数字孪生平台架构包括哪些内容 数字孪生平台架构的四大技术层级

一、数字孪生平台架构包括哪些内容

数字孪生技术通过构建物理对象的数字化镜像，描述物理对象在现实世界中的变化，模拟物理对象在现实环境中行为和影响，以实现状态监测、故障诊断、趋势预测和综合优化。

为了构建数字化镜像并实现上述目标，需要IOT、建模、仿真等基础支撑技术通过平台化的架构进行融合，搭建从物理世界到孪生空间的信息交互闭环。整体来看，一个完整的数字孪生平台应包含以下五个实体层级：

1、物理层

物理层所涉及的物理对象既包括了物理实体，也包括了实体内部及互相之间存在的各类运行逻辑、生产流程等已存在的逻辑规则。

2、数据层

数据层的数据来源于物理空间中的固有数据，以及由各类传感器实时采集到的多模式、多类型的运行数据。

3、模型层

数字孪生中的模型既包含了对应已知物理对象的机理模型，也包含了大量的数据驱动模型。其中，“动态”是模型的关键，动态意味着这些模型需要具备自我学习、自主调整的能力。

4、功能层

功能层的核心要素“功能模块”则是指由各类模型通过或独立或相互联系作用的方式形成的半自主性的子系统，或者说是一个数字孪生的小型实例。半自主性是指这些功能模块可以独立设计、创新，但在设计时需要遵守共同的设计规则，使其互相之间保持一定的统一性。这种特征使得数字孪生的模块可以灵活的扩展、排除、替换或修改，又可以通过再次组合的方式，实现复杂应用、构成成熟完整的数字孪生体系。

5、能力层

最终，通过功能模块的搭配组合解决特定应用场景中某类具体问题的解决方案，在归纳总结后会沉淀为一套专业知识体系，这便是数字孪生可对外提供的应用能力，也可称为应用模式。因为其内部的模型和模块具有的半自主特性，使得形成的模式可以在一定程度上实现自适应调整。

二、数字孪生平台架构的四大技术层级

数字孪生平台的架构一般有四个技术层级，分别是：

1、数据采集与控制实体

主要涵盖感知、控制、标识等技术，承担孪生体与物理对象间上行感知数据的采集和下行控制指令的执行。

2、核心实体

依托通用支撑技术，实现模型构建与融合、数据集成、仿真分析、系统扩展等功能，是生成孪生体并拓展应用的主要载体。

3、用户实体

主要以可视化技术和虚拟现实技术为主，承担人机交互的职能。

4、跨域实体

承担各实体层级之间的数据互通和安全保障职能。