数字孪生技术的向前发展和融合应用,使得数字孪生在城市、流域、工厂等数字化场景的建设中得到了广泛的应用,为现实世界的数字化和虚拟化提供了坚实的技术支持。虚实交互能力作为数字孪生世界建设的核心能力之一,能够让数字孪生变得更加实用、智能吗?今天我们来聊一聊!
(全文2000字,预计阅读6分钟)
一、孪生是啥?
(一)数字孪生
数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据,集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程,在虚拟空间中完成映射,从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。
简单来说,就是在虚拟空间中模拟现实世界的内容,还可以对现实世界实时监测、管理等的技术。
(二)虚实交互能力
从字面上理解,就是虚拟世界和现实世界能够不断交互的能力,包括数据交互、协作反馈等等。
随着数字孪生可视化的市场需求迸发及行业的日益成熟,数字孪生驾驶舱的发展从“看得到”到“用起来”。客户在指挥运营中心、业务指挥调度场景上,强调持续信息汇报,实时监控指标。例如,在防汛指挥、城市监管等场景中及时预警管控。
在数字孪生城市成熟度模型中,“五级引领级”的总体特征是虚实共生、创新引领。强调了基于数字孪生环境与海量案例库,对AI模型进行训练和优化,达到事前预报、事中跟进、事后反馈的全过程应急预案,解决现实问题、以虚优实。
二、虚实交互能力的应用特点
数字孪生的虚实交互能力很多体现在多跨协同、预案指挥上。
(一)多跨协同
多跨协同体现在跨领域、跨地区、跨部门、跨层级、跨业务、跨隶属关系等等方面的跨越和联动。数字孪生系统的虚实交互操作性,意味着在虚拟世界中的操作能够在真实物理世界得到反馈,这样的虚实交互、虚实联动,是从看见数字化转变到受益于数字化的关键。比如说在孪生场景中有个按钮可以远程控制摄像头的方向。或者是一个指挥中心的场景,业务决策人发现异常事件后发起视频会议作出决策,一线业务人员处理事件,上报处理结果又能在场景中反馈出来。
(二)预案指挥
完整的联动指挥体系其中的关联的数据包含人、事、物。“人”的部分即为关联企业的组织架构、通讯录;“事”指日常任务、异常事件的告警、以及针对各个情况提前设定好的预案;“物”是物联网设备数据,例如:摄像头、温湿度仪、烟雾报警器、闸机。
联动预案指挥体系架构图|图源:易知微官网
数据中台或者低代码数据协作平台,能够整合物联网中感知设备、自建系统等不同来源的数据,从而实现精细化业务管理。并用协同系统实现任务流程管理、任务台账。结合EasyV低代码数字孪生可视化平台的可视化能力、场景构建能力、业务场景协同能力实现智慧防疫、综合安防、车场管理等应用场景。
三、典型数字孪生联动预案指挥体系案例
(一)杭州东站交通枢纽数字孪生联动预案指挥体系
在杭州东站交通枢纽数字孪生智治应用的建设中,以预案集模块设计数字孪生应用场景、优化业务流程。改变原来“被动发现、现场会商、多头指挥、滞后处理”的工作方式,构建“主动感知、系统研判、一件触发、快速响应、动态反馈”的智能闭环。在数字孪生智治平台下,应急响应主体从单位细化到个人,应急指挥从多部门下发、模糊指令转变为多指令并联、一键到人、精准调度、实时反馈,推动应急从“被动应对”到“主动干预”转变。联动预案指挥体系,将数字孪生的核心价值系统虚实交互操作性,在真实场景下得到了较好的实现,实现跨地区、跨部门、跨层级、跨业务等的多跨协同。
杭州东站交通枢纽数字孪生数智应用|图源:易知微官网
在大型交通枢纽的项目的建设中,任务协同系统不可或缺。管理委员会在任务系统中设定预案模板,定义各事件节点研判的条件以及后续的动作,管理预案实例,针对一些特殊的情况干预事件流程。一线业务人员利用移动端应用来接收任务消息上报异常事件,实现端到端的协同。
(二)园区管理数字孪生联动预案指挥体系
设备的集中管理是很多园区、工厂在做数字化转型的常见诉求。
在传统模式下,园区的设备管理员会定期去做设备巡查,看看电梯、烟雾警报器、空调、灯具是不是存在异常情况。设备上会粘贴二维码标签设备管理员扫描这个二维码填写表单,提交巡检的结果。巡检任务的时限结束前,如整体巡检率低于一定值,物业的设备巡检通知群中会自动发送消息提醒,通知尽快完成巡检任务。这种方式流程较长、成本较高,效率较低。
数字孪生园区联动预案指挥业务逻辑|图源:易知微官网
如今,该园区管理运用了数字孪生联动预案指挥体系,该体系是用EasyV低代码数字孪生可视化平台和DTable低代码数据协作平台实现的。DTable用于构建园区设备管理应用,应用的数据会作为EasyV的数据源接入进来,再利用三维场景、图表可视的呈现出来。消息通知、任务下派的部分通过EasyV的”预案集“的实现,”预案集“能够关联企业组织,智能分配任务。在应用搭建时,可以设定触发预案的条件,比如城市内涝中某个点位积水水位超过了阈值,比如点了一个按钮给某个人发通知。在EasyV这些条件上都有很成熟的配置机制去支撑,最终把人、事、物的数据在数字孪生应用中串联起来,实现虚实人联动。
写在最后
数字孪生技术凭借其虚实交互能力,在现实世界和虚拟世界的交互和联动上拓宽了新的应用空间,通过多跨协同和预案指挥,实现为企业管理、城市管控、社会服务带来信息可能性。未来,数字孪生“多跨”应用场景将加速推进,有力支撑中国式现代化发展模式。
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以上内容参考于《数字孪生世界白皮书(2023版)》
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