智慧水务：数字孪生技术的应用
数字孪生的思想最早由密歇根大学的Michael Grieves教授提出的“信息镜像模型”演变而来，美国国防部最早将数字孪生技术用于航空航天飞行器的健康维护与保障。通过数字空间建立真实飞机的模型，并将传感器与飞机真实状态与数字空间同步映射，通过数据模型驱动实现对飞机未来状态的预测。同时数字孪生技术也可用于新建或改建物理实体的数字化表达，通过构建实体对象的数字化模型，结合传感器数据和模型算法实现实体对象数字孪生体的虚拟构建，可用于对物理实体的模拟、仿真、优化及预测。数字孪生技术诞生之初由于计算机、通信、物联网等技术瓶颈导致数字孪生技术的应用主要集中在规模较小的实体模型，如飞行器、汽车制造、武器装备及数字工厂等小尺度范围内。
随着技术进步，特别是云技术、物联网和5G技术的发展，数据存储与传输速度得到了极大的提高，数字孪生技术逐步应用于城市级别甚至流域级别的尺度。如智慧村落、智慧城市，甚至智慧流域的概念逐步提出。智慧水务属于智慧城市的范畴，最早在2014—2015年提出，并主要应用于自来水厂的数字化改造以及城市给水管网的渗漏预测。随着中国新基建概念的提出，数字化与智能化要求越来越高，智慧水务概念的外延逐步扩大到厂网河湖（岸）等系统，如何实现不同子系统模型的构建、数据映射、模型驱动与数据管理成为科技人员急需解决的问题。
智慧水务平台设计围绕城市“水安全、水资源、水环境、水生态、水文化”五位一体的战略应用，综合应用地理信息系统、物联网、云计算、大数据等新兴技术，采集、汇总和利用营销、呼叫中心、管网运维等众多数据，以数据平台、应用平台为框架，以实现对河道、湖泊、污水厂、水闸、泵站、调蓄池、管网、气象等水务基础设施和水文、水质、水压等水情的自动化监测、实时化调度、网络化办事、系统化管理、科学化决策、规范化服务。
智慧水务平台数字孪生技术的应用，以数据为核心，主要通过对资产、项目、系统的数字化表达，利用物联网、机器学习、人工智能等手段，实现项目、资产的数字化表达与双向的信息同步，其显著的特征是统一、可信与易取。在工程整个全生命周期中，所有参与方都使用同一个数字孪生对象，从而实现工程信息、数据的一致和同步。
随着中国对生态环境的逐步重视，基于数字孪生技术的城市智慧水务平台建设将越来越多，如何有效的利用海量数据实现水务数字化和智慧型管理转型将是中国未来基础设施建设面临的巨大机遇与挑战。
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