目前，我國(guó)大部分園區(qū)的管理方式都比較粗放，并存在一定的局限性，大多數(shù)園區(qū)缺乏規(guī)劃和布局，同時(shí)存在安全、應(yīng)急、能耗、節(jié)能環(huán)保的實(shí)時(shí)監(jiān)控和及時(shí)反饋。隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速推進(jìn)，新一輪數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)園區(qū)的創(chuàng)新發(fā)展是提升園區(qū)的管理效率新方向。因此，構(gòu)建一個(gè)接近于真實(shí)場(chǎng)景的數(shù)字園區(qū)十分必要，另外在數(shù)字園區(qū)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各狀態(tài)和數(shù)據(jù)也是迫在眉睫。智慧園區(qū)平臺(tái)的建設(shè)，通過(guò)技術(shù)手段，帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)、人才的聚集，從而實(shí)現(xiàn)園區(qū)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)，促進(jìn)園區(qū)和園內(nèi)企業(yè)智能化、綠色化、高效化發(fā)展。

在數(shù)字空間，再造一個(gè)與現(xiàn)實(shí)物理園區(qū)匹配對(duì)應(yīng)的數(shù)字園區(qū)，通過(guò)構(gòu)建物理園區(qū)與數(shù)字園區(qū)一一對(duì)應(yīng)、協(xié)同交互、智能操控的復(fù)雜系統(tǒng)，使其與物理園區(qū)平行運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)園區(qū)全要素?cái)?shù)字化和虛擬化、全狀態(tài)實(shí)時(shí)化和可視化、園區(qū)運(yùn)行管理協(xié)同化智能化，通過(guò)模擬、監(jiān)控、診斷、預(yù)測(cè)和控制，解決園區(qū)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、管理、服務(wù)的復(fù)雜性和不確定性。

數(shù)字孿生智慧園區(qū)管理平臺(tái)，通過(guò)數(shù)字孿生技術(shù)構(gòu)建了一個(gè)萬(wàn)物感知、萬(wàn)物互聯(lián)和萬(wàn)物智聯(lián)的智慧園區(qū)平臺(tái)，同時(shí)通過(guò)數(shù)字孿生技術(shù)實(shí)現(xiàn)了園區(qū)總貌、設(shè)備、環(huán)境、安全、環(huán)保的模擬場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)了對(duì)智慧園區(qū)的多層級(jí)、智能化管控。根據(jù)業(yè)務(wù)不同實(shí)現(xiàn)駕駛艙、安防、能源、環(huán)保、生產(chǎn)、設(shè)備等管理業(yè)務(wù)的可視化。

1.數(shù)字孿生系統(tǒng)架構(gòu)

感知層：感知層主要包括物理實(shí)體中搭載先進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的各類新型基礎(chǔ)設(shè)施。

數(shù)據(jù)層：數(shù)據(jù)層主要包括保證運(yùn)算準(zhǔn)確性的高精度的數(shù)據(jù)采集、保證交互實(shí)時(shí)性的高速率數(shù)據(jù)傳輸、保證存取可靠性的全生命周期數(shù)據(jù)管理。

運(yùn)算層：運(yùn)算層是數(shù)字孿生體的核心，其充分借助各項(xiàng)先進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)下層數(shù)據(jù)的利用，以及對(duì)上層功能的支撐。

功能層：功能層是數(shù)字變生體的直接價(jià)值體現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)認(rèn)知、系統(tǒng)分析、故障診斷、預(yù)測(cè)推演功能，從而起到輔助決策作用。系統(tǒng)認(rèn)知，數(shù)字孿生體能夠真實(shí)描述及呈現(xiàn)物理實(shí)體的狀態(tài)，它是實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生體其它高級(jí)和智能化功能的基礎(chǔ)。系統(tǒng)分析可實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生體的狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能，發(fā)揮對(duì)物理實(shí)體的早期預(yù)警作用。故障診斷，通過(guò)分析物理實(shí)體的運(yùn)行狀態(tài)，了解現(xiàn)象背后的原因。預(yù)測(cè)推演，是利用仿真技術(shù)來(lái)預(yù)見(jiàn)物理實(shí)體未來(lái)的狀態(tài)演變，從而指導(dǎo)當(dāng)前的運(yùn)行決策。

應(yīng)用層：應(yīng)用層是面向各類場(chǎng)景的數(shù)字孿生體的最終價(jià)值體現(xiàn)，具體表現(xiàn)為不同行業(yè)的各種產(chǎn)品，能夠明顯推動(dòng)各行各業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

2.數(shù)字孿生系統(tǒng)的典型特征

等價(jià)映射：數(shù)字孿生體是對(duì)物理實(shí)體的等價(jià)描述，是對(duì)物理實(shí)體進(jìn)行數(shù)字化而松建的模型數(shù)字孿生體的變化能夠真實(shí)反映現(xiàn)實(shí)世界中的物理實(shí)體的變化。數(shù)字孿生體能夠?qū)崿F(xiàn)雙向映射、數(shù)據(jù)連接和狀態(tài)交互，起到“數(shù)化”、“保真”效果。

實(shí)時(shí)交互：基于實(shí)時(shí)傳感等多元數(shù)據(jù)的獲取，孿生體可全面、精準(zhǔn)、動(dòng)態(tài)反映物理對(duì)象的狀態(tài)變化，包括外觀、性能、位置、異常等?！皩?shí)時(shí)”體現(xiàn)數(shù)字孿生體所處狀態(tài)是物理實(shí)體狀態(tài)的實(shí)時(shí)虛擬映射;“交互”體現(xiàn)數(shù)字孿生體與物理實(shí)體間存在數(shù)據(jù)及指令互動(dòng)。

