在過(guò)去幾年，數(shù)字孿生的熱度不斷攀升，可以說(shuō)是時(shí)下最流行的熱詞之一，有時(shí)候，我也時(shí)常在想，人體復(fù)制有“克隆”，物體復(fù)制是不是就是“數(shù)字孿生”，只不過(guò)是一個(gè)是有生物學(xué)特征，一個(gè)是純數(shù)字的物理世界（不知道準(zhǔn)不準(zhǔn)確，歡迎拍磚）。那今天我們就一起來(lái)認(rèn)識(shí)一下什么是“數(shù)字孿生”，以及在環(huán)保水務(wù)領(lǐng)域都有哪些場(chǎng)景的應(yīng)用。

 

  

     什么是數(shù)字孿生？

      這個(gè)頻繁出現(xiàn)在各大峰會(huì)論壇的演講主題之中的“寵兒”到底是何方神圣？數(shù)字孿生英文名叫Digital Twin，也被稱(chēng)為數(shù)字映射、數(shù)字鏡像。它的官方定義非常復(fù)雜，是這么說(shuō)的：數(shù)字孿生，是充分利用物理模型、傳感器更新、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過(guò)程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對(duì)應(yīng)的實(shí)體裝備的全生命周期過(guò)程。姑且這么理解，數(shù)字孿生就是在一個(gè)設(shè)備或系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造一個(gè)數(shù)字版的“克隆體”。這個(gè)“克隆體”，也被稱(chēng)為“數(shù)字孿生體”。它被創(chuàng)建在信息化平臺(tái)上，是虛擬的。在水務(wù)行業(yè)，有人稱(chēng)呼它“數(shù)字雙胞胎”。

     數(shù)字孿生的特點(diǎn)

     理解數(shù)字孿生，必須記住這四個(gè)關(guān)鍵詞：會(huì)動(dòng)、“全生命周期”、“實(shí)時(shí)/準(zhǔn)實(shí)時(shí)”、“雙向”。

     會(huì)動(dòng)，相比于設(shè)計(jì)圖紙，數(shù)字孿生體最大的魅力在于：它是對(duì)實(shí)體對(duì)象的動(dòng)態(tài)仿真。也就是說(shuō)，數(shù)字孿生體是會(huì)“動(dòng)”的。而且，數(shù)字孿生體不是隨便亂“動(dòng)”。它“動(dòng)”的依據(jù)，來(lái)自實(shí)體對(duì)象的物理設(shè)計(jì)模型，還有實(shí)體上面?zhèn)鞲衅鞣答伒臄?shù)據(jù)，以及實(shí)體運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)。說(shuō)白了，實(shí)體對(duì)象的實(shí)時(shí)狀態(tài)，還有外界環(huán)境條件，都會(huì)復(fù)現(xiàn)到“孿生體”身上。如果需要做系統(tǒng)設(shè)計(jì)改動(dòng)，或者想要知道系統(tǒng)在特殊外部條件下的反應(yīng)，工程師們可以在孿生體上進(jìn)行“實(shí)驗(yàn)”。這樣一來(lái)，既避免了對(duì)實(shí)體的影響，也可以提高效率、節(jié)約成本。

      應(yīng)用到水務(wù)行業(yè)，比如我們熟悉的城市污水廠、村鎮(zhèn)污水廠、自來(lái)水廠、海淡廠等場(chǎng)景，有一些應(yīng)急演練，比如一些極端情況，廠區(qū)遭遇大暴雨、突然斷電、不明物入侵等，我們的運(yùn)營(yíng)人員可以提前演習(xí)，預(yù)警系統(tǒng)也可以預(yù)警報(bào)警，有助于保持廠區(qū)平穩(wěn)安全的生產(chǎn)運(yùn)行，提高廠區(qū)的應(yīng)急處理水平和綜合管理能力。

全生命周期”在工業(yè)制造領(lǐng)域，有一個(gè)詞叫做“產(chǎn)品生命周期管理（PLM）”。相信很多人都聽(tīng)說(shuō)過(guò)，全生命周期，是指數(shù)字孿生可以貫穿產(chǎn)品包括設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、制造、服務(wù)、維護(hù)乃至報(bào)廢回收的整個(gè)周期。它并不僅限于幫助企業(yè)把產(chǎn)品更好地造出來(lái)，還包括幫助用戶(hù)更好地使用產(chǎn)品。回歸到水務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景，數(shù)字孿生可以對(duì)整個(gè)廠區(qū)，及廠區(qū)的人、物、設(shè)備等各要素運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并可對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行全生命周期的運(yùn)維，生成分析報(bào)表，指導(dǎo)和優(yōu)化生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)，提高廠區(qū)精細(xì)化管理水平。

實(shí)時(shí)/準(zhǔn)實(shí)時(shí)”，是指實(shí)體對(duì)象和孿生體之間，可以建立全面的實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)聯(lián)系。兩者并不是完全獨(dú)立的，映射關(guān)系也具備一定的實(shí)時(shí)性。

