内外兼修，我在建筑工程应用中看到了数字孪生的未来
来源:物联网智库发布时间:2023-07-031428浏览
询问 AI
作者：Ada
物联网智库 原创
导读
当下的数字孪生平台绝不仅仅是供方案演示所用的“花瓶”，当其真正投入工程场景后，一方面需要快速接管施工现场的管理，另一方面还应该成为建筑管理者的智能管家，洞悉建筑运维的大事小情。
如所有传统行业一样，建筑工程也在数字化技术的普惠之下开启了新一轮创新，正在经历概念泡沫、应用探索、平台经济、技术融合等逐步升级的不同阶段。但建筑所涉及的系统繁杂，所以实时监管与可视化便成为了最迫切的需求。
这一方面推动了物联网技术以及各类智能传感器的广泛应用，另一方面也加速了可视化载体由二维平面图纸向三维可交互模型的过渡。
如果说BIM（建筑信息模型）是可视化平台建设的地基，那么数字孪生便是在此基础上搭建出来的框架结构，最后由“包罗万象”的数据作砖瓦，建造出完整的平台。
近年来，越来越多的厂商开始布局数字孪生平台，但由于“家世背景”不同，无论是平台架构还是技术亮点都各有千秋。其中，锚定建筑工程场景的北京模视元宇科技有限公司（以下简称“模视元宇”）打造了工程数字孪生资产平台，深度挖掘了工程不同环节的痛点与需求，全面覆盖了建筑全周期数据。
建筑工程的前生今生
纵观我国建筑工程的漫漫发展历程，每一次提速都离不开新兴技术所牵引的效率提升与管理升维。站在AIoT时代回望，建筑工程的前世今生可分为静态、交互、预测三个阶段，也就是工程数字化升级的“昨天、今天和明天”。
“昨天”是由BIM牵引的静态映射阶段。
BIM最早由Autodesk公司于2002年率先提出，并自2013年开始在中国进入快速发展期，政府频发多项文件鼓励工程建设项目应用BIM技术，以加快推进工程建设项目全生命周期数据共享和信息化管理。2020年前后，BIM开始愈发频繁地出现在招投标文件及设计方案中，并从一些大型项目开始，逐渐过渡到以BIM为载体的无纸化交付。彼时，BIM的应用大多是由政策支持、国企推进，用于标杆项目的先进技术案例宣传，行业关注重心仍停留在展示层面——哪种建模方式更好、三维漫游如何展示等等。
而在最近几年，经过实际落地的淬炼试验，BIM应用已经逐渐从最初的政策推崇过渡到了从经济效益出发的理性抉择，加之国内建设项目节奏放缓，BIM有了更加充足的成长空间，行业热议更多的是如何将BIM与物联网、大数据等新兴技术相结合，从而帮助建筑业降本增效。
“今天”是随着数字孪生平台落地而掀起的智能交互时代。
诚然，BIM模型终究只是静态模型，缺乏可操作性与时效性，在施工过程中无法实时同步工程进展与工程设备管理情况，在后期运维中亦无法实时追踪楼宇的运行状态。但这一局限性也随着数字孪生平台的崛起而突破，在物联网的加持下，实时数据可视化成为可能。
目前，建筑领域内的数字孪生平台已经逐渐形成了两股流派，一部分师承游戏引擎，将重点放在了可视化场景展示上，但对于建筑工程的理解稍显薄弱，很难将工程业务数据与应用场景结合，从而挖掘数据之于工程的实际价值。而另一部分则是成长于传统的建筑工程之中，自身对于工程的不同环节都有较深的洞察与理解，加之在BIM、GIS等智能建筑基础能力上修炼已久，可以通过不断提升模型能力来逐步优化其数字孪生平台的可视化效果。
以大型商场项目的数字孪生平台为例，前者可能会通过锚点、摄像头等细化商场的场景，甚至可以模拟出清晨傍晚不同时段的光线效果以及内部门店的陈列，从而展示不同条件下的运营场景。但后者则是更加关注建筑管理，例如能耗优化、建筑资产管理等，其善于利用数字孪生体的性能参数、属性数据以及物联网终端所采集的数据相结合，来辅助管理者更好的优化工程实施与建筑运行。
尺有所长寸有所短，但面对日益明确的建筑行业转型需求，不同“流派”的数字孪生平台也势必将殊途同归，即兼顾可视化效果与数据价值挖掘，打造有生命力的建筑孪生体。而成长于工程领域的模视元宇所推出的工程数字孪生资产平台不仅锚定了工程场景的真实痛点，同时还在持续精耕细作优化模型的展示效果，打造了真正能够交互的孪生体。
远望建筑工程数字化的“明天”，将实现通过数字孪生平台对实际工程应用进行风险预测，即基于仿真算法，对事件未来运行过程进行可视化预演和结果预测，甚至还能够通过构建知识库、算法库等，实现孪生场景对物理世界突发事件学习分析，并执行具有时效性的自主决策。
“真模型才是真孪生”
毫无疑问，当下的数字孪生平台绝不仅仅是供方案演示所用的“花瓶”，当其真正投入工程场景后，一方面需要快速接管施工现场的管理，另一方面还应该成为建筑管理者的智能管家，洞悉建筑运维的大事小情，针对于此，以模视元宇为代表的行业玩家显然更具优势。而模视元宇也正是将其对建筑工程管理的深刻理解注入到了Vothing工程数字孪生资产平台（下简称“Vothing平台”）的建设之中，并提出了“真模型才是真孪生”的理念。
