數(shù)字孿生技術(shù)，是指通過建立三維數(shù)字化模型，打通物理世界和數(shù)字世界，實現(xiàn)虛實融合的復(fù)合技術(shù)。推動制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、提升城市治理效能、助力國家公園生態(tài)環(huán)境保護(hù)……作為新興的數(shù)字技術(shù)，數(shù)字孿生技術(shù)的蓬勃發(fā)展有效賦能千行百業(yè)的發(fā)展。隨著應(yīng)用場景持續(xù)探索拓寬，數(shù)字孿生技術(shù)將迎來新的發(fā)展機遇。
數(shù)字孿生技術(shù)在各地有哪些應(yīng)用實踐？記者進(jìn)行了采訪。
(資料圖片僅供參考)
三維展示 “智”造升級
數(shù)字轉(zhuǎn)型有了新抓手
走進(jìn)山東金鼎礦業(yè)有限責(zé)任公司淄博礦區(qū)，指揮調(diào)度中心內(nèi)，3名工作人員緊盯著眼前的一塊屏幕。仔細(xì)一瞧，屏幕上13個礦井重點區(qū)域一目了然，井下設(shè)備、人員及安全生產(chǎn)狀態(tài)等信息也一覽無余。
3個人，不下井，何以監(jiān)管這偌大的礦區(qū)？“秘訣就在于我們背后的‘虛擬礦區(qū)’?！焙柤瘓F旗下卡奧斯裝備行業(yè)業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人劉軍解釋道：“我們以數(shù)字孿生技術(shù)為支撐，為山東金鼎打造了一個和真實礦區(qū)一模一樣的虛擬‘孿生兄弟’，簡單而言，就是將井下場景建模、全景還原，使礦區(qū)以可視化效果呈現(xiàn)?！?/p>
“虛擬礦區(qū)”怎么用？“我們將數(shù)據(jù)集成到數(shù)字孿生可視化集中管控平臺，以直觀的三維可視化界面與真實礦區(qū)環(huán)境建立交互?！眲④娬f，透過一塊屏幕，監(jiān)管人員可全方位無死角地感知著礦區(qū)的“風(fēng)吹草動”，響應(yīng)各生產(chǎn)系統(tǒng)的預(yù)警和告警事件，調(diào)度相關(guān)生產(chǎn)單位及時處理，極大提高了管控效率。
近年來，山東打出數(shù)字賦能增效組合拳，深入實施制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型三年行動。如今，數(shù)字孿生技術(shù)逐步推廣應(yīng)用，不但讓企業(yè)的監(jiān)管水平有了質(zhì)的提升，還有效推動了“智”造升級。
2021年10月27日，在北京冬奧會開幕倒計時100天之際，中國自主設(shè)計、研發(fā)、制造的雪蠟車正式交付使用。這輛外表看似不起眼的雪蠟車，里面卻“別有洞天”，包括了車載平臺、新能源動力系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)……
此前，雪蠟車的核心技術(shù)長期被國外壟斷。“雪蠟車設(shè)計之初，國內(nèi)沒有圖紙可參考，沒有經(jīng)驗可借鑒，時間緊、任務(wù)重，設(shè)計工作十分艱難?！笨▕W斯物聯(lián)科技股份有限公司副總經(jīng)理謝海琴說，研制過程中數(shù)字孿生技術(shù)“派上了用場”。
“我們運用數(shù)字孿生等技術(shù)，迅速推演出雪蠟車的整體布局及功能分區(qū)，使首臺雪蠟車的研發(fā)時間減少60%以上。”謝海琴介紹。
“云端”城市實時感知
城市治理有了新突破
上午9時22分，湖北省襄陽市襄州區(qū)張灣街道辦事處，綜合執(zhí)法中心工作人員張健的手機突然振動起來，“智慧城管”APP提醒他有一條市容環(huán)衛(wèi)類督辦工單待處理。
原來，智能AI攝像頭抓拍到航空路怡美家園小區(qū)門口有幾輛共享單車違規(guī)停放。騎上巡邏電動車，他馬上趕赴現(xiàn)場。
與此同時，襄州區(qū)智慧城管平臺中控室，操作員黃濤正在電腦上察看現(xiàn)場處置情況。9時34分，停車位傳感器實時傳回數(shù)據(jù)，在張健的歸置下，屏幕上標(biāo)紅的共享單車一輛輛變綠，規(guī)范地停放在圍欄內(nèi)。
這是怎么實現(xiàn)的？
黃濤點擊鼠標(biāo)，中控室大屏幕上呈現(xiàn)出一座“虛擬襄州”。放大細(xì)看，城區(qū)的道路、樓房、商鋪乃至路燈、井蓋等都一一呈現(xiàn)。據(jù)了解，這是湖北省首個5G智慧城管數(shù)字孿生三維全景平臺。
平臺管理負(fù)責(zé)人江銳介紹，為確保“虛擬襄州”能夠還原城市實景，當(dāng)?shù)嘏c湖北省移動公司和省地質(zhì)部門合作，通過5G+北斗高精度定位技術(shù)，對城市風(fēng)貌進(jìn)行數(shù)字掃描，并對160余種城市基礎(chǔ)設(shè)施開展定期普查，讓數(shù)字模型更新跟得上實體城市的發(fā)展腳步。
江銳說，數(shù)字孿生城市是基于建筑信息模型（BIM）、地理信息系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)構(gòu)建的“有機綜合體”，實體城市內(nèi)接入的各類智能設(shè)備可與平臺深度互動，賦能城市治理。
