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数字孪生赋能智慧城市

发布时间:2022-08-01

编辑人:灵图互动

阅读量:517

随着经济社会数字化转型的持续推进,数字孪生逐渐成为产业各界关注的热点技术。数字孪生起源航天军工领域,近年来持续向智能制造、智慧城市等垂直行业拓展,实现机理描述、异常诊断、风险预测、决策辅助等应用价值,已成为助力企业数字化转型、促进数字经济发展的重要抓手。

数字孪生是一种数字化理念和技术手段,它以数据与模型的集成融合为基础与核心,通过在数字空间实时构建物理对象的精准数字化映射,基于数据整合与分析预测来模拟、验证、预测、控制物理实体全生命周期过程,最终形成智能决策的优化闭环。其中,面向的物理对象包括实物、行为、过程,构建孪生体涉及到的数据包括实时传感数据和运行历史数据,集成的模型涵盖物理模型、机理模型和流程模型等。

数字孪生智慧城市把数字孪生技术应用到智慧城市管理上,会让城市更安全。街道、社区、娱乐、商业,甚至是电力线、变电站、污水系统、供水排水系统等,都会有数字孪生体,从而可以更轻松便捷地监控管理城市的每个地方。

1.数字孪生智慧城市特点

1.1 精准映射

数字孪生城市通过空中、地面、地下、河道等各层面的传感器布设,实现对城市道路、桥梁、井盖、灯杆、建筑等基础设施的全面数字化建模,以及对城市运行状态的充分感知、动态监测,形成虚拟城市在信息维度上对实体城市的精准信息表达和映射。

1.2 虚实交互

在未来的数字孪生城市中,在城市实体空间可观察各类痕迹,在城市虚拟空间可搜索各类信息,城市规划、建设及民众的各类活动,不仅在实体空间,而且在虚拟空间也得到了极大扩充,虚实融合、虚实协同将定义城市未来发展的新模式。

1.3 软件定义

数字孪生城市针对物理城市建立相对应的虚拟模型,并以软件的方式模拟城市人、事、物在真实环境下的行为,通过云端和边缘计算,软性指引和操控城市的交通信号控制、电热能源调度、重大项目周期管理、基础设施选址建设。

1.4 智能干预

通过在“数字孪生城市”上规划设计、模拟仿真等,对城市可能产生的不良影响、矛盾冲突、潜在危险进行智能预警,并提供合理可行的对策建议,以未来视角智能干预城市原有的发展轨迹和运行,进而指引和优化实体城市的规划、管理,改善市民服务供给,赋予城市生活“智慧”。

2.数字孪生智慧城市关键技术

数字孪生智慧城市关键技术3. 数字孪生城市的服务形态及典型场景

3.1 服务形态

3.1.1 服务场景

静态信息——包括位置、面积等空间地理类信息,楼层、房间等建筑类信息,水电气热等管线信息及电梯等设备信息。

动态信息——包括温度与湿度等环境信息、能源消耗信息、设备运行信息、人流信息等。

3.1.2 服务对象

城市服务以人为本。数字孪生将整合个人的基础信息、全域覆盖的监控信息、无所不在的感知信息、全渠道及全领域服务机构信息、手机信号与网上行为等信息,实现对每个人全程、全时、全景跟踪,将现实生活中人的轨迹、 表情、动作。

3.1.3 服务内容

VR通过音频和视频内容带来沉浸式体验,人们在未来不需要亲自到音乐会、体育比赛现场,就能体验身临其境的感觉。AR则突出虚拟信息与现实环境的无缝融合,在现实中获得虚拟信息服务。

3.2 典型场景

3.2.1 智能规划与科学评估场景

城市规划——在规划前期和建设早 期了解城市特性、评估规划影响,避免在不切实际的规划设计上浪费时间,防止在验证阶段重新进行设计,以更少的成本和更快的速度推 动创新技术支撑的智慧城市顶层设计落地。

效益评估——可实现城市数据挖掘分析,辅助政府在今后的信息化、智慧化建设中的科学决策,避免走弯路和重复建设、低效益建设。

3.2.2 城市管理和社会治理场景

对于重大公共安全事件、火灾、洪涝等紧急事件,依托数字孪生系统,能够以秒级时间完成问题发现和指挥决策下达,实现“一点触发、多方联动、有序调度、合理分 工、闭环反馈”。

3.2.3 人机互动的公共服务场景

通过“比特空间”预测人口结构和迁徙轨迹、 推演未来的设施布局、评估商业项目影响等。

3.2.4 城市全生命周期协同管控场景

通过构建基于数字孪生技术的可感知、可判断、可快速反应的智能赋能系统,实现对城市土地勘探、空间规划、项目建设、运营维护等全生命周期的协同创新。

4. 数字孪生智慧城市的总体架构

数字孪生智慧城市总架构

5.数字孪生在城市建筑方面的应用

数字孪生在城市建筑方面的应用


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创建于2022-06-22
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