參照格式：郭大方, 杜嶽峰, 武秀恒, 侯思余, 栗曉宇, 張延安, 陳度. 農機裝備數碼孿生:從概念到套用[J]. 智慧農業(中英文), 2023, 5(2): 149-160. DOI：10.12133/j.smartag.SA202305007
GUO Dafang, DU Yuefeng, WU Xiuheng, HOU Siyu, LI Xiaoyu, ZHANG Yan'an, CHEN Du. Digital twin for agricultural machinery: From concept to application[J]. Smart Agriculture, 2023, 5(2): 149-160. DOI：10.12133/j.smartag.SA202305007
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農機裝備數碼孿生：從概念到套用
郭大方 1，2 ， 杜嶽峰 1，2* ， 武秀恒 1，2 ， 侯思余 1，2 ， 栗曉宇 1，2 ，張延安 1，2 ， 陳度 1，2
（1.中國農業大學 工學院，北京 100083；2.中國農業大學現代農業裝備最佳化設計北京市重點實驗室，北京 100083）
摘要：［目的/意義］ 農機裝備是先進農業生產理念落地的物質支撐，如何提升農機裝備設計制造水平及運維管控能力，充分發揮裝備效能，是智慧農業未來發展所面臨的核心問題。數碼孿生是一種融合多種資訊科技、促進虛實互動融合的先進理念，有助於更加清晰地認識農機裝備及其執行過程，從而解決從設計到回收階段的復雜性問題，進而全方位地提升農機裝備作業質素，更好地滿足農業生產需求。 ［進展］ 首先圍繞數碼孿生在農機裝備領域的套用，總結數碼孿生的研究動態，分析農機裝備數碼孿生的概念與內涵，提出系統性的體系架構。然後從宏觀發展、系統實作、專案實施多個角度闡述農機裝備數碼孿生的實作路線。最後介紹農機裝備數碼孿生的典型套用場景和案例。 ［結論/展望］ 數碼孿生為農機裝備轉型升級提供了新方法，為提升農業機械化生產水平提供了新途徑，為實作智慧農業提供了新思路。本文可為農機裝備數碼孿生相關研究工作的開展提供參考，為數碼孿生賦能智慧農業和智能裝備奠定理論基礎。
關鍵詞： 農機裝備；數碼孿生；資訊科技；虛擬仿真；智慧農業
文章圖片
圖1 農機裝備數碼孿生概念示意圖
Fig. 1 Diagram of digital twin for agricultural machinery
圖2 三個層級的數碼孿生系統
Fig. 2 Digital twin system in three levels
圖3 農機裝備數碼孿生系統框架
Fig. 3 Framework of digital twin system for agricultural machinery
圖4 農機裝備數碼孿生系統組織架構
Fig. 4 Organization structure of digital twin system for agricultural machinery
圖5 農機裝備數碼孿生系統的閉環執行機制
Fig. 5 Closed-loop operation mechanism of digital twin system for agricultural machinery
圖6 農機裝備數碼孿生專案的實施路線
Fig. 6 Implementation route of digital twin project of agricultural machinery
圖7 農機裝備數碼孿生兩大套用場景
Fig. 7 Two major application scenarios of digital twin for agricultural machinery
圖8 數碼孿生賦能農機裝備設計
Fig. 8 Digital twin empowerment manufacturing of agriculture machinery
圖9 數碼孿生賦能農機裝備運維管控
Fig. 9 Digital twin empowerment operation and maintenance of agriculture machinery
圖10 大馬力拖拉機的數碼孿生案例
Fig. 10 Digital twin case of high-horsepower tractor
圖11 大型聯合收獲機的數碼孿生案例
Fig. 11 Digital twin cases of large combine harvester
作者簡介
杜嶽峰
副教授
杜嶽峰，博士，副教授，山東泰安人，研究方向為農機裝備數碼化設計、智能農機裝備與數碼孿生、虛擬現實與人機互動等，任機械與農業工程國家級虛擬仿真教學中心副主任，中國農業大學工學院數碼孿生青年科學家工作室負責人。近五年內，承擔國家自然科學基金2項、省部級課題 2 項，申報國家發明專利 15 件，授權 9 件，以第一作者或通訊作者發表學術論文 20 篇，完成科技成果鑒定 2 項，獲中國機械工業科學技術獎、農業機械科學技術獎等 2 項。E-mail：[email protected]。
郭大方
博士研究生
郭大方，博士生，山東臨沂人，在山東理工大學取得工學學士學位，在中國農業機械化科學研究院取得工學碩士學位，現於中國農業大學工學院攻讀工學博士學位，主要研究方向為農機裝備數碼孿生與智能控制技術。E-mail：[email protected]。
來源：【智慧農業（中英文）】2023年第2期
轉載請聯系編輯部授權
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