许继智能电表数字孪生车间建设与探索

基于数字孪生的智能车间建设方案随着新一代信息技术与制造技术的深度融合发展，制造业的生产方式正在发生深刻变革，为实现制造业中的设备信息能及时汇总处理，从而驱动整个制造业更加智能化的发展。

为实现对车间／产线现场设备工作状态信息，加工工艺参数信息，车间物料周转过程、工件工艺质量信息、加工过程中的能源损耗信息等的在线监测、分析与故障预警，有必要建设一个生产过程监测系统，全面实现车间设备和生产执行情况的集中监测、预警管理，实现生产过程的透明可控。

1研究内容本文的主要研究内容是对产线的三维实时监控的研究，其中最重要的就是对数字孪生的研究，生产线数字孪生主要是对物理机床的传感器、状态、加工等数据等进行采集、处理与融合，构建生产线实时和历史数据模型，以实现物理机床电气系统的数字化映射。

数字孪生体虚拟模型可以直观地体现数控机床的物理实体实际外观状态，一个精确、逼真的数字孪生体虚拟模型可以为工人提供强烈的沉浸感。

三维实时监控可以对生产线物理实体的加工过程和全生命周期进行全面了解与掌控，为生产线的调试、报警预警、远程操控提供平台。

2关键技术研究2.1数据建模技术对数据进行分析建模是数字孪生技术的重要基础，通过使用数字孪生技术与数据建模结合在一起，能够在数字空间中对产线的运行过程进行同步映照。

利用工业物联网结合物理实体产线的实际运行数据，对产线数字孪生体进行模型构建、运动链接、环境搭建，利用产线的数字孪生体对物理机床的整个生命周期进行仿真、监控、调试以及控制等操作，完成虚实相融、以虚概实的数字化。

2.2制造实时数据监控技术制造实时数据采集与监控以产线的数字孪生技术作为基础，囊括了现场生产的物理生产层面和生产工艺层面的映射。

在现场生产的物理层面，主要研究加工中的多源异构数据的可视化映射，实现车间的可视化监控；在生产工艺层面，研究了基于数字孪生的生产线上的制造数据实时仿真计算方法，完成机床实时生产数据与生产工艺相融合，从而实现基于数字孪生层面的数据监控展示。

精益化生产、协同化制造加速许继仪表智能转型摘要：文章通过真实的案例、真实的应用场景，祥细介绍了河南许继仪表有限公司在建设智能工厂中的成功经验，主要内容有总体规划、分步实施，硬件建设、软件集成，实现精益自动化、运营数据化，联通网络化，打通生产运营的各个环节，达到精益化生产、协同化制造、加速企业智能化转型，实现良好的经济效益和社会效益。

关键词：智能制造；机器人；MES系统；SAP系统0引言河南许继仪表有限公司（以下简称许继仪表）成立于1999年，是专业从事各类智能电能表计及计量信息化系统、智能制造技术及系统研发制造和销售的高科技企业。

2016年以来，许继仪表响应中央号召，实行智能化改造，通过精益化生产、协同化制造，加速企业智能化转型，先后被评为河南省智能工厂、河南省智能标杆企业，2020年中国标杆智能工厂,其具体做法如下：1智能制造总体规划许继仪表通过精益生产模式，设计智能自动化化生产线，实现关键工序自动化生产，己建成企业资源计划（ERP）、产品生命周期管理（PLM）、仓库管理（WMS）等系统，在建高级计划生产排程（APS）、制造执行（MES）、数据采集与监视控制（SCADA）、全员生产维护（TPM）、运输管理（TMS）等系统，努力打造国家级智能电表智能制造标杆企业。

主要建设内容：推行精益生产模式，生产现场和办公室都取得5S一级认证，研制智能自动化生产线，实现关键工序自动化生产。

运用ERP、MES、PLM等信息系统，通过数据采集，数据运营，实现透明化管理、生产运营数据化。

打通贯穿全价值链的数字神经系统，消除信息孤岛，实现人、机器、产品互联互通，形成网络状联通结构。

2智能制造实施情况2.1硬件建设硬件建设主要有焊接机器人、螺钉自动锁付机、CCD视觉系统、自动化检定装置、分拣机器人等等，这里主要介绍焊接机器人和CCD视觉系统。