     雙向，是指實(shí)體和孿生體之間的數(shù)據(jù)流動(dòng)可以是雙向的。并不是只能實(shí)體向?qū)\生體輸出數(shù)據(jù)，孿生體也可以向?qū)嶓w反饋信息。企業(yè)可以根據(jù)孿生體反饋的信息，對(duì)實(shí)體采取進(jìn)一步的行動(dòng)和干預(yù)。

      眾所周知，工業(yè)領(lǐng)域是數(shù)字孿生的主戰(zhàn)場(chǎng)，其次基建工程也是數(shù)字孿生的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域。尤其是對(duì)中國(guó)這個(gè)“基建狂魔”來(lái)說(shuō)，引入數(shù)字孿生意義更加重大。我們?cè)谛藿ǜ咚俟贰蛄旱然A(chǔ)設(shè)施前，完成對(duì)工程的數(shù)字化建模，然后在虛擬的數(shù)字空間對(duì)工程進(jìn)行仿真和模擬，評(píng)估工程的結(jié)構(gòu)和承受能力，還可以導(dǎo)入流量數(shù)據(jù)，評(píng)估工程是否可以滿足投入使用后的需求。在工程交付之后，還可以在維護(hù)階段評(píng)估工程是否可以承擔(dān)特殊情況的壓力，以及監(jiān)測(cè)可能出現(xiàn)的事故隱患。

      同理，環(huán)保設(shè)施很大一部分的前期投入也都在基建部分。剛才提到了城市污水廠、村鎮(zhèn)污水廠、自來(lái)水廠、海淡廠等的一些應(yīng)用場(chǎng)景，其實(shí)還有流域水環(huán)境、水利、高校教學(xué)等場(chǎng)景也可以用。總的來(lái)看，水廠是我們環(huán)保水務(wù)領(lǐng)域運(yùn)行的最基本單體結(jié)構(gòu)，也是各級(jí)部門(mén)最直接的管理對(duì)象。因此，對(duì)水廠進(jìn)行數(shù)字孿生成為一個(gè)重要的管理創(chuàng)新方向。

      2018年，金控?cái)?shù)據(jù)變革性地開(kāi)發(fā)出了適用于水務(wù)行業(yè)的數(shù)字孿生水廠，經(jīng)過(guò)近幾年的不斷積累迭代，已經(jīng)進(jìn)化到3.0時(shí)代。金控?cái)?shù)據(jù)打造的數(shù)字孿生水廠是基于三維建模、物聯(lián)感知、云計(jì)算、人工智能、VR虛擬現(xiàn)實(shí)等新一代信息技術(shù)，整合靜態(tài)數(shù)據(jù)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)，以現(xiàn)實(shí)廠區(qū)的數(shù)字化鏡像以三維虛擬模型為基本呈現(xiàn)形式，精準(zhǔn)映射還原水廠全生命周期運(yùn)行過(guò)程。

      數(shù)字孿生水廠系統(tǒng)集成了水廠一張圖、水廠漫游展示、工藝流程模擬、設(shè)備VR操作、設(shè)備拆解、專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)、應(yīng)急演練等多種業(yè)務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景，為運(yùn)營(yíng)管理提供決策支持，并實(shí)現(xiàn)水廠安全生產(chǎn)、精細(xì)化管理、對(duì)外宣展、員工內(nèi)部培訓(xùn)等目的，建立數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智慧化運(yùn)營(yíng)模式。游戲引擎中開(kāi)發(fā)的場(chǎng)景，速度和畫(huà)面順滑逼真，可帶給使用者身臨其境的浸入感和非一般的交互體驗(yàn)。

      目前，金控?cái)?shù)據(jù)數(shù)字孿生水廠已應(yīng)用于某鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)、某水務(wù)科學(xué)園項(xiàng)目等多個(gè)項(xiàng)目上，甚至成為某知名水務(wù)集團(tuán)的標(biāo)配。

      總而言之，數(shù)字孿生是一項(xiàng)非常有潛力的前沿技術(shù)，會(huì)給企業(yè)帶來(lái)豐厚的價(jià)值回報(bào)。為了保護(hù)該技術(shù)“高大上”的品牌基因，也請(qǐng)大家不要一窩蜂的上這款產(chǎn)品，因?yàn)椴粌H有點(diǎn)“貴”，而且維護(hù)也需要專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員，但也正因?yàn)槿绱耍漠a(chǎn)出價(jià)值和尊貴的體驗(yàn)將會(huì)大大超越你的想象。因?yàn)槔碚撋纤娴目梢浴倍聪み^(guò)去，預(yù)知未來(lái)，優(yōu)化現(xiàn)在”。

      金控?cái)?shù)據(jù)有專(zhuān)業(yè)的數(shù)字孿生開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)，也為國(guó)內(nèi)很多水廠、水務(wù)公司開(kāi)發(fā)了數(shù)字孿生項(xiàng)目。歡迎垂詢(xún)。