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AI芯天下丨数字孪生城市写入十四五,新型起点与未来挑战

阅读:92发布时间:2022-1-5

前言:

  近年来,数字孪生得到迅速的传播与发展,得益于物联网、大数据、云计算、人工智能等新一代信息技术的发展,数字孪生的实施已逐渐成为可能。

  数字孪生将成为推动城市生态、基础设施、经济结构、商业模式等重塑重构的强大动力,将助力智慧城市精准管理,在智慧城市建设过程中发挥巨大作用。

“数字孪生城市”写入“十四五”《纲要》

  第十三届全国人民代表大会第四次会议近日闭幕,会议表决通过了关于国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要的决议。

  《纲要》单列出第五篇“加快数字化发展建设数字中国”,并提到推进城市数据大脑建设,探索建设数字孪生城市,足可见对数字化发展和建设数字中国的重视程度。

  第五篇指出:以数字化助推城乡发展和治理模式创新,全面提高运行效率和宜居度,分级分类推进新型智慧城市建设。

  将物联网感知设施、通信系统等纳入公共基础设施统一规划建设,推进市政公用设施、建筑等物联网应用和智能化改造,完善城市信息模型平台和运行管理服务平台,构建城市数据资源体系,推进城市数据大脑建设,探索建设数字孪生城市。

数字孪生→数字孪生城市→新型智慧城市

  “数字孪生”不再是一种技术,而是一种发展新模式、一个转型的新路径、一股推动各行业深刻变革的新动力。

  “数字孪生城市”不再是一个创新理念和技术方案,而是新型智慧城市发展的必经之路和未来选择。

  数字孪生城市是智慧城市转型过程中探索出的*的核心要素,数字孪生是支持新型智慧城市建设的复杂综合技术体系。

  数字孪生城市是通过构建城市物理世界与网络虚拟空间对应、交互的复杂系统。

  在网络空间再造一个与之匹配的孪生城市,实现城市全要素数字化和虚拟化、城市全状态实时化和可视化、城市管理决策协同化和智能化。

  我国数字孪生城市整体仍处于初期探索阶段,存在数据采集门槛高、信息基础设施建设不足、平台模型标准化不高、应用层次和深度不够、关键技术领域“卡脖子”等问题。

  将物联网感知设施、通信系统等纳入公共基础设施统一规划建设,推进市政公用设施、建筑等物联网应用和智能化改造。

  构建城市数据资源体系,推进城市数据大脑建设。探索建设数字孪生城市。

数字孪生城市是数字城市的阶段

  在IBM的构想中,城市由关系到城市主要功能的不同类型的网络、基础设施和环境六个核心系统组成,这些系统不是零散的,而是以一种协作的方式相互衔接。

  而城市本身,则是由这些系统所组成的宏观系统。

  如果将城市看作一个庞大的生命体,那么,越来越多的“神经元”正在触达末梢角落,保障城市安全运行。

  此外,“数字孪生城市”还全面支持移动端操作,方便社工在走访时即时修改数据,与此同时将根据用户不同的岗位、级别严格划分权限,呈现个性化的界面和内容,限度保护居民的数据安全。

  下一步,还将同步拓展公共服务、商业办公等系统,打造智慧服务、智慧营商、智慧交通等平台和对应的应用场景。

  因此,智慧城市是数字城市发展的高级阶段,而数字孪生城市是作为数字城市的目标,是智慧城市的新起点,能够赋予城市智慧化重要设施和基础能力。

数字孪生市场规模+应用逐渐扩大

  数字孪生核心市场规模已经从2014年的27亿元发展到2020年的137亿元,年均复合增长率约为31.2%。

  2021年,数字孪生市场规模预计达到72亿美元,中国数字孪生核心市场规模预计达到200亿元。

  50%的大型工业企业将使用数字孪生,从而使企业效率提高10%。

  数字孪生主要技术包括信息建模、信息同步、信息强化、信息分析、智能决策、信息访问界面、信息安全等方面,在快速演进当中。

  随着新一代信息技术等新兴技术的发展,数字孪生技术发展将进一步探索和尝试、优化和完善。

  在物流、制造和供应链领域,使用机器学习和5G网络数字双晶技术,跟踪、监控、订购渠道和优化世界各地货物流,使货物的位置和地点环境(温度、湿度等)实时可见。

  无需人为干预,“控制塔”可以指挥库存转移、装配线工序的调整、集装箱路线的重新订划等纠正措施。

  在产品销售向产品服务模式或者销售即服务(As-a-service)转型方面,将数字孪生连接到嵌入式传感器上,用于财务分析和预测,可以改善和优化预测、定价和销售机会。

  一般城市至少存在三张底图,即住房与城乡建设系统推进的城市信息模型平台,自然资源与国土规划主导的时空大数据平台,政法条线依托进行城市安全和综合治理的城市底图。

  每个底图自成体系,一般仅支撑本系统内应用,无法随需、随时支撑其他部门调用,且数积淀已久,难以放弃也难以整合。

数字孪生技术广泛应用面临挑战

  第五次产业技术革命到今天已经过去了近50年,我们正在进入新一轮产业革命关键时期,未来20-30年将是新一轮基础设施安装期。

  数字孪生的发展和实现是众多技术共同发展的结果。从数据采集到功能实现主要分为4层,分别为数据采集传输层、建模层、功能实现层、人机交互层。

  每层之间是递进关系,都将上一层的功能实现扩展和丰富。数字孪生关键技术体系涵盖感知控制、数据集成、模型构建、模型互操作、业务集成、人机交互六大核心技术。

  目前,数字孪生还处在初级发展阶段,但要步入广泛应用阶段,还将面临数据、基础知识库、安全、多系统融合和人才等5方面挑战。

  现阶段与数据有关的问题主要有:多维度、多尺度数据采集不一致;数据传输稳定性不足;受多源数据获取方式的影响,数据准确性难以保障;海量数据的存储与处理能力欠佳。

国内欠缺关键技术+商品

  数字孪生有关的关键技术大多数把握在国外企业手中,如传感器技术、CAD技术性、CAE技术性、PLM技术性、VR/AR技术性等。

  西门子PLC,Predix,达索、PTC,SAP,Ansys等公司往往大肆渲染数字孪生的美丽动人市场前景和运用使用价值,是由于她们的确把握着数字孪生所务必的关键技术。

  而随着着数字孪生关注度的提高,真实的全是这种公司的商品。

  工业领域对新概念的热衷于,都是有其本身的目地,内行人人都心照不宣。

  殊不知,上边提及的这种关键技术和商品刚好是在我国现阶段最欠缺的。

  结尾

  新基建的基建就是以城市信息模型为关键技术建设数字孪生城市,全面推动海量数据的跨领域融合应用。

  新基建将不断融入传统的城市基础设施建设,推动城市朝着更加智能、便捷、高效、智慧的方向不断演变。

  而数字孪生城市既是数字城市的目标,也是智慧城市建设的新高度,赋予城市实现智慧化的重要设施和基础能力。


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