2.1.1焊接机器人机器人由机器人本体和控制柜组成，采用精密机械臂组合成三轴本体，通过伺服控制系统在其覆盖的范围内连续运动，U轴能够控制电烙铁进行360度旋转，保证在工作区域无死角焊接，满足各种产品的焊接需求。

电气仪表的数字孪生技术数字孪生技术在产品设计和维修中的应用电气仪表的数字孪生技术在产品设计和维修中的应用数字孪生技术是一种将物理实体与其数字模型相结合的技术手段，它在各个领域的应用越来越广泛。

在电气仪表领域，数字孪生技术的应用也逐渐得到了重视。

本文将探讨数字孪生技术在电气仪表产品设计和维修中的具体应用。

一、数字孪生技术在电气仪表产品设计中的应用数字孪生技术在电气仪表产品设计中的应用主要包括模拟仿真、参数优化和设计验证等方面。

首先，数字孪生技术可以通过建立电气仪表的数字模型进行模拟仿真，从而提前发现和解决可能存在的问题。

通过对电气仪表的各个模块进行数字建模，并结合精确的物理参数和环境条件，可以在计算机中模拟出电气仪表的工作状态，并对各种因素进行分析和优化。

这样一来，设计人员可以在产品实际制造之前对设计方案进行多次优化，减少设计错误和重复制造，提高产品的设计质量和效率。

其次，数字孪生技术还可以应用于电气仪表的参数优化。

通过对数字模型进行参数敏感性分析和优化算法的应用，设计人员可以找到最优的设计参数组合，从而实现电气仪表在性能、功耗和成本等方面的最佳平衡。

通过数字孪生技术对参数进行优化，可以有效提高电气仪表产品的整体性能和竞争力。

最后，数字孪生技术在电气仪表产品设计中的应用还包括设计验证。

通过将数字模型与实际电气仪表进行对比和验证，设计人员可以快速准确地评估设计方案的可行性和可靠性。

例如，在设计过程中，设计人员可以通过与数字模型的比对来验证电气仪表的工作参数、电路连接和电气特性等是否符合设计要求。

这种方式可以大大减少实际测试的时间和成本，提高产品设计的效率和可靠性。

二、数字孪生技术在电气仪表维修中的应用数字孪生技术在电气仪表维修中的应用主要包括故障诊断、修复指导和维修培训等方面。

首先，在故障诊断方面，数字孪生技术能够帮助维修人员快速准确地定位和诊断电气仪表的故障原因。

通过建立电气仪表的数字模型，并结合实际的工作参数和故障现象，维修人员可以在计算机中模拟出故障状态，并分析其可能的原因和解决方案。

0　引言随着信息化、数字化技术的高速发展，水电厂智能化建设迈入了新阶段，一方面建设了综合一体化平台，实现数据共享和统一管理。

另一方面，通过数字化和网络化，实现了互联互通，获取更全面的设备状态信息[1]。

为进一步提高管理效率和管理水平，响应国家大力提倡的工业化与信息化深度融合的要求，传统水电工程的建设管理模式也在不断创新[2]，数字孪生技术逐渐用于水电厂的施工建设和管理运行中[3-5]。

GB/T 40222—2021《智能水电厂技术导则》对数字孪生进行了明确定义，即数字孪生是用于理解、预测和优化实体对象性能的数字仿真。

利用数字孪生技术可将真实和虚拟两个维度的水电厂进行连接，结合传感器技术、物联网技术、虚拟仿真技术等实现两者的同步仿真运行和虚实交互。

2021年水利部先后出台了《“十四五”智慧水利建设规划》《“十四五”期间推进智慧水利建设规划》等系列文件，大力推进数字孪生流域建设。

水电厂作为水利枢纽的重要组成部分，其数字孪生建设是数字孪生流域建设的切入点和突破点。

目前数字孪生技术成为研究热点，智能水电厂建设只是要求了对建筑物和机电设备进行三维数字化建模以及对部分设备运行工况进行三维可视化运行模拟仿真，与数字孪生要求的双生交互还有较大差距，主要体现在三个方面：一是现地感知体系建设还不完善，工程和流域上的对水电厂运行管理影响的环境和工况信息采集还需要进一步补充；二是智能水电厂基于数字孪生技术的表达不成熟，海量多源数据采用数字孪生技术的表达方式还没有规范的方法；三是数字孪生技术与业务应用的结合不够，应用功能和交互方式面临挑战。

