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    數字孿生技術:通過虛擬改變現實世界
    發布時間:2023-02-06 17:34:25

    在討論數字孿生對水行業的影響時,并非所有專家都從對這項技術的共同立場出發,盡管也許最廣泛接受的定義是它們是供水系統的虛擬副本,模擬它的行為方式。

    作為真實行為的代表,數字孿生幫助我們做出更好的決策,這要歸功于它們提供的系統整體視圖以及模擬真實和虛構場景的能力。他們預測網絡對影響運營的任何情況的響應,無論它以前是否發生過,幫助公用事業公司評估不同的場景。為此,必須表示系統的物理和動態方面,即物理資產的虛擬表示必須與它們在數字環境中的行為模擬相結合。


     數字孿生技術:通過虛擬改變現實世界(圖1)


    水行業最近的革命

    數字孿生 (DT) 理念自 1960 年代以來一直存在,當時 NASA 使用它來遠程操作和維護系統。2003年,Michael Grieves博士最終鞏固了這一概念,將其作為優化工業環境中產品整個生命周期管理的工具。

    由于其潛力,DT技術最近已在基礎設施管理等其他領域實施,包括水行業。事實上,今天我們可以找到飲用水分配系統中的應用案例,由于近年來傳感器的大規模部署,它變得更容易實施。在這方面,在灌溉以及衛生和下水道系統方面也取得了突破。

     

    數字孿生需要來自物理系統的大量數據和信息才能運行。換句話說,用例和實際應用的發展取決于傳感器和所使用的數字系統(如SCADA,GIS和CMMS)提供的信息。如今,許多公司都擁有這些信息,因此他們的下一個挑戰是將其集中、組合和標準化到一個平臺中,該平臺旨在為數字孿生提供真實世界的數據。


     數字孿生技術:通過虛擬改變現實世界(圖2)

    (圖片源于網絡 如有侵權聯系立刪)


    為什么人們對數字孿生如此感興趣?當前不確定的情況加速了這項技術的采用,這并非巧合。近年來,數字孿生的一些最有趣的好處具有特殊意義,如下:

     

    1. 彈性

    數字孿生提高了快速安全地適應任何情況的能力,無論這種情況以前是否發生過。這包括緊急情況、健康警報和氣候變化相關事件。在實際系統中做出決定之前,以虛擬方式測試新想法和更改,從而最大限度地降低風險、時間和成本。數字孿生預測問題并確定預防緊急情況或將其后果降至最低所需的措施。簡而言之,它們確保即使在危急情況下和復雜的分配系統中,供水也將保持 24/7 全天候可用。

     

    2. 效率

    從運營和規劃的角度來看,數字孿生可以幫助優化現在和未來的系統。由于它們提供的整體視圖,決策是通過考慮它們對系統中發生的不同過程的影響來做出的。例如,通過建立最佳泵送計劃來降低能源成本,同時考慮到每小時的能源價格,同時控制系統的水力參數。還可以通過更高效的資產運營和系統規劃來降低能耗,同時考慮到與新基礎設施設計相關的能源使用。

     

    3. 以客戶為中心的經營

    二十一世紀的公民要求更多的信息和更好的服務,他們也是配水系統管理的重要組成部分。因此,數字孿生需要讓公民參與進來,以便為他們提供信息,并調整供水系統管理以滿足他們的需求。因此,他們可以提前收到有關服務中斷的信息,無論是由于網絡中的計劃干預還是緊急情況。此外,可以根據關鍵用戶(如醫院)的需求調整系統的運行,以確保在任何可能的情況下供應。然而,這還不是全部:我們目前面臨的挑戰,例如城市增長和水資源短缺導致的需求增加,需要水務公司和作為最終用戶的公民共同努力。在向用戶提供有關其用水的詳細信息,將導致采取更好的行動和對負責任的用水政策的認識。


     數字孿生技術:通過虛擬改變現實世界(圖3)


    4. 可持續性

    可持續城市的新概念得到了大力支持。他們的目標是通過規劃、優化基礎設施管理和公民參與來適應氣候變化。城市供水系統中使用的技術意味著它們可以安全有效地運行,目的是減少水和能源消耗。它們還促進了公用事業和公民之間的雙向溝通,他們現在可以應對新的挑戰,并獲得有關其行動如何改善資源管理的信息。

     

    2023未來就是現在

    人們對數字孿生的興趣正在增長,每年都有新的成功案例出現。最具創新性的國際公用事業公司已經將它們納入其戰略計劃。它們不再只是未來的一個好主意,許多公用事業公司已經將具體行動寫在紙上。

    這與對數字化轉型的承諾有關。一旦流程進行了數字化轉型,基礎設施也配備了傳感器,下一個合乎邏輯的步驟就是從所有這些數據中提取價值。數字孿生是實現這一目標的最佳工具之一,因為它們為編譯的所有數據提供了整體的跨領域愿景。

     

    它們的調試必須包括以下組件:一個集成從資產和基礎設施、水力模型和高級分析收集的所有信息的平臺,以及一個功能強大、用戶友好的儀表板系統。數字孿生不僅僅是簡單地模擬場景:它們的主要功能之一是用例的開發,被理解為解決問題和優化日常運營的能力。

     

    它們的成功部署將要求公用事業公司在未來幾年克服許多挑戰,這可能會成為市場吸收的障礙。例如,數據質量不足及其在難以連接的孤立系統中的位置,或者運行必須永久保持最新狀態且必須實時運行的仿真模型的內在復雜性。此外,如果要成功,投資必須與創新的組織和文化相結合。如果數字孿生中隱含著某種東西,那就是一種新的工作方式。

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