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PG电子直营站APP官网Ocean 清华大学张建民院士综述:数字孪生在海洋领域的

文章来源:PG电子官方网站海洋工程 发布时间:2026-03-26 21:20:49

  隨著海洋資源開發向大規模、深海探索推進,傳統分析與仿真技術已難以滿足需求,數字孿生技術為解決海洋領域面臨的挑戰提供了潛在方案。本文聚焦海洋數字孿生,探討其概念、應用框架、關鍵技術及未來發展,通過文獻綜述明確研究熱點,提出海洋數字孿生定義與五層框架,分析核心技術及應用,為海洋領域數字化發展提供支撐。

  海洋佔地球表面積71%,蘊藏豐富的礦產、生物天海翼步兵、能源資源,是經濟發展與科學進步的重要領域,其利用涵蓋資源開發、海岸防護等多元場景天海翼步兵。當前海洋工程正朝著大型化、深海化演進,如“藍鯨一號”鑽井平台最大作業水深3658米,H260-18MW海上風電機組轉子掃風面積達5.3萬平方米,相應的工程建設難度與管理風險也同步提升。

  海洋環境的復雜性制約了資源開發,“透明海洋”理念雖旨在實現環境信息實時獲取,但高精度監測難題及數據集不一致性阻礙了深度應用。傳統技術面臨模型與環境耦合難、機器學習應用受限、分析仿真耗時等局限,而數字孿生通過構建虛實同步的數字模型,依託物聯網實現實時交互,為解決上述問題提供了有效路徑。

  數字孿生已在多領域廣泛應用,通過Web of Science數據庫檢索篩選出183篇海洋孿生技術(Marine Digital Twin,MDT)相關文獻,2018年起研究熱度攀升,2023年發文量達68篇。關鍵詞統計顯示PG電子直營站APP官網,“模型/建模”、“船舶”、“渦輪機”、“仿真”、“監測”為研究熱點,覆蓋船舶建模、風電機組監測等場景天海翼步兵。

  MDT定義為:以海洋工程設施、裝備或過程為對象,整合數字模型與監測數據,在虛擬空間中模擬對象行為,實現虛擬對象狀態及其所處環境與真實世界的實時同步,進一步支撐對象的分析與控制。其五層應用框架如下:

  1. 數據採集與傳輸(傳感器技術、物聯網PG電子直營站APP官網、有線. 數據存儲與管理(磁/光/閃存存儲、分布式/雲存儲、關系型/非關系型數據庫);

  MDT在海洋工程全生命週期中具有重要價值,設計階段支持虛擬測試,施工階段實現過程監控,運維階段提供故障診斷。其數字化智能化平台以數據庫PG電子直營站APP官網、算力底座為基礎天海翼步兵,支撐海洋工程全流程智能化應用。

  本文系統梳理了MDT的研究現狀與發展脈絡,明確了MDT的定義與五層應用框架,詳細闡述了數據採集傳輸、存儲管理、建模仿真、監測分析與評估等核心技術及支撐技術體系,通過文獻分析揭示了建模、船舶應用、海上風電、仿真監測等研究熱點,並結合海洋工程案例展現了MDT的應用價值PG電子直營站APP官網。

  MDT發展面臨海洋環境復雜性、數據整合難度大、核心模型缺失天海翼步兵、研究碎片化、標準不統一、實時同步算力需求高、實際應用有限等挑戰。未來需通過以下方向突破:

  2. 推進國際合作與標準化建設,制定MDT基本要素、評估指標等統一標準;3. 深化海洋環境研究與數據質量管理,提升模型可信度;

  MDT作為海洋領域數字化、智能化發展的核心技術,在海洋能源開發、海洋運輸、資源勘探等領域具有廣闊應用前景。隨著技術的持續迭代與應用場景的不斷拓展,MDT將為海洋產業的安全、高效、可持續發展提供更強大的技術支撐,從而推動“透明海洋”建設與海洋資源的科學開發利用。

  清華大學清華大學教授、海洋工程研究院院長、深圳研究生院海洋工程研究院聯席院長,嶗山國家實驗室副主任兼學術委員會主任,中國海洋工程研究院(青島)院長,中國工程院院士。兼任住房與城鄉建設部科技委標準化專委會主任,科技部海洋相關專項總體專家組組長,國務院學位委員會水利工程學科評議組召集人,中國振動工程學會副理事長等。獲國家技術發明一等獎天海翼步兵、國家科技進步一等獎(創新團隊)和國家科技進步二等獎以及標準大師獎、光華工程科技獎、全國優秀科技工作者、全國五一勞動獎章、全國先進工作者、中國工程院士等榮譽PG電子直營站APP官網。

  副教授,廣東省粵港澳研究團隊負責人,中國圖學學會BIM專業委員會副主任委員、中國力學學會產學研工作委員會副主任委員、中國海洋發展研究會理事等。獲中國圖學學會科技進步獎一等獎和優秀科技工作者獎、華夏建設科學技術獎二等獎等科技獎勵。發表學術論文160餘篇,主編教材2部,參編標準4部,入選“中國知網高被引學者TOP1%”。

  Ocean是清華大學主辦的英文開放獲取期刊,基于清華大學出版社SciOpen平台出版發行,主編團隊由挪威科技大學的Torgeir Moan院士、中國科學院的王中林院士、以及清華大學的張建民院士共同組成。《海洋(英文)》致力于發布海洋科學、海洋工程、海洋科技領域相關的最新研究進展,通過開放獲取的出版模式提升成果傳播速度與影響力,助力科研合作與創新,啟幕海洋相關領域的學術新征程。

  收稿範圍包括但不限于:海洋生物學與海洋生物制藥、海洋生物地球化學過程、海洋地球科學、海洋自然資源、大氣與氣象學、海洋污染與生態學、海洋化學、海洋數學、遙感、海洋聲學與光學、海洋環境與預測、海洋自動化與機器人技術、海洋信息學與數字孿生PG電子直營站APP官網、海洋災害與防治、海洋採礦、近海與海岸工程結構、海洋岩土工程、水產養殖工程、流體力學、水動力學、海底工程等主題的研究論文、綜述、快報、專家觀點和研究亮點。pg電子模擬器pg電子試玩pg電子娛樂平台pg電子遊戲PG電子官方網站PG官網電子直營站




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