基于混合现实技术的数字孪生仿真系统

技术详细介绍

基于混合现实技术的数字孪生仿真系统：针对特定真实环境和内容的数字化模拟操作，可模拟操作流程，如设备操作、机械维修、起重作业等；可模拟工具设备使用，如工具设备外形模拟、操作方式模拟以及使用效果的模拟。系统可以大大缩短建立实物和环境的时间，一套系统可多人同时、单人多次使用，在短时间和低成本内培训人员。在安全性方面，仿真系统使得培训过程中的失误不会再带来人身伤害和环境危害，也不会浪费任何财力物力。在考核方面，系统能够进行知识点、操作要点及工作流程的仿真考核。

防患于未然是各行业关注的重点，如何确保在事故来临时做到最小损失，定期执行应急演练是传统并有效的防患方式，但其弊端也非常明显：投入成本高，每次推演都要投入大量人力和物力，导致不可能进行频繁性执行。本系统为应急演练提供了一种全新开展模式，将各类事故现场模拟到虚拟世界，同时也可制造各种事故情况来组织参加人员做出正确响应。通过本系统可大大降低演练成本，提高演练频次，灵活增加演练内容，从而保证相关人员面对事故灾难时的应对能力，同时也可以打破空间限制方便组织演练的进行。

除以上纯“虚拟世界”功能以外，本系统还可以通过物联网技术和工业自动化技术将“现实世界”的设施设备接入到“虚拟世界”。用户可以通过在虚拟世界对设施备进行“等效操作”，实现世界的实际操作。现实世界设施设备的操作反馈数据也可通过系统传输到虚拟世界并由操作人员接收处理。该功能的优势是将极端恶劣或高度危险环境的作业变得简单安全，同时由于操作人员无需实地作业从而也极大的提高了作业效率。

本系统创新点如下：

1、数字孪生1比1还原真实环境

通过一系列测量校准，将现实环境1比1还原到虚拟世界，用户可通过穿戴式设备身临其境的在虚拟世界执行各项任务。

2、灵活可变的任务节点设置

系统可以将所有的模拟流程设置为单个节点，可以自定义先后顺序，设置流程树，并对所有节点进行分项设置，任务完成后可回放整个操作流程，并对这些操作流程进行评分。

3、丰富的事故模拟和操作结果模拟

系统一方面可模拟各类事故特效，也可对人员的操作带来的影响和结果进行模拟。例如在错误的操作流程被执行后，可能引起的垮塌、火灾、爆炸或是其他各种灾难模拟。

4、虚拟技术和物联网及自动化技术的结合使用

通过物联网技术打通与自动化工控设备的通信，系统可以与各类硬件设备进行双向互通，一方面可以直接操作各类设备，另一方面可以将各类设备数据反馈回来，实现了虚拟世界和现实世界的有机结合，可应用于各类危险作业场景。

主要经济技术指标：

本系统的实施可以在技能培训、设备操作以及灾害演练方面节约大量的人力和物力成本。同时由于可灵活部署和无限次反复使用，在安全生产方面带来的提升将不可估量。

移动性：除使用穿戴式头盔设备需要特殊场地外，系统也支持手机应用，可支持移动端离线操作；

视觉效果：VR模式下136°沉浸式视野及2560X1440像素显示，AR模式下65°对角线视野及1280X1720像素显示；

沉浸性：优良的位置追踪和较低的抖动（与终端设备的投入成正比）；

实用性：可集成低误差的语音、手势和控制器输入。

基于混合现实技术的数字孪生仿真系统是四川物通科技根据自身多年积累的物联网技术应用和软件开发经验的基础上在元宇宙领域的一次全新突破，本系统不仅可以实现模拟操作，也可以通过物联网和自动化技术在虚拟世界操作现实世界的设备设施，将危险操作的风险降到最低。系统目前已经应用于兰州地铁和国家电网作业模拟，可模拟各种业务作业操作流程、设备作业操作流程、设备设施分解维修维护以及残害应急响应等。

公司将结合行业前沿科技成果进行有目的调优，用科学的方法构建样板市场，通过组织或参加大型系统功能演示活动、互联网推广、专业销售、目标单位精准投放等方式进行宣传，实现全面推广应用。