“以共享單車管理為例，在智慧城管平臺，各類單車廠家、牌號、路段位置等信息一目了然，內(nèi)容呈現(xiàn)也從二維升級到三維。”襄州區(qū)城管局副局長葛海兵說，依托數(shù)字孿生城市，散布在主城區(qū)的200多個智能AI高位攝像頭可以做到準(zhǔn)確定位，捕捉大街小巷的突發(fā)狀況；全區(qū)12000多個路邊停車泊位通過攝像頭和地面磁釘?shù)仍O(shè)備能實時掌握停車情況并自動計費；灑水車、環(huán)衛(wèi)車可根據(jù)路況信息及時調(diào)整作業(yè)路線，避免影響行人和車輛……
一旦發(fā)現(xiàn)問題，平臺大數(shù)據(jù)系統(tǒng)將立即下達(dá)處置指令等信息至相關(guān)部門和責(zé)任人，由他們第一時間趕到現(xiàn)場處置?！耙话闶录?小時內(nèi)可以處理完成，比傳統(tǒng)人工處置效率提升1倍以上。平臺操作員就像在‘云端’工作，整個城市情況盡收眼底，隨時可管理調(diào)度；城管執(zhí)法也從‘人防’轉(zhuǎn)變?yōu)椤挤馈?，提高了社會治理效能?！备鸷１f。
目前，襄州區(qū)智慧城管平臺正逐步探索社區(qū)安保、旅游服務(wù)等多領(lǐng)域應(yīng)用場景。江銳介紹，平臺已與襄陽市“一網(wǎng)統(tǒng)管”主平臺對接，綜合利用城管、氣象、環(huán)保、交通、公安等部門的23.6億條數(shù)據(jù)和5.8萬余路視頻資源，對城市24小時運行狀態(tài)進(jìn)行數(shù)字化呈現(xiàn)，提高了城市治理的精細(xì)化、智能化水平。
環(huán)境監(jiān)測科學(xué)管護(hù)
生態(tài)保護(hù)有了新思路
前不久，浙江麗水百山祖國家公園龍泉片區(qū)海拔近1800米的高山濕地中，一對棕褐色羽毛、橙黃腳掌的斑嘴鴨，正在草叢間的水域里散步覓食。
這一幕被野外攝像頭拍攝下來，通過物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測設(shè)備和數(shù)字孿生應(yīng)用平臺，將時間、地點以及氣象水文信息，一并傳回了系統(tǒng)。
“這是自保護(hù)區(qū)成立以來，首次在高海拔地區(qū)監(jiān)測到斑嘴鴨，為我們研究其遷徙規(guī)律、生活習(xí)性，提供了很多有價值的信息?！卑偕阶鎳夜珗@龍泉保護(hù)中心工程師葉立新說。
去年11月，龍泉市國家公園數(shù)字孿生應(yīng)用“江浙之巔”正式上線。得益于衛(wèi)星遙感、物聯(lián)設(shè)備、無人機等前端感知感應(yīng)設(shè)備，“江浙之巔”實現(xiàn)了對國家公園“天上看、空中探、地上查、網(wǎng)上管”的一體化智能感知。
在系統(tǒng)動態(tài)監(jiān)測模塊，記者看到了無人機在高山巡護(hù)時傳回的實時畫面，一只松鴉正在山林間游蕩。目前，龍泉保護(hù)中心已經(jīng)陸續(xù)監(jiān)測到國家一級保護(hù)動物黑麂，以及黃腹角雉、穿山甲等多種野生動物，可隨時查看視頻和照片，并對物種出現(xiàn)頻率、位置等進(jìn)行統(tǒng)計分析。
不僅如此，依托感知監(jiān)測體系，系統(tǒng)還可以實時回傳現(xiàn)場的生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)、電子圍欄卡口監(jiān)控數(shù)據(jù)及立體巡護(hù)數(shù)據(jù)?！敖阒畮p”數(shù)字孿生應(yīng)用管理員方萬力介紹，系統(tǒng)可以整合多維度的數(shù)據(jù)，全面準(zhǔn)確掌握公園情況，同時減少了人為活動干擾，維護(hù)了森林生態(tài)系統(tǒng)健康穩(wěn)定。
自管理端應(yīng)用上線以來，截至5月23日，已獲取生物多樣性數(shù)據(jù)17935條，監(jiān)測百山祖國家公園內(nèi)動物120種，其中重點保護(hù)動物30種；卡口記錄車輛信息55543車次，人員信息7191人次；巡護(hù)系統(tǒng)在線巡護(hù)人員67人，巡護(hù)里程累計36989千米，巡護(hù)時長累計18723小時；獲取空氣質(zhì)量、氣象、水質(zhì)、濕地監(jiān)測數(shù)據(jù)300萬余條。
如今，“江浙之巔”數(shù)字孿生系統(tǒng)已完成“一艙兩端”應(yīng)用體系構(gòu)建，除了指揮駕駛艙和管理端應(yīng)用場景外，面向公眾的移動互聯(lián)體驗場景也隨之上線。
“通過VR技術(shù)能沉浸式游覽國家公園內(nèi)的景點，還可以選擇自己感興趣的類別，查看科普內(nèi)容。”杭州游客葉靜怡拿著手機給記者展示，進(jìn)入“浙里辦”應(yīng)用程序，在首頁搜索“江浙之巔”，國家公園的游覽路線、配套設(shè)施、旅游指數(shù)、氣象風(fēng)險等信息一應(yīng)俱全。
“‘江浙之巔’數(shù)字孿生系統(tǒng)基于多源海量的數(shù)據(jù)分析，輔助國家公園管理人員科學(xué)決策。同時公眾服務(wù)端全方位展示了園區(qū)自然科普信息，有助提高公眾保護(hù)意識?！卑偕阶鎳夜珗@龍泉保護(hù)中心黨組書記李先頂說。
