目前，我國大部分園區的管理方式都比較粗放，并存在一定的局限性，大多數園區缺乏規劃和布局，同時(shí)存在安全、應急、能耗、節能環(huán)保的實(shí)時(shí)監控和及時(shí)反饋。隨著(zhù)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速推進(jìn)，新一輪數據驅動(dòng)園區的創(chuàng )新發(fā)展是提升園區的管理效率新方向。因此，構建一個(gè)接近于真實(shí)場(chǎng)景的數字園區十分必要，另外在數字園區實(shí)時(shí)監測各狀態(tài)和數據也是迫在眉睫。智慧園區平臺的建設，通過(guò)技術(shù)手段，帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)、人才的聚集，從而實(shí)現園區數字化轉型升級，促進(jìn)園區和園內企業(yè)智能化、綠色化、高效化發(fā)展。

在數字空間，再造一個(gè)與現實(shí)物理園區匹配對應的數字園區，通過(guò)構建物理園區與數字園區一一對應、協(xié)同交互、智能操控的復雜系統，使其與物理園區平行運轉，實(shí)現園區全要素數字化和虛擬化、全狀態(tài)實(shí)時(shí)化和可視化、園區運行管理協(xié)同化智能化，通過(guò)模擬、監控、診斷、預測和控制，解決園區規劃、設計、建設、管理、服務(wù)的復雜性和不確定性。

數字孿生智慧園區管理平臺，通過(guò)數字孿生技術(shù)構建了一個(gè)萬(wàn)物感知、萬(wàn)物互聯(lián)和萬(wàn)物智聯(lián)的智慧園區平臺，同時(shí)通過(guò)數字孿生技術(shù)實(shí)現了園區總貌、設備、環(huán)境、安全、環(huán)保的模擬場(chǎng)景，實(shí)現了對智慧園區的多層級、智能化管控。根據業(yè)務(wù)不同實(shí)現駕駛艙、安防、能源、環(huán)保、生產(chǎn)、設備等管理業(yè)務(wù)的可視化。

1.數字孿生系統架構

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(lèi)新型基礎設施。

數據層：數據層主要包括保證運算準確性的高精度的數據采集、保證交互實(shí)時(shí)性的高速率數據傳輸、保證存取可靠性的全生命周期數據管理。

運算層：運算層是數字孿生體的核心，其充分借助各項先進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現對下層數據的利用，以及對上層功能的支撐。

功能層：功能層是數字變生體的直接價(jià)值體現，實(shí)現系統認知、系統分析、故障診斷、預測推演功能，從而起到輔助決策作用。系統認知，數字孿生體能夠真實(shí)描述及呈現物理實(shí)體的狀態(tài)，它是實(shí)現數字孿生體其它高級和智能化功能的基礎。系統分析可實(shí)現數字孿生體的狀態(tài)監測功能，發(fā)揮對物理實(shí)體的早期預警作用。故障診斷，通過(guò)分析物理實(shí)體的運行狀態(tài)，了解現象背后的原因。預測推演，是利用仿真技術(shù)來(lái)預見(jiàn)物理實(shí)體未來(lái)的狀態(tài)演變，從而指導當前的運行決策。

應用層：應用層是面向各類(lèi)場(chǎng)景的數字孿生體的最終價(jià)值體現，具體表現為不同行業(yè)的各種產(chǎn)品，能夠明顯推動(dòng)各行各業(yè)的數字化轉型。

2.數字孿生系統的典型特征

等價(jià)映射：數字孿生體是對物理實(shí)體的等價(jià)描述，是對物理實(shí)體進(jìn)行數字化而松建的模型數字孿生體的變化能夠真實(shí)反映現實(shí)世界中的物理實(shí)體的變化。數字孿生體能夠實(shí)現雙向映射、數據連接和狀態(tài)交互，起到“數化”、“保真”效果。

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

共生演進(jìn)：“共生”體現在數字孿生體與物理實(shí)體同步構建，在全生面周期中相互依存，孿生體隨著(zhù)孿生對象的生長(cháng)而不斷演變。共智體現在三個(gè)層面:孿生體與孿生對象間共享智慧(包括:數據、算法)、孿生體內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。

