《智能物联网导论》AIoT导论-第4章课件

智能物联网导论吴功宜

吴英编著第4章

AIoT应用领域

4.1智能工业4.1.1“工业4.0”与“中国制造2025”1.工业4.0的基本概念工业革命发展的四个阶段4.1.2工业4.0涵盖的基本内容1.工业4.0的特点工业4.0的核心是：智能工厂、智能制造与智能物流工业4.0的技术框架2.智能工厂3.智能制造智能制造包括产品智能化、装备智能化、生产方式智能化、管理智能化与服务智能化4.1.3工业4.0与数字孪生工业4.0需要数字孪生技术的支持智能工厂的“高度互联，实时系统，柔性化、敏捷化、智能化”特征，就标志着智能工厂一定是一个复杂的“系统级系统”的总集成智能制造的产品智能化、装备智能化、生产方式智能化、管理智能化与服务智能化特点，只有采用新的技术路线才能够实现数字孪生（DigitalTwin）运用全数字化生命周期迭代优化，通过并行工程与快速迭代，最终形成闭环数字孪生（ClosedLoopDigitalTwin）。数字孪生概念的出现，为工业4.0的实现提供了新的理论与方法，引发了多领域技术的集成创新工业4.0为数字孪生提供了发展的空间支持数字孪生应用落地的技术主要是：基于AIoT的虚实互联与集成基于云计算的数据孪生数据存储与共享服务基于大数据与人工智能的数据分析、融合与智能决策。基于虚拟现实与增强现实的虚实映射与可视化技术的应用4.1.4产品数字孪生体1.数字纽带的概念数字纽带利用先进建模和仿真工具构建的，覆盖产品全生命周期与全价值链，从基础材料、设计、工艺、制造以及使用维护全部环节，集成并驱动以统一的模型为核心的产品设计、制造和保障的数字化数据流数字纽带也是一个允许可连接数据流的通信框架，并提供一个包含生命周期各阶段孤立功能视图的集成视图数字纽带为在正确的时间，将正确的信息传递到正确的地方提供了条件，使得产品生命周期各环节的模型，能够及时进行关键数据的双向同步和沟通数字纽带在整个系统的生命周期中无缝加速企业的数据、信息和知识之间的相互作用，在初步设计、详细设计、制造、测试、使用、维护过程中采集各阶段的动态数据，实时评估产品在当前和未来的状况数字纽带为产品数字孪生体提供贯通产品生命周期和价值链的访问、整合、转换能力，实现全面追溯、双向共享/交互信息、价值链协同，最终实现了闭环的产品全生命周期数据管理和模型管理产品数字孪生体的结构产品数字孪生体的主要作用是：模拟、监控、诊断、预测和控制4.1.5数字孪生在大型设备全生命周期管理中的应用AFRL利用数字孪生体解决战斗机机体维护问题数字孪生应用于飞机起落架运行维护中的系统结构与工作原理4.2智能电网4.2.1智能电网基本概念智能电网应用覆盖的范围与研究的内容4.2.2数字孪生在发电厂智能管控系统中的应用4.2.4数字孪生在风力发电机组故障预测中的应用4.3智能交通4.3.1智能交通的基本概念智能网联汽车与车联网的研究4.3.2智能网联汽车的研究与发展1.从无人驾驶汽车到智能网联汽车智能网联汽车运行示意图4.3.3智慧公路研究与发展4.3.4数字孪生技术在车辆抗毁伤性能评估中的应用4.4智能医疗4.4.1智能医疗基本概念AI在智能医疗中的作用：临床辅助决策应用“AI+大数据技术”的应用AI覆盖药品、医疗器械全价值链AI推动医疗生态圈的变革医学自然语言处理和知识图谱的应用提供“端-端”解决方案未来的智能医疗体系将向着更加重视以人为本，发展以数字化驱动的人群健康管理、一体化服务网络和医疗、医药、医保的“三医融合”服务模式，实现无处不在的医疗、全生命周期关怀与精准医疗的方向发展4.4.2AI与医疗服务全流程的关系4.4.3远程医疗系统与医疗机器人1.远程医疗

远程医疗（Telemedicine）是一项全新的医疗服务模式。它将医疗技术与计算机技术、多媒体技术、AIoT技术相结合，以提高诊断与医疗水平，降低医疗开支，满足广大人民群众健康与医疗的需求；未来的医疗活动中，医生将面对计算机，可以根据屏幕上显示的异地病人的各种信息来进行诊断和治疗2.医疗机器人医疗机器人的发展可以追溯到1985年利用工业机器人辅助定位完成的神经外科活检手术。这次手术首次将机器人技术与医学相结合，开启了医疗机器人的新纪元

医疗机器人根据应用场景可以分为手术机器人、康复机器人、服务机器人、辅助机器人四类4.4.4医疗大数据与机器学习算法的应用1.医疗大数据的基本概念2.医疗大数据的应用

3.医疗大数据的应用示例

（1）医疗大数据在健康服务中的应用（2）医疗大数据在慢性病管理中的应用（3）机器学习在医疗影像分析中的应用4.4.5数字孪生在智能医疗中的应用4.5智慧城市4.5.1智慧城市的基本概念理解智慧城市的概念，需要注意以下几个问题：现代城市的“三个空间”与“三种资源”

三个空间是：物理空间、生活空间、数字空间；三种资源是：物质资源、人力资源、数据资源。智慧城市就是以三个空间与三种资源为基础，创新城市建设的新理念数据成为智慧城市建设的战略资源数据对现代城市建设的重要性逐渐呈现出替代传统的土地、资金、能源的效应，成为智慧城市建设至关重要的战略资源多种新技术在智慧城市建设中呈现出融合集成创新的局面AIoT、5G、云计算、大数据、AI、区块链、数字孪生等新技术开始应用到智慧城市建设之中多种新技术在智慧城市建设中呈现出“集成、融合、创新”的新格局4.5.2数字孪生城市的基本内涵4.5.4数字孪生城市研究的发展与面临的挑战数字孪生城市对应物理城市必须以下五个层次的功能：第一层：模拟，建立物理对象的虚拟映射第二层：监控，通过AIoT感知和采集城市各个参数的变化第三层：诊断，对多维的大数据进行分析，诊断，城市发

生的异常状态第四层：预测，对可能发生的公共安全事件或公共卫生事件

进行预测和预警

第五层：控制，实现对城市管理与服务的赋能与实施控制数字孪生城市需要有系统的理论研究基础，需要重点研究数据、模型、体系结构等核心问题数字城市孪生对于未来城市规划、建设、管理意义重大，也非一蹴而就的事本章小结我国政府高度重视AIoT应用的发展，确定了智能工业、智能农业、智能物流、智能交通、智能电网、智能环保、智能安防、智能医疗与智能家居等九大重点发展的应用领域工业4.0是AIoT最重要的应用，数字孪生为工业4.0的实现提供了新的理论与方法，将会引发多领域技术的集成创新智能电网本质上是AIoT与传统电网“融合”的产物，极大地提高电网信息感知、信息互联