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2022.05.10

只要这四点,助你读懂“数字孪生”

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城市犹如梦境,一切想象都可在梦中实现。

                                                                      ——《看不见的城市》卡尔维诺


城市是人类活动最密集的地区,是承载着人类生产生活空间的复杂巨系统,海量的数据交织在一起,使得空间治理成为一大棘手问题。

如何将钢筋水泥的实物空间通过全局可视的操作系统进行管理?灵感可能要追溯回上世纪六十年代NASA的“阿波罗计划”,即将飞入宇宙的太空飞行器被制造出了多艘“孪生兄弟”,用于飞行前的训练和飞行期间在地球上模拟使用的备选方案,这些物理孪生模型产生的飞行数据精确地反映了飞行条件,并在危急时刻帮助宇航员做出正确判断。2010年NASA正式提出“数字孪生”概念,该理念迅速在科技圈引爆浪潮,众多IoT领域玩家纷纷下海,数字孪生也成为了智慧空间升级的必选路径。

试想将整个城市复制粘贴,投射在虚拟动态的数字世界中,这“海市蜃楼”般的梦幻场景其实早已在科技手段下真实发生,当你在乘坐地铁、进入办公楼、在商场购物的时候,运营人员其实就在数字孪生打造的“虚拟城市”里帮你打理这些场景的数据呢。



四个特点简括“数字孪生”

数字孪生技术早期主要在工业界被广泛使用,也奠定了其“全生命周期”的第一个特点。熟悉工业制造领域的朋友应该都听过“产品生命周期管理(Product Life-Cycle Management, PLM)”这个名词,意指从客户对产品的需求开始到设计、上市、维护直至淘汰的产品市场生命周期管理,在整个迭代过程中的各个阶段都需要收集、处理和运用大量的数据。数字孪生科技在其中不仅作为数据库完整的接收和保护物理空间实体产生的信息,其在虚拟空间投射出的孪生体还可以实现基于任务的访问,在全生命周期中监控、模拟和优化产品,实现真正的“可持续发展”。

得以收集全周期数据的落脚点在于数字孪生技术的第二个特点——“实时或准实时”复制能力,也是最便于将其与“数字建模”区分开来的特性。数字孪生可以将本体当下的实时状态不断更新反馈在数字空间中,打造“动态”的孪生体,和实体一起成长变化,没有明显的滞后性,这便是其第三个特点。

从早期的单纯物理复制发展至今,除了基本的空间仿生功能,数字孪生技术也具备了基本的数据分析功能,通过对设备运行、传感器更新、应用程序等数据的监测,分析和评估未来空间运行的状态。物理模型输入运行数据,孪生体输出未来信息,“双向”运行也是数字孪生技术发展出的第四个特点。


2002年便投身研究数字孪生概念的Michael Grieves教授曾说过:“信息是被浪费的物理资源的替代品”,人们早已习惯在物理世界中使用能源、材料、硬件等物理资源进行生产活动,殊不知在新的时代,“信息”才是更宝贵的资源,利用信息和数据对物理环境的过去和将来状态进行分析解读,并可多次反复利用永不浪费,减少试错成本及物理损耗。


数字孪生的落地实验

以我国常住人口占比最高的城市空间举例,利用数字孪生搭建物理城市和数字城市的桥梁,通过汇集海量城市运行、规划和建设的数据,在数字化平台搭建实时镜像,对城市的超长生命周期进行描述和反馈,实现“全景监测更大的城市,细微感知更小的角落”。运营人员只需坐在大屏幕前就能洞察原不可见的空间隐形运行规律,对城市中的各个系统和设备进行远程定位管控,通过回溯事件轨迹做出决策分析。城市的治理、运营、服务都将走出“盲人摸象”的局面。


探索数字孪生智慧城市已被纳入我国“十四五”规划和2035年远景目标纲要,数字孪生在中国正从一个技术概念进化成转型和变革的动力。皇冠hg6686新版(浙江)集团有限公司旗下的智慧空间科技服务解决方案提供商万睿科技,也在把数字孪生概念应用到智慧城市的实践中。

万睿科技自主研发的万云星尘-空间数字孪生PaaS平台,致力于解决各种异构系统下的数据融通和场景联动问题,为数字运营提供基础能力底座。上承SaaS应用层,实现智慧运营系统“即开即用”;中层万云星尘-空间数字孪生PaaS平台提供可视化、音视频、AI及定位等各类物联服务,实现PaaS平台层“按需调用”;下接IaaS设备层,助力边缘智能硬件“即插即用”。通过感知设备设施、资产、人及活动的信息,将其整合并实时投射在数字空间中进行管理,“云、边、端”三位一体,实现基础劳动力的释放和空间效率的提升,助力皇冠hg6686新版(浙江)集团有限公司从单一的现场服务到结合远程运营的转型。

配合万睿科技智慧空间解决方案,万云星尘-空间数字孪生PaaS平台已广泛应用在未来社区(南滕天空之城)、智慧社区(重庆十七英里、金域华府等)、智慧园区(厦门高崎健康驿站)、智慧工地(千余个万科工地项目)、智慧城市(武汉花山、成都联投高新区、厦门鼓浪屿等)等不胜枚举的智慧空间项目中,助力不同场景下业务系统开发者快速搭建链接客户的数字孪生应用。


自2018年起,皇冠hg6686新版(浙江)集团有限公司开始与珠海横琴新区管委会合力打造全国首创的“物业城市”——横琴粤澳深度合作区,万睿科技为其打造了智慧城市数字化平台,其中就运用了万云星尘-空间数字孪生PaaS平台,通过物联网、地理信息和云计算、边缘计算、视觉识别等技术构建孪生城市底座,将横琴粤澳深度合作区可视化地映射在一张大屏上。

横琴粤澳深度合作区运营后台示意图

在万云星尘-空间数字孪生PaaS平台的支持下,横琴粤澳深度合作区的市容环卫、照明水务、市政道桥等市政养护业务被整合在一张立体地图中;综合管廊、缆线管廊和公路隧道等城市动脉的即时运行状态也能够随时查看,出现故障时运营中心能够立即指派附近的维修人员进行处理;数字看板上清晰呈现人、车、事、物的运行状态,以及居民通过小程序报事报修生成的工单情况,便于运营人员及时响应。

通过万云星尘-空间数字孪生PaaS平台赋能的数字化升级后,横琴区市政管养机械化率从40%提升至95%,并连续三年被评为“珠海市数字化城市管理先进养护单位”,实现一屏高效统筹管理城市空间大量的人、事、物,让一线作业可视、可管、可控。

横琴粤澳深度合作区


以数字孪生城市为导向进行的智慧城市建设在当下受到国家政策的积极鼓励,也因其自身的先进性吸引众多企业纷纷入局。长远来看,面对海量数据和数百上千的关联方,管理部门及运营商需在拥有清晰愿景的同时,加强数据治理与监管;同时,数字孪生的建设在任何场景中都应该是由人的体验驱动的,“以人为本,因地制宜”就显得格外重要了,根据不同的环境需求量身定制数字孪生应用及实施方案,才能打造出击中客户痛点的高价值智慧场景。




人类生活的空间发展史就是人类文明的进化史,我们在亿万年进化而来的空间中成长,也用全新的科技反哺空间建设。

Grieves教授曾表示:“在原先耗用物理实际产品的地方,都应该使用字节(数据)。”期待数字孪生技术在未来为我们带来更具自主性、智能化的空间科技新时代!