目導出 261
第8章 儲能案例項目實戰 263
8.1 項目簡介 263
8.2 構建項目 263
8.3 構建框架 265
8.4 預制件的擺放與調用 267
8.4.1 導入預制件 268
8.4.2 擺放預制件 268
8.4.3 調用預制件 271
8.4.4 校驗 275
8.5 構建子圖 276
8.5.1 構建“推送數據”子圖 276
8.5.2 構建“點擊響應”子圖 281
8.6 項目導出 290
參考文獻 292