数字孪生关键技术标准是什么

数字孪生作为一种实现数字化转型的重要驱动力，在智能化与服务化的背景下展现出广泛的应用前景。如今受到社会各界的高度关注，在推动其在各个领域中的落地应用成为当前社会各界关注的焦点问题。然而由于其作为一门新兴交叉学科的技术特性，在实际应用过程中存在诸多制约因素：缺少一套涵盖模型构建统一性、数据管理一致性以及系统间互联互通的技术规范体系；导致不同模型之间难以实现 seamless 的对接与协同工作能力不足；造成数据间存在碎片化现象严重以及跨模态融合能力欠佳的问题；最终形成明显的"信息孤岛"现象明显的问题。针对这些问题的普遍性特征和系统性挑战，在技术创新的基础上制定相应的技术规范和实践指引成为当务之急。

于2012年成立的北京智汇云舟科技有限公司致力于创新性地研发和应用了实时实景数字孪生技术（包括但不限于实时实景数字孪生）。凭借自主研发的‘孪舟’数字孪生专属引擎，公司现已开发出了‘披萨’低代码PaaS视频孪生开发平台、“速融咖啡”视频孪生一体机以及一系列针对不同行业的视频孪生活动方案等多款产品线。

数字孪生关键技术标准是什么

基于强大的技术基础, 智汇云舟致力于推动各行业的数字化转型进程, 并促进产业协作迈向数字化新阶段. 公司在多个重点项目建设中发挥着重要作用, 在智慧城市. 智慧园区. 数字乡村等领域开展相关工作; 同时还涵盖了工业制造. 轨道交通以及雪亮工程(平安城市). 司法监管系统建设等; 并在应急指挥系统建设与应用推广的基础上, 进一步延伸至学校. 医院. 水利. 电力等多个行业场景的应用开发与实践

一、数字孪生关键技术标准

数字孪生关键技术的标准用于规范数字孪生实施过程中的关键技术和要求。相关的技术规范可见图1。其中涵盖了物理对象的标准、虚拟对象的标准以及孪生数据的标准等五个方面。

图1 数字孪生关键技术相关标准

1、物理实体标准

物理实体标准重点规定了物理实体感知接入、决策执行和协作环节的具体规范体系，并在附图中进行了详细说明。具体包括以下几个方面的内容

[ perceive access standard ]: specifies technical norms for information collection and transmission in digital twin systems across human, machine, object, and environment physical entities. It ensures standardized and compatible processes for data acquisition and upload, encompassing specific requirements for intrinsic property perception interfaces and historical property retrieval interfaces (static property perception requirements). Additionally, it addresses dynamic property perception requirements such as real-time state detection interfaces, sensor installation positioning and deployment considerations, sensor performance metrics, and time-sensitive aspects of sensor access. This standard aims to unify the technical specifications for information collection across human, machine, object, and environment physical entities while ensuring effective data acquisition and transmission capabilities.

②决策执行标准：规范物理实体的运行控制流程（涉及决策执行）的技术规范（涵盖以下内容）：1. 控制指令格式规定（包括注文长度限制）2. 指令校验规则3. 指令注入权限范围限定4. 指令接入端口的安全认证需求）。这些技术要求需满足以下系统特性：1. 系统响应速度与处理效率规定2. 时序协调性设计需求3. 运行稳定性与反馈机制满足的基本条件。

该标准制定数字孪生系统物理实体边缘端协作的技术内容规范,涵盖其部署架构设计,功能边界划分标准,接口配置方式以及计算性能和网络性能等

图2物理实体相关标准及主要内容

2、虚拟实体标准

虚拟实体相关的规范文件就就就其中涉及到了七项具体环节：包括模型功能、模型描述等。这些规范文件的具体内容参考图3中的详细说明。它们具体涵盖了以下几点内容：

该模型采用规范化的几何学方法进行三维实体建模，并结合物理学原理构建动态仿真系统；其技术要求涵盖以下几大模块：一是模型的几何方面的描述；二是基于物理规律的系统建模；三是系统行为特征的具体实现；四是规则约束条件下的模型管理；五是多维度空间中的数据组织方式；六是不同尺度下数据统一处理的能力；七是时空粒度划分的标准及其一致性要求；八是模型输出结果的技术性能指标等详细规定