因此，本文结合智能水电厂的框架，基于一般性的部署手段，初步构建了智能水电厂的数字孪生架构，探索基于数字孪生技术的应用模式和功能，为数字孪生技术在智能水电厂建设中落地应用提供方法参考。

1　整体架构基于数字孪生的智能水电厂技术架构中共分为五部分：基础支撑层、数据互动层、数字孪生底座、数字孪生平台以及数字孪生应用，具体架构如图1所示。

智慧电厂数字孪生建设方案最新智慧电厂数字孪生建设方案是针对现代化电力生产和运营管理的需求，借助数字技术和物联网技术，以数字孪生为核心，运用大数据、人工智能、云计算等技术手段，对电力生产过程中的各个节点进行建模仿真、数据采集、数据分析和预测，以及设备维护和运营决策等服务的全新模式。

一、方案概述通过对电力生产全过程中的数据进行采集、传输和分析，建立电网系统的数字孪生，实现对传统电力生产中的跨越式升级，为电力生产运营提供全方位的保障。

二、方案流程1. 海量设备数据采集通过采集各类智能电网终端设备的数据，包括仪表读数、设备运行状态、远程控制信号等，以及对各种电力传输线路和设备传感器的数据采集。

通过这些数据的传输和统计分析，形成一个庞大数据集合。

2. 数据分析和预测通过对数据集进行深度分析和探索，运用大数据与人工智能技术进行机器学习，从数据中挖掘隐含的规律、关联性和特征等，预测设备运行状态、网络电量负荷和力调度等数据。