預測優(yōu)化：根據物理實(shí)體的各項真實(shí)數據，通過(guò)數字孿生體進(jìn)行仿真，實(shí)現對物理實(shí)體未來(lái)狀態(tài)的預測，預先知曉未來(lái)狀態(tài)能夠輔助用戶(hù)做出更合理的決策。根據物理實(shí)體的實(shí)時(shí)運行狀態(tài)，通過(guò)數字孿生體進(jìn)行監測，實(shí)現對系統不穩定狀態(tài)的預測，預先覺(jué)察即將可能發(fā)生的不穩定狀態(tài)，使用戶(hù)更從容地處理該問(wèn)題。

建立數字孿生體的最終目的，是通過(guò)描述物理實(shí)體集合內在機理，分析規律、洞察趨勢，基于分析與仿真對物理世界形成優(yōu)化指令或策略，實(shí)現對物理實(shí)體決策優(yōu)化功能的閉壞。根據數字孿生的典型特征，可以得出數字孿生的體系架構。

3.智慧園區數字孿生監控運維系統

（1）設施管理

園區數字孿生可以幫助園區管理者進(jìn)行設施的模擬和管理。通過(guò)數字孿生技術(shù)，可以實(shí)時(shí)監測園區的設施運行情況，預測設施的故障和維修周期，提前做好維護準備工作。此外，數字孿生還可以幫助園區管理者進(jìn)行設施的規劃和布局，確保園區的設施滿(mǎn)足需求。

（2）人流優(yōu)化

園區數字孿生可以對園區的人流進(jìn)行模擬和優(yōu)化。通過(guò)數字孿生技術(shù)，可以實(shí)時(shí)監測園區內的人流分布和擁堵情況，提前進(jìn)行人員調度和疏散工作。此外，數字孿生還可以幫助園區進(jìn)行人員分布的規劃，確保人流的均衡和流動(dòng)性。

（3）交通管控

園區數字孿生可以幫助園區進(jìn)行交通的模擬和管控。通過(guò)數字孿生技術(shù)，可以實(shí)時(shí)監測園區內的交通狀況，包括道路擁堵、停車(chē)位利用等問(wèn)題，提前進(jìn)行交通調度和優(yōu)化。此外，數字孿生還可以幫助園區進(jìn)行交通規劃和道路布局，提高園區的交通效率和安全性。

（4）能源管理

園區數字孿生可以實(shí)現對能源的模擬和管理。通過(guò)數字孿生技術(shù)，可以實(shí)時(shí)監測園區的能源消耗和供應情況，預測能源的需求和供給，優(yōu)化能源的使用方式。此外，數字孿生還可以幫助園區進(jìn)行能源規劃和節能措施的實(shí)施，提高園區的能源利用效率。

（5）園區應急管理

數字孿生園區應急管理實(shí)現了GIS平臺的數據疊加能力、可視化展示能力、三維空間分析能力，將應急物資、應急事件、危險源隱患、環(huán)境監控、視頻等融合到三維可視化平臺。通過(guò)數字孿生技術(shù)實(shí)時(shí)展示應急資源信息，為園區管理提供了應急數據信息，提高應急管理效率。

（6）安全管理

數字孿生園區安全管理實(shí)現了園區安全生產(chǎn)、危險源等“三重一高”的數據統一采集，為園區日常的監管和應急救援指揮提供數據服務(wù)。智慧園區安全管理實(shí)現了園區企業(yè)的“人、機、物、環(huán)、管”進(jìn)行可視化的監察和預警，整體提高了園區安全生產(chǎn)監管效能，同時(shí)充分利用數字孿生技術(shù)實(shí)時(shí)監測重大安全事故，通過(guò)數據分析實(shí)現提前預警和救援等安全管理方面提供業(yè)務(wù)支持，及時(shí)為園區安全監管部門(mén)提供準確有效的數據信息和數字孿生可視化，提高園區安全生產(chǎn)及其監察的科學(xué)性，大大降低事故發(fā)生率，大幅度減少重特大災害事故，為提升園區安全生產(chǎn)監察整體水平提供強有力的技術(shù)支撐。