模型构建与组装标准：遵循几何、物理、行为和规则多维多时空尺度下的具体技术要求进行三维多维多时空尺度模型构建和装配工作；涵盖考虑模型性能的各项规定以及建模环境和过程；
具体包括以下内容：
1. 建立三维几何体；
2. 配置物理属性；
3. 定义行为规则；
4. 规划建模策略；
5. 设计 assemble interface；
6. 规划装配流程；
7. 确保数据一致性；
8. 实施质量控制。

③模型验证标准：遵循规范几何学、物理学、行为学等基础学科原则设计的单个模型与其组装配体间的分层验证体系，在系统架构设计阶段即需完成相关技术要求的规定。该体系涵盖各层次模型间的一致性检验方法，并基于统一的测试环境配置方案制定完整的测试流程的具体操作步骤。在功能性测试的基础上全面考察各层次模块间的接口协调能力以及系统运行效率的关键指标：包括在不同粒度下对系统性能进行全面考察的质量保证标准（如计算精度）、准确性的评估方法（如收敛速度）、系统的稳定性和可靠性指标（如负载能力）、系统的易用性和可维护性的评估标准等。

规范模型的运行与管理相关技术要求, 建立完整的模型运行与管理技术规范体系, 涵盖以下具体内容: 包括但不限于运行环境配置, 配置参数设置, 实时监控机制, 简化/轻量化原则遵循, 更新维护规则, 优化性能指标以及完整的增删改查操作流程。

图3 虚拟实体相关标准及主要内容

3、孪生数据标准

数据是支撑数字孪生系统运行的核心要素。主要规范了数字孪生系统中涉及的各种孪生数据的表示方法以及分类原则等。其中的具体内容如图4所示，具体包括以下几个方面：

数据表示标准：规范数字孪生领域中涵盖的技术规范要求，涵盖孪生数据的表示准则、索引、组织形式以及其时序关系和空间关系等。

规范数字孪生系统中涉及的孪生数据类别包括分类准则、历史数据和实况数据等，并且其中历史数据和实况数据分别包含物理实体、虚拟实体、服务产生的状态数据、控制数据、衍化数据、知识数据、仿真数据和管理等多方面的内容。

③数据存储标准：明确规定孪生数据存储的具体技术规范要求，并涵盖分布式架构、本地化存储方案以及基于不同物理或虚拟介质支持的数据访问与获取流程。

在获得物理实体、虚拟实体以及服务的原始数据后，必须对其进行预处理操作以满足后续分析需求；具体的技术要求涵盖去除噪声信息、维度缩减以及对空间特征进行转换，并提取关键特征以实现潜在联系的挖掘；此外还需要融合多源信息以增强数据分析的效果

⑤ 数据使用与维护标准：制定孪生数据使用的相关技术规范（包括但不限于），涵盖以下内容：使用环境的明确规定、不同领域数据融合的技术标准、基于可视化平台的数据展示方法、优化算法的具体要求以及各环节的数据处理规范等。

⑥数据测试标准：制定与规范实施的数据相关技术标准与要求，并涵盖的主要方面包括具体实施流程、对各项指标的具体检验标准以及相应的检测方法等。这些主要方面具体涉及以下几个维度：一是对系统各环节运行过程的具体实施流程进行规范；二是对各项核心指标如数值范围、格式结构等进行统一的标准检验；三是针对系统各功能模块间的关联关系展开的一致性检查；四是针对系统输出结果的质量情况进行精确度与可靠性的验证；五是对不同系统的兼容性和互操作性能力分析能力进行相应的评估；六是对系统界面友好程度以及人机交互的最佳实践执行情况进行直观的验证与确认