智慧园区是指通过信息技术手段对园区内的设施、设备、资源等进行集成管理，提高园区的智能化水平和运营效率。数字孪生作为一种新兴的技术手段，已经被广泛应用于智慧园区的设计和建设中。数字孪生可以通过建模、仿真和分析等技术手段，对园区场景和对应的实际系统进行预测和优化，从而提高系统的性能和效率。本文以智慧园区设计和实现为例，介绍了数字孪生在实际应用中的具体操作流程和技术要点。
智慧园区平台需求分析
园区是区域经济的重要单元，园区具有产业集聚、场景丰富的特点，同时也是工业互联网平台应用落地的重要载体。随着工业互联网的大力推进，智慧园区已经成为数字化转型和管理的重要方向。数字孪生作为一种工业互联网的关键技术，已经被广泛应用于智慧园区的设计和建设中。本文介绍了数字孪生的基本概念和原理，并结合实践案例，探讨了数字孪生在智慧园区设计和实践中的应用。
数字孪生是对物理实体或系统的状态进行建模的虚拟表示。数字孪生的实现需要依赖于多种技术手段，包括物联网、云计算、大数据、人工智能等。其中，物联网可以将实际物体连接到数字网络中，实现数据的实时采集和传输；云计算可以提供强大的计算能力和存储空间，支持大规模数据处理和分析；大数据则可以通过数据挖掘和机器学习等技术手段，提取有用的信息和知识；人工智能则可以通过自动化决策和优化算法，实现智能化的预测和控制。
‖图1：智慧园区平台的系统架构来源:蓝卓数字科技
目前，我国大部分园区的管理方式都比较粗放，并存在一定的局限性，大多数园区缺乏规划和布局，同时存在安全、应急、能耗、节能环保的实时监控和及时反馈。随着工业互联网技术的快速推进，新一轮数据驱动园区的创新发展是提升园区的管理效率新方向。因此，构建一个接近于真实场景的数字园区十分必要，另外在数字园区实时监测各状态和数据也是迫在眉睫。智慧园区平台的建设，通过技术手段，带动产业、人才的聚集，从而实现园区数字化转型升级，促进园区和园内企业智能化、绿色化、高效化发展。
数字孪生智慧园区平台的系统架构智慧园区平台的系统架构如图1所示，该系统以supOS工业互联网平台为底座，通过数字孪生技术构建了一个万物感知、万物互联和万物智联的智慧园区平台，同时通过数字孪生技术实现了园区总貌、设备、环境、安全、环保的模拟场景，实现了对智慧园区的多层级、智能化管控。数字孪生系统架构主要分为三层：底层为物联套件，主要由基础地图、业务数据、IoT数据以及仿真算法等构成，向上层提供孪生的数据基础；中间层为supOS工业互联网平台，主要由数字孪生数据服务、要素引擎、模型数据服务、渲染服务、开发工具集、场景仿真等构成，作为数字孪生业务基础平台，为上层业务提供服务；顶层为应用层，根据业务不同实现驾驶舱、安防、能源、环保、生产、设备等管理业务的可视化。
‖图2：智慧园区管理系统来源:蓝卓数字科技
数字孪生在智慧园区设计中的应用
数字孪生在智慧园区设计中的应用非常广泛。下面以一个具体的案例来介绍数字孪生在智慧园区设计中的应用过程。
智慧园区IOC场景
智慧园区IOC实现了园区整体面貌的展示，同时结合园区业务模块，进行动态数据统计展示。园区IOC智能运营中心作为管理的决策中心、预警中心、治理中心、指挥中心、展示中心，以工业互联网平台为底座，深度融合数字孪生技术，有效连接散落在管理各个单元的数据资源，将海量信息资源集成到supOS工业操作系统并进行数据整合共享，让高价值数据快速传递；并充分融合5G、大数据、云计算、人工智能等前沿技术应用，充分发挥态势监测、应急指挥、展示汇报、流程管理、辅助决策等多重作用，有效提高了跨部门协同效率、协同作业能力。
智慧园区安全管理场景
智慧园区安全管理实现了园区安全生产、危险源等“三重一高”的数据统一采集，为园区日常的监管和应急救援指挥提供数据服务。智慧园区安全管理实现了园区企业的“人、机、物、环、管”进行可视化的监察和预警，整体提高了园区安全生产监管效能，同时充分利用数字孪生技术实时监测重大安全事故，通过数据分析实现提前预警和救援等安全管理方面提供业务支持，及时为园区安全监管部门提供准确有效的数据信息和数字孪生可视化，提高园区安全生产及其监察的科学性，大大降低事故发生率，大幅度减少重特大灾害事故，为提升园区安全生产监察整体水平提供强有力的技术支撑。
‖图3：智慧园区安全管理场景来源:蓝卓数字科技
智慧园应急管理场景
智慧园应急管理实现了GIS平台的数据叠加能力、可视化展示能力、三维空间分析能力，将应急物资、应急事件、危险源隐患、环境监控、视频等融合到三维可视化平台。通过数字孪生技术实时展示应急资源信息，为园区管理提供了应急数据信息，提高应急管理效率。
智慧园区能源管理场景
智慧园区能源管理基于数字孪生技术实现了园区以及园区内企业的水、电、气能耗的数据可视化。能源管理会对园区整体的用能情况进行标绘，用不同的颜色或形式标绘用能大户并结合用能数据进行标注，直观地展示园区以及园区内企业能源使用情况，同时实现了单个装置或设备用能详情。该模块结合大数据分析实现了用能耗能情况的可视化分析，并根据不同的维度展示不同的能耗分析结果，提高园区能源的管理效率。
结束语
智慧园区可利用数字孪生技术，通过数字孪生的建模、仿真和分析等技术手段，实现对园区内企业、设施和设备的安全、环保、环境、应急等管理，以及能源监控、实时监测，提高了园区的智能化水平和运营效率，提高了园区数字经济增长指数。综上所述，数字孪生在智慧园区设计中具有广泛的应用前景。(文︱王飞 张峻瑞 董天翔 蓝卓数字科技有限公司)
