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今天在朋友圈刷到一篇关于“数字孪生”技术应用于水务的文章,一股强大的“不明觉厉”感顿时扑面而来!当时就意识到,这项技术在环卫行业肯定也有莫大的应用潜力,例如垃圾焚烧等末端设施管理、大型垃圾转运站管理、渗沥液处理站管理等等。经和作者互动,他也确认了这一点,并且作者说“有机会call他”,这自然不是问题咯!作者所在的公司做的确实很专业!
结合这篇文章和百度百科,我们先来熟悉一下“数字孪生”技术。
“数字孪生”,Digital Twin,最早是美国人把它用于航空航天飞行器的健康维护与保障。首先在数字空间建立真实飞机的模型,并通过传感器实现与飞机真实状态完全同步,这样每次飞行后,根据结构现有情况和过往载荷,及时分析评估是否需要维修,能否承受下次的任务载荷等。
通过美国人的这个应用,你应该可以大致明白“数字孪生”是怎么回事了吧!是不是特有“赛博朋克”的味道?
随着技术的进步,目前的“数字孪生”已经远比当年美国人搞飞机来的先进,现在完全可以在虚拟世界构建一个与现实世界完全一致的数字模型,通过各种传感器采集数据并通过高速互联网上传到虚拟世界,从而实现了现实与虚拟的实时互联互通。你可以通过屏幕实时地“看到”某台设备、某个项目的真实现况,以及时发现问题、做出评估。
当然,技术人员也可以通过虚拟世界的孪生体进行各种模拟实验,来发现在紧急或极端状态下,设备是否会出现问题。这些模拟实验,如果直接在现实世界中进行,无疑是极具风险的,成本也很高。
为了帮助读者更好的理解“数字孪生”,作者提出了四个关键词,即:“会动”、“全生命周期”、“实时/准实时”和“双向”。
“会动”,相比于设计图纸,数字孪生体最大的魅力在于:它是对实体对象的动态仿真。也就是说,数字孪生体是会“动”的。而且,数字孪生体不是随便乱“动”。它“动”的依据,来自实体对象的物理设计模型,还有实体上面传感器反馈的数据,以及实体运行的历史数据。说白了,实体对象的实时状态,还有外界环境条件,都会复现到“孪生体”身上。如果需要做系统设计改动,或者想要知道系统在特殊外部条件下的反应,工程师们可以在孪生体上进行“实验”。这样一来,既避免了对实体的影响,也可以提高效率、节约成本。
应用到水务行业,比如我们熟悉的城市污水厂、村镇污水厂、自来水厂、海淡厂等场景,有一些应急演练,比如一些极端情况,厂区遭遇大暴雨、突然断电、不明物入侵等,我们的运营人员可以提前演习,预警系统也可以预警报警,有助于保持厂区平稳安全的生产运行,提高厂区的应急处理水平和综合管理能力。
“全生命周期”在工业制造领域,有一个词叫做“产品生命周期管理(PLM)”。相信很多人都听说过,全生命周期,是指数字孪生可以贯穿产品包括设计、开发、制造、服务、维护乃至报废回收的整个周期。它并不仅限于帮助企业把产品更好地造出来,还包括帮助用户更好地使用产品。回归到水务领域的应用场景,数字孪生可以对整个厂区,及厂区的人、物、设备等各要素运行数据实时动态监测,并可对设备状态进行全生命周期的运维,生成分析报表,指导和优化生产经营活动,提高厂区精细化管理水平。
“实时/准实时”,是指实体对象和孪生体之间,可以建立全面的实时或准实时联系。两者并不是完全独立的,映射关系也具备一定的实时性。
“双向”,是指实体和孪生体之间的数据流动可以是双向的。并不是只能实体向孪生体输出数据,孪生体也可以向实体反馈信息。企业可以根据孪生体反馈的信息,对实体采取进一步的行动和干预。
作者以水务场景为例浅谈了“数字孪生”技术的应用
众所周知,工业领域是数字孪生的主战场,其次基建工程也是数字孪生的一个重要应用领域。尤其是对中国这个“基建狂魔”来说,引入数字孪生意义更加重大。我们在修建高速公路、桥梁等基础设施前,完成对工程的数字化建模,然后在虚拟的数字空间对工程进行仿真和模拟,评估工程的结构和承受能力,还可以导入流量数据,评估工程是否可以满足投入使用后的需求。在工程交付之后,还可以在维护阶段评估工程是否可以承担特殊情况的压力,以及监测可能出现的事故隐患。
同理,环保设施很大一部分的前期投入也都在基建部分。刚才提到了城市污水厂、村镇污水厂、自来水厂、海淡厂等的一些应用场景,其实还有流域水环境、水利、高校教学等场景也可以用。总的来看,水厂是我们环保水务领域运行的最基本单体结构,也是各级部门最直接的管理对象。因此,对水厂进行数字孪生成为一个重要的管理创新方向。
同时,作者适时地打了一下小广告,早在2018年,金控数据就已开发出了适用于水务行业的数字孪生水厂,经过近几年的不断积累迭代,已经进化到3.0时代。金控数据打造的数字孪生水厂是基于三维建模、物联感知、云计算、人工智能、VR虚拟现实等新一代信息技术,整合静态数据、动态数据和生产管理数据,以现实厂区的数字化镜像以三维虚拟模型为基本呈现形式,精准映射还原水厂全生命周期运行过程。
数字孪生水厂系统集成了水厂一张图、水厂漫游展示、工艺流程模拟、设备VR操作、设备拆解、专业培训、应急演练等多种业务应用场景,为运营管理提供决策支持,并实现水厂安全生产、精细化管理、对外宣展、员工内部培训等目的,建立数据驱动的智慧化运营模式。游戏引擎中开发的场景,速度和画面顺滑逼真,可带给使用者身临其境的浸入感和非一般的交互体验。
总而言之,数字孪生是一项非常有潜力的前沿技术,会给企业带来丰厚的价值回报。为了保护该技术“高大上”的品牌基因,也请大家不要一窝蜂的上这款产品,因为不仅有点“贵”,而且维护也需要专业的技术人员,但也正因为如此,它的产出价值和尊贵的体验将会大大超越你的想象。因为理论上它真的可以”洞悉过去,预知未来,优化现在”。
大部分文字来自金控数据董事长杨斌先生,他是这个领域的专家!
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谈谈环卫,谈谈环境
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