杨春节

基于工业互联网的数字孪生技术及系统

工业互联网已成功应用于各个领域，并潜移默化地改变我们的生产和生活。工业互联网将人、机、物无缝连接起来，并通过智能感知、智能计算和智能决策，深度挖掘和利用数据的价值。发展工业互联网已成为推动我国制造业高质量发展的重要选择。

工业互联网和数字孪生有着密不可分的关系，工业互联网是数字孪生的孵化床，数字孪生技术则给工业互联网生态带来持续的改进优化，拓展了工业互联网应用层的可能性。

2017中国科协智能制造学术联合体在世界智能制造大会上将数字孪生列为世界智能制造十大科技进展之一。从根本上讲，数字孪生是以数字化的形式对物理实体过去和目前的行为进行动态呈现。通过数字孪生体，可多方位、全周期地模拟物理实体，使虚拟空间模型和物理空间模型处于实时交互中，二者能够及时地掌握彼此的动态变化并实时地做出响应，并且可以根据数字孪生体的动态演化能力，进行预测性的调控和维护，保证物理实体系统安全、稳定、高效、绿色、智能运行。

该课题方向的主要研究内容：

● 数据智能感知

● 多源异构数据集成与分析

● 多时空尺度建模与多模型融合

● 数字孪生体构建

● 增强式交互

● 基于工业互联网平台的应用解决方案

面向复杂系统安全运行的混合增强智能技术

人工智能技术的空前发展，给工程技术、医疗诊断等许多领域带来了颠覆性变化，成为推动经济社会发展的重要力量。人工智能作为一项使能技术，给工业复杂系统的智能故障诊断与自愈控制带来了重要发展机遇。

但是，工业复杂系统具有的动态性、时变性、不确定性、脆弱性以及信息不完备性，使得任何智能程度的机器都无法完全取代人类，这就需要将人的作用或人的认知模型引入到人工智能系统中，形成混合增强智能的模型架构，为复杂系统故障诊断和自愈控制提供全新的解决方案。

人机协同的混合增强智能是新一代人工智能的典型特征，人与智能机器的交互、协作、混合将是未来社会的发展形态。

该课题方向的主要研究内容：

● 人机协同知识学习与融合

● 人机协同决策机制与置信度评价方法

● 微小故障早期智能诊断

● 基于模型与规则的自愈控制器设计

智慧能源云服务技术

“互联网+能源”是能源领域重要发展方向。人类历史上数次重大的经济革命都是在新的通信技术和新的能源系统结合之际发生的。新的通信技术和新的能源系统结合再次出现，其标志是互联网和能源系统将不可避免地结合起来，这就是能源互联网。能源系统包含能源的产生、存储和利用。能源互联网包含“互联网+产能”、“互联网+储能”和“互联网+用能”。

智慧能源云服务技术充分利用了云计算、移动互联网、物联网、自动化和流体分析优化等技术，实现了能源站系统和重要设备的能效、健康、安全的随时随地掌上监控和智能维保，可以在多种类型的智慧能源站系统，包括智慧空压站、智慧冷冻站和智慧水泵站等进行应用。

该课题方向的主要研究内容：

● 能源系统运行状态监测与诊断

● 基于时序数据的能效计算与分析

● 基于云端迁移学习的能源系统优化技术

● 智慧工厂的能源管控

设备安康智能管控技术

近年来，工业设备的操作不当、运维不善、质量缺陷等原因引起的安全事故时有发生，这不仅影响了生产装置的安全平稳运行，而且给企业和国家造成重大损失。

设备安康智能管控技术是对重要设备的振动和温度等信号进行监测，通过信号的在线采集、处理和分析，可以及时发现设备故障，评估设备的健康状态，预测部件的剩余寿命，以便有计划地合理安排设备的检修工作，制定合理的批次更换计划，在更好保障设备正常运行的前提下节省维护费用。

该课题方向的主要研究内容：

● 故障特征数据的在线提取

● 基于云计算的设备故障智能诊断分析

● 关键部件寿命智能预测

● 基于云服务的设备全寿命周期管理