3. 数字孪生模型建立在数据分析和预测的基础上，建立电力生产全过程的数字孪生模型，实现对传统电力生产方式的模拟仿真和优化。

针对电力生产各环节，如输变电设备、自动化仪表、负荷调度管理、远程运维决策等，建立相应的数字孪生模型。

4. 全球智能电力大数据中心采用大数据技术建设全球智能电力大数据中心，为数字孪生提供数据支持。

在数字孪生应用过程中，可以将各类设备和电力系统的数据存储在大数据中心，为数据分析和预测提供足够的信息来源。

三、方案应用1. 电网设备监测对实际工作中的电网设备运行状态进行监测，采用数字孪生模型中的仿真方法，建立电网运行状态和电力负荷预测模型。

2. 环境条件预测通过数字孪生模型中运用机器学习方法，可对环境条件如气温、风速、日照时间、降雨量等因素进行预测，为电力负荷决策提供更多预测依据。

3. 数据保障和存储数字孪生模型中的数据管理是必要步骤。

要求数据应定期备份并存储在云平台中，对部分重要数据进行加密，以确保数据的安全性。

数字孪生技术如何应用于智能电网建设随着科技的不断进步和智能化的快速发展，智能电网已经成为未来能源系统的重要组成部分。

而数字孪生技术作为一种全新的技术手段，正逐渐被应用于智能电网的建设和运行中。

本文将探讨数字孪生技术在智能电网建设中的应用，并分析其带来的优势和挑战。

首先，数字孪生技术可以在智能电网建设的初期阶段起到重要的作用。

通过将电网的物理系统和虚拟模型相结合，数字孪生技术可以模拟和仿真不同场景下的电网运行情况，帮助设计者更好地优化电网结构和运行机制。

通过数字孪生模型，设计者可以快速测试新的技术解决方案，提升电网的可靠性和稳定性。

此外，数字孪生技术还可以基于实时数据进行预测和优化，提高电网的效率和资源利用率。

通过数字孪生技术在电网建设的初期阶段进行模拟和优化，可以减少后期的变更和维护成本，提高电网的可持续性和适应性。

其次，数字孪生技术在智能电网运行和维护中也发挥着重要的作用。

借助数字孪生技术，运营商可以实时监测电网的运行状态，并进行远程控制和调整。

通过数字孪生模型，运营商可以更准确地预测电网的负荷需求和故障风险，做出相应的调度和管理决策。

数字孪生技术还可以监测电网中各种设备的运行状态和性能参数，提前发现故障和异常，实现智能化的维护和管理。

此外，数字孪生技术还可以通过数据分析和机器学习算法，提供精确的故障诊断和修复方案，提高电网的可靠性和安全性。

通过数字孪生技术，智能电网可以实现全方位的监控和管理，提升运行效率和运营质量。

然而，数字孪生技术在智能电网建设中还面临一些挑战。

首先是数据采集和处理的问题。

智能电网中各种设备和传感器产生的数据量巨大，而且数据类型复杂多样。

如何高效地采集和处理这些数据，构建准确可靠的数字孪生模型，是一个需要克服的难题。

其次是安全性和隐私问题。

数字孪生技术需要大量的数据共享和交互，如果不采取适当的安全措施，可能会导致数据泄露和系统攻击等问题。

要解决这些挑战，需要制定统一的数据标准和隐私保护机制，确保数据的可信和安全。

数字孪生技术如何应用于智能电网建设智能电网作为未来能源系统的重要组成部分，正逐渐成为全球能源领域的焦点和研究热点。

在智能电网建设中，数字孪生技术扮演着至关重要的角色。

数字孪生技术是指通过数字化的方式，将真实世界中的物理系统与其数字模型相结合，并通过数据交互来实现实时监测、预测分析和智能决策。

本文将重点探讨数字孪生技术在智能电网建设中的应用，以及它所带来的益处。

首先，数字孪生技术可以实现智能电网的实时监测与优化。

智能电网是由大量分布式能源资源、负荷设备和储能装置组成的复杂系统，因此需要实时监测和调控来保证其运行安全和高效性。

通过数字孪生技术，可以将智能电网的物理系统与数字模型相连接，实时传输大量数据以进行监测和分析。

这种实时监测系统可以对电网中的故障、负荷变化和能源损耗等问题进行快速反应，并提供相应的优化方案和预警信息，从而能够提高智能电网的运行效率和可靠性。

其次，数字孪生技术还能够实现对智能电网的预测分析。

通过数字孪生技术，可以将实时采集的数据与预测模型相结合，提取出电网运行的规律和趋势，并进行预测分析。

这样的预测分析可以帮助智能电网的管理者做出合理的决策，如调整发电量、优化能源配置等，从而有效应对可能出现的电网负荷波动和能源供给不足的情况，提高电网的稳定性和可持续性。

