数字孪生四大入门概念解析

 

“数字孪生”通俗地讲，是指在虚拟世界中1:1建造一个与现实世界中物体、场景等方方面面完全一致的“孪生双胞胎”，通过物联网、大数据、虚拟现实、VR、AR、人工智能等技术的支持，把数字模型与现实实体一一对映、连接、交互，最终达到通过虚拟世界，认知、分析、管理和操控现实的目的。作为一项新型的前沿技术，数字孪生又有一些专有名词概念。下面为大家做详细解析。北京智汇云舟科技有限公司成立于2012年，专注于创新性的“视频孪生（实时实景数字孪生）”技术研发与应用。公司依托自研三维地理信息引擎（3DGIS），融合建筑信息模型（BIM）、视频监控（Video）、人工智能（AI）及物联网（IOT）等多种技术，自主研发“视频孪生（实时实景数字孪生）”底层引擎，并在此基础上推出了“云舟披萨”低代码视频孪生PaaS技术开发平台、虚实融合一体机、行业解决方案等多个系列的产品。

 

数字孪生四大入门

凭借领先的技术基础，持续助力各行业数字化转型，以及推动产业协作的数字化升级。公司先后参与了许多重点项目建设，应用领域涉及智慧城市、智慧园区、数字乡村、轨道交通、军工、雪亮工程（平安城市）、司法监管、应急指挥、机场、工厂、学校、医院、场馆等全行业场景。

一、数字孪生体

数字孪生体（Digital Twin）也称数字孪生实例或数字双胞胎，是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。它包括可视化表达的几何模型；描述或管理这个对象的各类信息（型号、负责人、厂商）；时间维度上的状态数据（指标、告警、日志、位置等）；物理对象可执行的指令动作集合；可进行基于自然法则的机理分析模型；基于AI学习的算法模型。

数字孪生四大入门

 

二、数字孪生元模型

广义上的元模型是指关于模型的模型。这是特定领域的模型，定义概念并提供用于创建该领域中的模型的构建元元素。

结合数字孪生来看，数字孪生元模型是指关键信息和变量的数据结构、元数据

功能和系统模型。它包含了3D的几何模型、描述的数字模型、化学物理的机理模型，分析预测的计算模型。因此，每一个数字孪生体都是由各种模型来构成的，但在实际应用中，并非需要全尺寸的模型构建，那么此时就需要通过元模型来定义不同的数字孪生分类所需要的模型。

三、数字孪生服务

目前主流的数字孪生服务模式可分为领域服务模式和通用服务模式。

控制服务，主要是数字孪生体对上层应用提供的控制物理实体的服务能力。数字孪生体可以接收上层应用指令发送给所对应的物理实体去执行控制的指令，从而实现数字空间管控物理空间能力的目标。领域服务模式与具体的应用场景及应用目标有关，是对特定应用、行业等领域的部分或全环节、多层次的感知和信息化支撑的数据应用聚合模式，推动产品改进、运营优化。领域服务模式的服务提供商主要以打造品牌化的平台或产品为主要目标，多采用按平台或软件产品的授权收费方式。

二是通用服务模式。构建数字孪生往往涉及多个领域的技术，例如构建模型、数据传递、服务接口、连接识别等，因此，要想释放数字孪生的全部价值，整合整个数字孪生生态系统中的所有数据和模型就非常必要。通用服务模式的服务提供商主要以打造综合性的平台为主要目标。多采用按基础资源服务（如设备连接）+增值服务（能力调用等）的收费模式。

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四、数字孪生图谱

数字孪生图谱，是由数字孪生体以及数字孪生体之间的关系所组成的拓扑图，每个数字孪生体是一个节点，孪生体和孪生体之间的关系为线。因为物理世界中两个实体对象会存在多种关系，所以两个孪生体也会直接出现一种以上的关系。

与普通拓扑图不同的是，对于数字孪生的图谱是带有时间的三维图谱，每一个时间都可以形成自己的数字孪生图谱，这个时间维度应支持历史和未来时间。历史就需要靠记录数据的历史版本，而未来则需要机理的仿真计算和机器学习的预测算法来提供。

数字孪生图谱之上还有一个分类关系图，是在定义元模型时设定的分类与分类的关系，有时候会简称为类关系。有了分类关系图图谱，我们就可以设定查询的视图。