数字孪生与仿真区别 数字孪生的工作原理

　　数字孪生，也称为数字映射。数位空间构造的数字虚体与物理空间中的物理实体十分相似，但它不仅反映了物理世界，还接受了实时物理世界信息，反过来实时驱动物理世界。因此，数字孪生体是动态的。

　　数字孪生：充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，将多学科、多物理量、多尺度、多概率的模拟整合到虚拟空间中。实现对实体装备全生命周期的映射，从而反映相应实体装备的整个生命周期过程。

　　数字孪生与仿真区别

　　仿真技术是将包含了确定性规律的模型转化成仿真软件的方式来模拟物理世界的一种技术，其目的是依靠正确的模型、完整的信息和环境数据，反映物理世界的特性和参数。传统的仿真技术，如数值仿真、统计仿真、系统仿真、基于精益系统的仿真等，都是以离线的、独立的、特定阶段的方式来模拟物理世界，不具备分析和优化物理实体的功能。

　　数字孪生是通过实测、模拟、数据分析等手段，实时感知、诊断、预测物理实体对象的状态，并通过优化指示调节物理实体对象的行为。在数字孪生体中，仿真技术只是一种创造与操作技术。

　　数字孪生技术架构，包含五层，自下而上为感知、数据、建模、可视化和应用。

　　数字孪生各层技术简单介绍如下：

　　（1）感知：为了实时感知物理实体及其运行环境，需要传感技术、监测技术的支撑。

　　（2）数据：通过监测和传感获得的数据，需要利用先进的通信技术传输到数据平台或数据库中进行存储、处理和建模。

　　（3）建模：建模方法包括机理建模方法和数据驱动建模方法。前者根据研究对象的机理特性建立数学公式，并赋予参数，然后应用数值计算方法或解析方法进行计算，一般适合于机理清楚的物理系统；后者是指采用统计学、机器学习方法建立模型，适合于机理不明确或只存在关联关系的研究对象。

　　（4）可视化：数字孪生需要很直观的可视化效果，三维展示、地理信息系统（GIS）、AR/VR等都是很重要的可视化技术。

　　（5）应用：数字孪生应用的领域很多，智慧城市、精准医疗、智能制造、智慧能源是最重要的应用领域。

　　数字孪生的工作原理

　　数字孪生是一种虚拟模型，旨在准确反映物理对象。研究对象（例如风力涡轮机）配备了与重要功能领域相关的各种传感器。这些传感器产生有关物理对象性能不同方面的数据（例如能量输出、温度、天气条件等），然后将该数据转发到处理系统并应用于数字副本。

　　一旦获得此类数据，虚拟模型可用于运行模拟、研究性能问题并带来可能的改进，所有这些都是为了产生有价值的见解，然后可以将其应用回原始物理对象。

　　文章综合UIPower官方、科普中国、数字孪生视频、盼泽的课堂