什么是“真模型”？
区别于市场上部分基于Unity 3D或UE4建模的数字孪生平台，模视元宇以工程BIM模型为基础打造的数字孪生体能够完整呈现模型的原始精度和挂载数据，Vothing平台的“真模型”之所以真实，也是因为其所承载的工程BIM模型完整保留了模型精度和材质，无任何简化和瓦片化处理，从而实现了场景的真实映射与细节信息的精准体现，甚至能够表达场景中每一根管线的上下游逻辑关系。
同时，Vothing平台除了支持工程BIM模型外，还实现了对众多元素类型的覆盖，例如工程GIS类数据：倾斜摄影、高程数据、WMTS/WMS/TMS地图服务、kML、矢量SHP等，还有包括建筑白膜、电子围栏、扩散环、全景图、火焰、烟雾、多态线、数据标签、视频标签等用于孪生呈现的元素，用户可以可根据工程的实际需求来选择相应元素进行场景搭建。由于Vothing平台采用了流式加载方式和预测式加载技术，对于大体量模型或场景都能实现秒级的呈现和加载，以BIM模型加载为例，对于20-30万构件的模型，几乎是无等待的呈现，50万构件以上的全精度模型也可以实现秒级的加载和呈现。
基于“真模型”搭建“真孪生”平台
基于工程模型的场景搭建实现了实体工程的静态孪生，而数据的注入才是激活其生命力的关键所在。所以，如何将工程业务数据、物联设备监测数据以及工程全寿期的过程数据与工程孪生体进行双向结合至关重要，而这也是实现“由数据驱动场景、由场景呈现数据”这一目标的核心。
针对于此，Vothing平台设置了适配器服务功能模块，支持多种物联网协议和自定义数据的接入。例如，当下常用的MQTT、OPC、HTTP等通用物联网协议，均可通过平台搭载的通用适配器服务或自定义的适配器服务，快速将物联网设备数据接入到孪生场景中。同时，其也支持面向数据库的自定义适配器服务，用以接入工程业务数据。
在数据接入平台后，管理者便可根据具体的业务需求，对其进行分类或治理，最终用来驱动工程孪生体以及数据的呈现，而这才是在真正意义上实现了平台中的模型与现实世界中的工程场景完全同步的“真孪生”。
众所周知，建筑工程数据包罗万象，涉及的细分系统繁杂，联网的设备体量大，但平台开发人员往往缺乏工程知识储备，反之，建筑工程从业者也很难直接上手搭建数字孪生平台。所以，“提需求—写代码—看效果—调代码”的冗长过程经常需要反复进行，其所耗费人力、时间成本巨大。而Vothing平台则是为用户提供了完全低代码的搭建环境，简单的操作即可完成场景的创建和定位，同时还能通过接入的实时数据驱动BIM模型、动画、二维标签、三维标签、热力图、扩散环、雷达扫描、等场景元素实时变化。此外，该平台还内置了种类多样的数据呈现组件，例如饼状图、柱状图、水球图、仪表盘、折线图等，用户可以根据项目需求自定义的组建可视化的业务场景，真正实现“需求人即开发者”这一目的。
以“真模型”为起点，以服务于工程行业的“真孪生”作为目标。能感受到模视元宇正在打造一款真正可用、好用、易用的工程孪生平台，在众多数字孪生应用沦为“面子孪生”的大环境下，Vothing平台为工程的可视化管理决策提供了新的思路，为工程行业数字孪生应用的发展提供了“里子”。
据介绍，某CBD中心塔楼依托于Vothing平台，建立了基于安全风险要素控制的人员、设施、设备、环境、结构模块化分解模型标准库系统、基于模块化快速建模的虚拟仿真技术方法，实现安全风险三维场景的参数化快速搭建，实现了对现场施工人员、塔吊、钢平台等设施设备的实时监控，平台兼容主流BIM建模软件，实现了模型的快速转换导入，提高了安全管控效率，有效减少了现场安全管理人员，此前，该项目预计投入管理人员800人，应用Vothing平台后管理人员减少至500-600人，大大节省了人力成本。
写在最后
最近几年，我国建筑节奏放缓，逐渐转向存量市场，而这对于建筑工程市场而言则是有了更加充沛的时间与精力去精耕细作、打磨数字化平台。在可以预见的未来，数字孪生平台或许会成为新建项目的必选项，尤其是在迈过概念泡沫期后，企业将更加关注数字孪生所带来的实际经济效益，这便需要对工程有着深刻理解，才能够有的放矢，切中工程管理者所需。
显然，模视元宇基于工程模型的孪生场景搭建以及为用户打造孪生资产的价值优势，已在业内站稳了脚跟，未来，其也将跟随行业发展脚步，持续迭代、优化Vothing平台。而为了能够进一步深入产业，听取资深从业者的真实反馈，感兴趣的读者可以复制下方链接直接体验：
体验网址（复制到浏览器）：http://demo.vothing.com/#/login?isFrom=2
建议PC配置：
- 显存2G及以上的独立显卡
- 内存：8G+
- 浏览器：Chrome\Safari\Edge\Firefox
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