共生演進(jìn)：“共生”體現(xiàn)在數(shù)字孿生體與物理實(shí)體同步構(gòu)建，在全生面周期中相互依存，孿生體隨著孿生對(duì)象的生長(zhǎng)而不斷演變。共智體現(xiàn)在三個(gè)層面:孿生體與孿生對(duì)象間共享智慧(包括:數(shù)據(jù)、算法)、孿生體內(nèi)部各種孿生模型間共享智慧、不同生命周期階段的孿生體間共享智慧。

預(yù)測(cè)優(yōu)化：根據(jù)物理實(shí)體的各項(xiàng)真實(shí)數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)字孿生體進(jìn)行仿真，實(shí)現(xiàn)對(duì)物理實(shí)體未來(lái)狀態(tài)的預(yù)測(cè)，預(yù)先知曉未來(lái)狀態(tài)能夠輔助用戶做出更合理的決策。根據(jù)物理實(shí)體的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)數(shù)字孿生體進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)不穩(wěn)定狀態(tài)的預(yù)測(cè)，預(yù)先覺(jué)察即將可能發(fā)生的不穩(wěn)定狀態(tài)，使用戶更從容地處理該問(wèn)題。

建立數(shù)字孿生體的最終目的，是通過(guò)描述物理實(shí)體集合內(nèi)在機(jī)理，分析規(guī)律、洞察趨勢(shì)，基于分析與仿真對(duì)物理世界形成優(yōu)化指令或策略，實(shí)現(xiàn)對(duì)物理實(shí)體決策優(yōu)化功能的閉壞。根據(jù)數(shù)字孿生的典型特征，可以得出數(shù)字孿生的體系架構(gòu)。

3.智慧園區(qū)數(shù)字孿生監(jiān)控運(yùn)維系統(tǒng)

（1）設(shè)施管理

園區(qū)數(shù)字孿生可以幫助園區(qū)管理者進(jìn)行設(shè)施的模擬和管理。通過(guò)數(shù)字孿生技術(shù)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)園區(qū)的設(shè)施運(yùn)行情況，預(yù)測(cè)設(shè)施的故障和維修周期，提前做好維護(hù)準(zhǔn)備工作。此外，數(shù)字孿生還可以幫助園區(qū)管理者進(jìn)行設(shè)施的規(guī)劃和布局，確保園區(qū)的設(shè)施滿足需求。

（2）人流優(yōu)化

園區(qū)數(shù)字孿生可以對(duì)園區(qū)的人流進(jìn)行模擬和優(yōu)化。通過(guò)數(shù)字孿生技術(shù)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)園區(qū)內(nèi)的人流分布和擁堵情況，提前進(jìn)行人員調(diào)度和疏散工作。此外，數(shù)字孿生還可以幫助園區(qū)進(jìn)行人員分布的規(guī)劃，確保人流的均衡和流動(dòng)性。

（3）交通管控

園區(qū)數(shù)字孿生可以幫助園區(qū)進(jìn)行交通的模擬和管控。通過(guò)數(shù)字孿生技術(shù)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)園區(qū)內(nèi)的交通狀況，包括道路擁堵、停車位利用等問(wèn)題，提前進(jìn)行交通調(diào)度和優(yōu)化。此外，數(shù)字孿生還可以幫助園區(qū)進(jìn)行交通規(guī)劃和道路布局，提高園區(qū)的交通效率和安全性。

（4）能源管理

園區(qū)數(shù)字孿生可以實(shí)現(xiàn)對(duì)能源的模擬和管理。通過(guò)數(shù)字孿生技術(shù)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)園區(qū)的能源消耗和供應(yīng)情況，預(yù)測(cè)能源的需求和供給，優(yōu)化能源的使用方式。此外，數(shù)字孿生還可以幫助園區(qū)進(jìn)行能源規(guī)劃和節(jié)能措施的實(shí)施，提高園區(qū)的能源利用效率。

（5）園區(qū)應(yīng)急管理

數(shù)字孿生園區(qū)應(yīng)急管理實(shí)現(xiàn)了GIS平臺(tái)的數(shù)據(jù)疊加能力、可視化展示能力、三維空間分析能力，將應(yīng)急物資、應(yīng)急事件、危險(xiǎn)源隱患、環(huán)境監(jiān)控、視頻等融合到三維可視化平臺(tái)。通過(guò)數(shù)字孿生技術(shù)實(shí)時(shí)展示應(yīng)急資源信息，為園區(qū)管理提供了應(yīng)急數(shù)據(jù)信息，提高應(yīng)急管理效率。

（6）安全管理

數(shù)字孿生園區(qū)安全管理實(shí)現(xiàn)了園區(qū)安全生產(chǎn)、危險(xiǎn)源等“三重一高”的數(shù)據(jù)統(tǒng)一采集，為園區(qū)日常的監(jiān)管和應(yīng)急救援指揮提供數(shù)據(jù)服務(wù)。智慧園區(qū)安全管理實(shí)現(xiàn)了園區(qū)企業(yè)的“人、機(jī)、物、環(huán)、管”進(jìn)行可視化的監(jiān)察和預(yù)警，整體提高了園區(qū)安全生產(chǎn)監(jiān)管效能，同時(shí)充分利用數(shù)字孿生技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)重大安全事故，通過(guò)數(shù)據(jù)分析實(shí)現(xiàn)提前預(yù)警和救援等安全管理方面提供業(yè)務(wù)支持，及時(shí)為園區(qū)安全監(jiān)管部門提供準(zhǔn)確有效的數(shù)據(jù)信息和數(shù)字孿生可視化，提高園區(qū)安全生產(chǎn)及其監(jiān)察的科學(xué)性，大大降低事故發(fā)生率，大幅度減少重特大災(zāi)害事故，為提升園區(qū)安全生產(chǎn)監(jiān)察整體水平提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。