“数字孪生应用”是数字孪生技术的进阶形式,是指基于数字孪生技术开发的“智能孪生体”应用程序,可以紧密结合各行业领域实际业务需求,整合物联网、大数据、AI、业务系统等多源数据,将物理世界的业务、业务执行机构、业务治理对象的全生命周期运行态势,与数字孪生体进行一一映射、绑定、关联,从而在数据世界对全要素管理对象进行仿真、监测、分析,升实现对物理世界的全面复现和决策、优化支持,可广泛应用于智慧城市、智慧园区、公共安全、智能制造、智慧水利、智慧交通等领域。
数字孪生应用的功能主要包括以下几个方面:
建模和仿真: 针对现实世界中的实体对象,通过数字孪生技术,在数字化世界中构建完全一致的对应模型,从而建立了数字孪生基础。
监测和预警: 打通多源数据,动态驱动仿真模型组态、行为逻辑、业务流程、状态变化等,实现在数字世界对物理实体的状态和行为进行全面呈现、精准表达,及时发现问题并预测未来可能出现的问题,从而提前预警。
优化和调整: 建立了孪生和业务的相互规则,基于丰富的历史和实时数据,以及专业的算法模型,可以高效地在数字世界对物理对象的状态和行为进行模拟试验和分析预测,提供更优化的解决方案。
决策支持: 数字孪生应用可以为决策者提供实时的数据、可视化的结果和智能的分析,帮助他们做出更科学的决策。
反向控制: 数字孪生应用既可以接受物理世界的实时信息,更能够进行指令发送,反过来控制物理世界对象,建立“智能预警-智能感知-智能派发-智能处置-智能考评-智能改进”的全流程一体化业务流程闭环。
数字孪生应用的特点包括:
实时性:数字孪生应用可以实时反映物理实体的状态和运行情况,及时发现和解决问题。
精确性:数字孪生应用可以精准地模拟物理实体的结构和行为,提供可靠的数据支持。
可视化:数字孪生应用可以以图形化的形式展现物理实体的状态和运行情况,提供直观的信息呈现方式。
智能化:数字孪生应用可以借助人工智能和机器学习等技术,自动学习和优化模型,并提供智能化的决策支持。
举几个例子:
1.交通信控智能优化
传统的红绿灯调控方式,都是按照固定时间控制的,但车流量是随时变化的,由此,往往会造成难以避免的路口拥堵问题。
基于数字孪生技术构建的“交通大脑”,基于前端传感器实时感知的数据,可以对红绿灯路口各个方向车流情况进行实时全覆盖监测,并将获取到的车辆数量、车速、加速度、距离等信息,实时向“交通大脑”传输,再通过人工智能算法、多维数据可视化分析,能够智能化得出各路口的最优红绿灯配时方案,然后迅速下达指令进行调整,从而实现区域内红绿灯的实时、最优调整,大幅降低高峰期交通拥堵率。
2.道路智能引导屏、导航APP联动
数字冰雹联通过建设智慧丽江“城市大脑”,整合丽江城市街道、视频监控、停车场系统数据、交通运行数据等,对人流、车流变化趋势进行分析预判,当客流快要达到预设值时,数字孪生IOC会自动发出预警,并联动指挥调度系统对客流进行干预,提前实施人流疏导策略和巡检人员的调度。同时,系统会自动响应联动景区广告屏系统,游客可以在各导览屏上,看到各景点人流状况,错峰游览或调整路线。
此外,数字孪生IOC能够实时监测各个泊位的已停车情况和空位记录信息等,并智能化联动道路引导屏、导航APP等系统,及时发布交通路线、泊车诱导信息,实现交通智能疏导和智能停车,有效提升游客体验。
3.观光车智能调度
在许多大型景区中,观光车是实现景区内客流调配的重要载体,在旅游旺季,侯乘人流过载、站点滞留的状况常有发生。通过建设景区数字孪生IOC,实现了“感知——控制——反馈”的闭环模式,在客流过载疏散、观光车排队拥挤优化等应用中发挥了重要作用,助力景区车辆高效智能运维管理。
以景区站点候乘为例,数字孪生IOC能够对站点人流态势进行智能感知、识别,并结合专业分析算法,分析站点游客数量、驻留时长与未来变化趋势,当人流过密、或是候乘时长过久,IOC会发出预警,并自动响应联动车辆调度系统,动态调整运营车辆发班密度,增加线路运力,下达车辆调派指令,及时进行人员疏导,实现了“事件自动感知、车辆智能调度、人员精准疏导”。
随着 IOT、5G、云计算、大数据、AI 等基础技术的成熟运用,建设“数字孪生应用”辅助各行业提升决策效力已经成为一种趋势。推动着各行业管理向数字化、智能化转变。