此外，数字孪生技术还能够根据历史数据和模拟实验，模拟出不同的运行场景，评估智能电网的可靠性和可行性，为智能电网的规划和设计提供重要的参考。

除了实时监测和预测分析，数字孪生技术还可以支持智能电网的智能化决策。

智能电网需要能够根据实时情况和用户需求，快速做出智能决策，如调整发电量、调度负荷等。

通过数字孪生技术，可以将电网的实际运行情况与数字模型相匹配，并结合先进的算法和人工智能技术，实现智能化的决策支持系统。

这样的智能化决策系统可以根据电网状态的变化和优化目标的设定，自主地做出相应的决策，并及时调整电网的运行模式，从而提高电网的灵活性和响应能力。

数字孪生技术在智能电网建设中的应用指南数字孪生技术是近年来兴起的一项先进技术，已经被广泛应用于智能电网建设中。

数字孪生技术通过将物理世界与数字世界相连接，实现了对智能电网的全面监测、管理和优化。

本文将详细介绍数字孪生技术在智能电网建设中的应用指南，旨在帮助读者了解该技术的具体应用和操作方法。

首先，数字孪生技术在智能电网建设中的第一个应用领域是设备监测和故障诊断。

利用数字孪生技术，可以实现对智能电网中的各种设备进行实时监测和故障诊断。

例如，可以通过数字孪生技术对变电站、配电室等设备进行监测，实时获取设备的运行状态、温度、电流等数据，并对设备进行故障诊断。

通过及时发现和修复设备故障，可以提高智能电网的可靠性和稳定性。

其次，数字孪生技术在智能电网建设中的另一个应用领域是电网规划和优化。

通过数字孪生技术，可以对智能电网的整体结构和运行进行建模和仿真。

通过分析模拟结果，可以发现电网系统中的瓶颈、隐患以及潜在的优化方案。

同时，数字孪生技术还可以帮助制定电网规划方案，包括电网的扩容、升级和优化。

通过数字孪生技术的应用，可以最大限度地提高智能电网的运行效率和能源利用率。

此外，数字孪生技术还可以应用于智能电网的安全管理。

随着智能电网规模的不断扩大，电网的安全问题也日益突出。

数字孪生技术通过对电网系统进行全面模拟和仿真，可以实时监测电网的安全风险，并及时发出警报。

同时，数字孪生技术还可以提供安全模拟和实验平台，对电网系统进行安全演练和应急预案制定，提高智能电网的应对能力和安全性。

另外，数字孪生技术在智能电网建设中还可以应用于能源管理和优化。

数字孪生技术可以对电网中的能源消耗和分配进行实时监测和管理。

通过数字孪生技术的应用，可以最大限度地提高电网的能源利用效率，降低能源消耗和排放。

同时，数字孪生技术还可以对可再生能源的接入和利用进行优化和规划，实现智能电网的可持续发展和绿色能源利用。

最后，数字孪生技术对智能电网建设的应用还可以扩展到用户侧管理和服务。

第1篇随着信息技术的飞速发展，数字化、智能化已经成为当今时代的主要趋势。

电力行业作为国民经济的重要支柱，其数字化转型也势在必行。

电力数字孪生技术作为一种新兴的智能化技术，能够为电力行业提供全新的解决方案，提高电力系统的运行效率、降低运维成本、提升安全保障水平。

本文将详细介绍电力数字孪生解决方案的背景、原理、技术架构、应用场景以及实施步骤。

一、背景1. 电力行业面临的挑战（1）电力系统规模不断扩大，设备复杂度增加，运维难度加大。

（2）电力市场改革，竞争日益激烈，对电力企业的运营效率提出了更高要求。

（3）能源结构转型，新能源接入，对电力系统的稳定性、可靠性提出了更高要求。

2. 数字孪生技术的兴起数字孪生技术是一种将物理实体与虚拟模型相结合的智能化技术，通过实时监测、数据分析和仿真优化，实现对物理实体的全生命周期管理。

数字孪生技术在航空航天、汽车制造、医疗健康等领域取得了显著成果，为电力行业提供了新的发展思路。

二、原理1. 数字孪生技术原理数字孪生技术主要包括以下几个步骤：（1）数据采集：通过传感器、摄像头等设备，实时采集物理实体的状态数据。

（2）数据传输：将采集到的数据传输至数据中心，进行存储和分析。

（3）模型构建：根据物理实体的特性，构建虚拟模型，实现物理实体与虚拟模型的映射。

（4）仿真优化：通过仿真实验，优化物理实体的设计方案，提高运行效率。

（5）实时监控：实时监测物理实体的运行状态，确保其安全稳定运行。

2. 电力数字孪生技术原理电力数字孪生技术主要应用于电力系统的各个环节，包括发电、输电、变电、配电和用电。

其原理如下：（1）数据采集：通过传感器、智能设备等，实时采集电力系统的运行数据，如电压、电流、功率等。

（2）数据传输：将采集到的数据传输至数据中心，进行存储和分析。

（3）模型构建：根据电力系统的特性，构建虚拟模型，实现物理实体与虚拟模型的映射。

（4）仿真优化：通过仿真实验，优化电力系统的设计方案，提高运行效率。