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三個(gè)佳都案例告訴你：數(shù)字孿生如何賦能我們的城市、交通、出行

2021 ｜2021-09-09

數(shù)字孿生正在加速走進(jìn)產(chǎn)業(yè)的視野。

得益于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等新一代信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字孿生的實(shí)施已逐漸成為可能。什么是數(shù)字孿生？根據(jù)工信部牽頭編寫的《2020數(shù)字孿生白皮書》，數(shù)字孿生是“以數(shù)字化方式創(chuàng)建物理實(shí)體的虛擬實(shí)體，借助歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以及算法模型等，模擬、驗(yàn)證、預(yù)測、控制物理實(shí)體全生命周期過程的技術(shù)手段”。

簡單的說，數(shù)字孿生就是利用信息技術(shù)，在計(jì)算機(jī)虛擬數(shù)字空間中重塑物理世界的真實(shí)運(yùn)行狀態(tài)。例如，孿生的工廠中，生產(chǎn)線各類設(shè)備、原料、生產(chǎn)流程、半成品、產(chǎn)成品的信息能夠真實(shí)映射在孿生工廠系統(tǒng)里面，管理者可以在虛擬數(shù)字空間中進(jìn)行例如設(shè)備診斷、化學(xué)類生產(chǎn)過程的模擬，以及對(duì)當(dāng)前設(shè)備狀態(tài)和生產(chǎn)工藝下結(jié)果的仿真預(yù)測等，從而防止現(xiàn)場故障、生產(chǎn)異常產(chǎn)生出嚴(yán)重后果。目前，數(shù)字孿生正在加速應(yīng)用到城市管理、建筑、制造、電力、石油天然氣等行業(yè)。

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佳都科技早在2年前已經(jīng)提出“數(shù)據(jù)智能、孿生城市”的概念，利用計(jì)算機(jī)視覺和數(shù)據(jù)科學(xué)，對(duì)城市中的人、車、物、事件等所有要素?cái)?shù)字化，在網(wǎng)絡(luò)空間再造一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的“虛擬城市”，從而為城市規(guī)劃設(shè)計(jì)、城市治安防控、城市建設(shè)施工、交通擁堵治理提供全量底層數(shù)據(jù)和算法模型，形成虛實(shí)結(jié)合、孿生互動(dòng)的城市發(fā)展新形態(tài)。

孿生交通

打造城市交通“CT機(jī)”

助力交警實(shí)施“手術(shù)刀”式的精準(zhǔn)治理

前不久在某一線城市落地的“IDPS城市交通大腦”，就構(gòu)建了一套與城市路面交通“全時(shí)、全域、全量”信息一一對(duì)應(yīng)、相互映射的數(shù)字孿生體系。IDPS城市交通大腦通過高密度卡口和計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，虛擬重現(xiàn)全城數(shù)百萬車輛每天逾千萬次的出行軌跡數(shù)據(jù)（即從上一個(gè)停車位，途徑哪些路口，到達(dá)下一個(gè)停車位），并通過連接全城數(shù)以十萬計(jì)的各類交通設(shè)施、路口路網(wǎng)、停車場以及管制、施工、事故等事件的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中重現(xiàn)了整個(gè)城市的真實(shí)交通運(yùn)行狀態(tài)，成為名副其實(shí)的“城市交通CT機(jī)”。

有了這臺(tái)“CT”，交警就能實(shí)現(xiàn)從微觀車輛的出行規(guī)律到宏觀交通系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的全面認(rèn)知，從而對(duì)千變?nèi)f化的城市交通問題實(shí)施“手術(shù)刀”式的精準(zhǔn)治理。例如，通過大量的歷史數(shù)據(jù)回溯迭代，可以動(dòng)態(tài)優(yōu)化城市局部道路的潮汐車道和標(biāo)志標(biāo)線，從而迅速響應(yīng)各種突發(fā)性的交通“涌流”；通過對(duì)擁堵道路車輛身份及其出行規(guī)律的回溯分析，可以實(shí)施“指定時(shí)間、指定道路、指定車輛類型”的精準(zhǔn)限行措施；又如，結(jié)合全量精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，可以方便地評(píng)價(jià)對(duì)比各種信號(hào)燈配時(shí)方案的效果，驅(qū)動(dòng)信號(hào)燈配時(shí)方案持續(xù)優(yōu)化，降低城市居民整體等紅燈次數(shù)……

此前在宣城，佳都科技打造的“IDPS城市交通大腦”在一年多的運(yùn)行時(shí)間里，全城路網(wǎng)平均停車次數(shù)下降22%，平均擁堵時(shí)間下降5%，平均車速提升25.4%，平均通行時(shí)間降低約10%。宣城37條綠路，承載著全市63%出行車輛，實(shí)現(xiàn)了99.6%車輛通過路口不需等紅燈或僅等一次紅燈。

