數字孿生技術，是指通過建立三維數字化模型，打通物理世界和數字世界，實現虛實融合的復合技術。推動制造業數字化轉型、提升城市治理效能、助力國家公園生態環境保護……作為新興的數字技術，數字孿生技術的蓬勃發展有效賦能千行百業的發展。隨著應用場景持續探索拓寬，數字孿生技術將迎來新的發展機遇。
數字孿生技術在各地有哪些應用實踐？記者進行了采訪。
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三維展示 “智”造升級
數字轉型有了新抓手
走進山東金鼎礦業有限責任公司淄博礦區，指揮調度中心內，3名工作人員緊盯著眼前的一塊屏幕。仔細一瞧，屏幕上13個礦井重點區域一目了然，井下設備、人員及安全生產狀態等信息也一覽無余。
3個人，不下井，何以監管這偌大的礦區？“秘訣就在于我們背后的‘虛擬礦區’。”海爾集團旗下卡奧斯裝備行業業務負責人劉軍解釋道：“我們以數字孿生技術為支撐，為山東金鼎打造了一個和真實礦區一模一樣的虛擬‘孿生兄弟’，簡單而言，就是將井下場景建模、全景還原，使礦區以可視化效果呈現。”
“虛擬礦區”怎么用？“我們將數據集成到數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環境建立交互。”劉軍說，透過一塊屏幕，監管人員可全方位無死角地感知著礦區的“風吹草動”，響應各生產系統的預警和告警事件，調度相關生產單位及時處理，極大提高了管控效率。
近年來，山東打出數字賦能增效組合拳，深入實施制造業數字化轉型三年行動。如今，數字孿生技術逐步推廣應用，不但讓企業的監管水平有了質的提升，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，中國自主設計、研發、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、智能控制系統……
此前，雪蠟車的核心技術長期被國外壟斷。“雪蠟車設計之初，國內沒有圖紙可參考，沒有經驗可借鑒，時間緊、任務重，設計工作十分艱難。”卡奧斯物聯科技股份有限公司副總經理謝海琴說，研制過程中數字孿生技術“派上了用場”。
“我們運用數字孿生等技術，迅速推演出雪蠟車的整體布局及功能分區，使首臺雪蠟車的研發時間減少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張灣街道辦事處，綜合執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衛類督辦工單待處理。
原來，智能AI攝像頭抓拍到航空路怡美家園小區門口有幾輛共享單車違規停放。騎上巡邏電動車，他馬上趕赴現場。
與此同時，襄州區智慧城管平臺中控室，操作員黃濤正在電腦上察看現場處置情況。9時34分，停車位傳感器實時傳回數據，在張健的歸置下，屏幕上標紅的共享單車一輛輛變綠，規范地停放在圍欄內。
這是怎么實現的？
黃濤點擊鼠標，中控室大屏幕上呈現出一座“虛擬襄州”。放大細看，城區的道路、樓房、商鋪乃至路燈、井蓋等都一一呈現。據了解，這是湖北省首個5G智慧城管數字孿生三維全景平臺。
平臺管理負責人江銳介紹，為確保“虛擬襄州”能夠還原城市實景，當地與湖北省移動公司和省地質部門合作，通過5G+北斗高精度定位技術，對城市風貌進行數字掃描，并對160余種城市基礎設施開展定期普查，讓數字模型更新跟得上實體城市的發展腳步。
江銳說，數字孿生城市是基于建筑信息模型（BIM）、地理信息系統和物聯網等技術構建的“有機綜合體”，實體城市內接入的各類智能設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，內容呈現也從二維升級到三維。”襄州區城管局副局長葛海兵說，依托數字孿生城市，散布在主城區的200多個智能AI高位攝像頭可以做到準確定位，捕捉大街小巷的突發狀況；全區12000多個路邊停車泊位通過攝像頭和地面磁釘等設備能實時掌握停車情況并自動計費；灑水車、環衛車可根據路況信息及時調整作業路線，避免影響行人和車輛……
一旦發現問題，平臺大數據系統將立即下達處置指令等信息至相關部門和責任人，由他們第一時間趕到現場處置。“一般事件，1小時內可以處理完成，比傳統人工處置效率提升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，隨時可管理調度；城管執法也從‘人防’轉變為‘技防’，提高了社會治理效能。”葛海兵說。
目前，襄州區智慧城管平臺正逐步探索社區安保、旅游服務等多領域應用場景。江銳介紹，平臺已與襄陽市“一網統管”主平臺對接，綜合利用城管、氣象、環保、交通、公安等部門的23.6億條數據和5.8萬余路視頻資源，對城市24小時運行狀態進行數字化呈現，提高了城市治理的精細化、智能化水平。
環境監測科學管護
生態保護有了新思路
前不久，浙江麗水百山祖國家公園龍泉片區海拔近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，通過物聯網監測設備和數字孿生應用平臺，將時間、地點以及氣象水文信息，一并傳回了系統。
“這是自保護區成立以來，首次在高海拔地區監測到斑嘴鴨，為我們研究其遷徙規律、生活習性，提供了很多有價值的信息。”百山祖國家公園龍泉保護中心工程師葉立新說。
去年11月，龍泉市國家公園數字孿生應用“江浙之巔”正式上線。得益于衛星遙感、物聯設備、無人機等前端感知感應設備，“江浙之巔”實現了對國家公園“天上看、空中探、地上查、網上管”的一體化智能感知。
在系統動態監測模塊，記者看到了無人機在高山巡護時傳回的實時畫面，一只松鴉正在山林間游蕩。目前，龍泉保護中心已經陸續監測到國家一級保護動物黑麂，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，并對物種出現頻率、位置等進行統計分析。
不僅如此，依托感知監測體系，系統還可以實時回傳現場的生態環境數據、電子圍欄卡口監控數據及立體巡護數據。“江浙之巔”數字孿生應用管理員方萬力介紹，系統可以整合多維度的數據，全面準確掌握公園情況，同時減少了人為活動干擾，維護了森林生態系統健康穩定。
自管理端應用上線以來，截至5月23日，已獲取生物多樣性數據17935條，監測百山祖國家公園內動物120種，其中重點保護動物30種；卡口記錄車輛信息55543車次，人員信息7191人次；巡護系統在線巡護人員67人，巡護里程累計36989千米，巡護時長累計18723小時；獲取空氣質量、氣象、水質、濕地監測數據300萬余條。
如今，“江浙之巔”數字孿生系統已完成“一艙兩端”應用體系構建，除了指揮駕駛艙和管理端應用場景外，面向公眾的移動互聯體驗場景也隨之上線。
“通過VR技術能沉浸式游覽國家公園內的景點，還可以選擇自己感興趣的類別，查看科普內容。”杭州游客葉靜怡拿著手機給記者展示，進入“浙里辦”應用程序，在首頁搜索“江浙之巔”，國家公園的游覽路線、配套設施、旅游指數、氣象風險等信息一應俱全。
“‘江浙之巔’數字孿生系統基于多源海量的數據分析，輔助國家公園管理人員科學決策。同時公眾服務端全方位展示了園區自然科普信息，有助提高公眾保護意識。”百山祖國家公園龍泉保護中心黨組書記李先頂說。