孿生地鐵

軟件定義地鐵

數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)高效運(yùn)營

在軌道交通場景，佳都科技打造的“華佳 Mos”（即華佳 Metro OS智慧地鐵大腦）則在“復(fù)刻”地鐵線網(wǎng)、實(shí)時(shí)采集展示各類地鐵運(yùn)行信息的同時(shí)，加入了遠(yuǎn)程維護(hù)和控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字地鐵和真實(shí)地鐵的“雙向映射”。研發(fā)人員將地鐵所有設(shè)備、系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和控制命令聚合到在華佳Mos系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中臺(tái)、AI中臺(tái)、業(yè)務(wù)中臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)按應(yīng)用需求“軟件定義”各類設(shè)備的功能定位，打造高效的地鐵運(yùn)營。

基于華佳Mos系統(tǒng)，地鐵管理人員可以憑借手中一臺(tái)平板，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的多系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)應(yīng)用。例如，在每天都要例行開展的開關(guān)站的站臺(tái)設(shè)備檢查工作中，車站站長只需輕點(diǎn)系統(tǒng)中的“一鍵開關(guān)站”，就可以實(shí)現(xiàn)AFC、PSD、ISCS、CBN、CCTV等車站多個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)開關(guān)，并自動(dòng)自查運(yùn)行狀態(tài)，出現(xiàn)故障時(shí)自動(dòng)預(yù)警；而在線網(wǎng)指揮中心，調(diào)度工作人員可以基于各車站實(shí)時(shí)客流和預(yù)測客流信息，結(jié)合車輛運(yùn)力情況，在智能算法的協(xié)助下動(dòng)態(tài)調(diào)整發(fā)車間隔和停靠站點(diǎn)，在車輛運(yùn)力和乘客等候時(shí)長之間找到最優(yōu)方案；對(duì)于運(yùn)維工作人員而言，通過設(shè)備全量、全生命周期監(jiān)測數(shù)據(jù)的回溯分析，可以靈活調(diào)整運(yùn)維的強(qiáng)度和備件最優(yōu)庫存，降低整體運(yùn)維成本。

在華佳Mos和智慧車站系列產(chǎn)品的賦能下，地鐵正在成為一個(gè)大數(shù)據(jù)場景，看似平常的每個(gè)運(yùn)營環(huán)節(jié)、每個(gè)運(yùn)營決策，都將依托數(shù)字孿生系統(tǒng)中的海量數(shù)據(jù)分析實(shí)現(xiàn)最優(yōu)。孿生地鐵正在從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)崙?zhàn)場景，助力地鐵公司不斷“降本增效”。

孿生城市

進(jìn)入“上帝”模式

讓安全隱患消失于青萍之末

在城市安全領(lǐng)域，佳都科技推出的“AR三維實(shí)景融合技術(shù)平臺(tái)”正在掀起一場可視化管理的創(chuàng)新風(fēng)暴—— 研發(fā)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新提出CIM（城市信息模型）的概念，通過城市三維空間模型的構(gòu)建與動(dòng)態(tài)運(yùn)營數(shù)據(jù)的可視話結(jié)合，構(gòu)建出一個(gè)“孿生城市”。

AR三維實(shí)景融合技術(shù)平臺(tái)綜合了計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)、地理測繪技術(shù)、激光雷達(dá)遙感技術(shù)、視頻融合拼接技術(shù)、BIM技術(shù)、三維GIS技術(shù)等多種技術(shù)，融合數(shù)據(jù)場景、地圖場景與視頻場景，在泛在感知的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)城市場景的“數(shù)據(jù)疊加”“虛實(shí)融合”和“增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)”。例如，在傳統(tǒng)視頻監(jiān)控中，管理者需要通過切換多個(gè)屏幕尋找攝像頭拍攝的特定場景信息，而運(yùn)用AR三維實(shí)景融合技術(shù)則可直接在三維模型中點(diǎn)擊想看的場景，迅速定位到指定位置的實(shí)時(shí)監(jiān)控情況；又如，在抓捕犯罪嫌疑人的過程中，警方可以通過AR眼鏡鏈接云端的監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)定位犯人的位置和各隊(duì)友的相對(duì)位置，從而極大提高圍捕的效率和安全性。

除了安全防控，城市規(guī)劃、交通優(yōu)化、市政設(shè)施管理（供水、排水、燃?xì)?、城市軌道交通）城市?yīng)急仿真等各類城市治理均可通過AR三維實(shí)景融合技術(shù)平臺(tái)，達(dá)到效果驗(yàn)證、成效體驗(yàn)等能力實(shí)現(xiàn)，為科學(xué)決策和精準(zhǔn)治理奠定基礎(chǔ)，避免規(guī)劃沖突、資源分配不均衡和城市發(fā)展不充分現(xiàn)象。

可以預(yù)見，數(shù)字孿生作為一項(xiàng)新興概念，正在不斷從實(shí)驗(yàn)室走向現(xiàn)實(shí)、從映射走向操控、從粗糲走向細(xì)膩、從小場景走向廣闊的產(chǎn)業(yè)和城市治理空間。在未來的城市規(guī)劃建設(shè)運(yùn)營中，數(shù)字孿生會(huì)發(fā)揮極大效益，佳都科技也正在致力于運(yùn)用數(shù)字孿生技術(shù)，創(chuàng)建愿景中的城市未來。