數(shù)字孿生的理念想必已經(jīng)被許多文章解釋過(guò)了，但這個(gè)理念到底包含著哪些思維方式，其創(chuàng)新特點(diǎn)又體現(xiàn)在哪些方面呢？
老子在道德經(jīng)中有一句話‘道生一，一生二，二生三，三生萬(wàn)物’，這句話既是老子對(duì)類(lèi)似于宇宙這樣的復(fù)雜對(duì)象產(chǎn)生過(guò)程的理解，同時(shí)也是對(duì)產(chǎn)生這樣的對(duì)象后，人們?cè)撊绾稳ダ斫獾囊环N詮釋。在優(yōu)锘看來(lái)，這句話和數(shù)字孿生概念其實(shí)是有異曲同工之處的。
優(yōu)锘科技智慧水文
數(shù)字孿生的理念，其思維方式歸根結(jié)底是在用一種全新的方式詮釋業(yè)務(wù)管理對(duì)象，這個(gè)詮釋包括兩個(gè)過(guò)程，一是數(shù)字孿生系統(tǒng)的建設(shè)過(guò)程，這個(gè)過(guò)程的目標(biāo)就是創(chuàng)造了一個(gè)業(yè)務(wù)對(duì)象的宇宙；二是數(shù)字孿生系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)過(guò)程，這個(gè)過(guò)程的目標(biāo)就是讓用戶方便地理解和管理業(yè)務(wù)對(duì)象。
如果對(duì)道生萬(wàn)物這句話進(jìn)行概括，我們可以總結(jié)出三個(gè)特性，漸進(jìn)性、關(guān)聯(lián)性和多樣性。
漸進(jìn)性，就是從無(wú)到有，由簡(jiǎn)入繁。數(shù)字孿生系統(tǒng)就是都采用可視化的方式，直觀地建立了用戶易于理解的管理對(duì)象主體的物理模型，然后圍繞著這個(gè)主體模型進(jìn)行周邊附屬物和相關(guān)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)，并將系統(tǒng)和物理世界保持一致。
關(guān)聯(lián)性，是指世界中所有的事物都與本源存在關(guān)系，因?yàn)樵谀承┓矫婢哂邢嗤蛘呦嗨频奶攸c(diǎn)而互相連接。數(shù)字孿生系統(tǒng)中，所有管理對(duì)象和數(shù)據(jù)都圍繞著管理主體展開(kāi)，其間存在著物理上或者邏輯上的線索，讓用戶非常方便的理解整個(gè)系統(tǒng)。
全面性，也正如三生萬(wàn)物這句話所說(shuō)，循序漸進(jìn)成長(zhǎng)起來(lái)的具有關(guān)聯(lián)性的世界，其信息應(yīng)該是豐富多維的。在數(shù)字孿生系統(tǒng)中，管理對(duì)象的所有信息都是通過(guò)多個(gè)維度進(jìn)行呈現(xiàn)，有的是自身具備的直接特性，有的是從和它關(guān)聯(lián)的其它對(duì)象身上反映出的間接特性。
優(yōu)锘如何踐行數(shù)字孿生理念？
我們可從某市智慧水文平臺(tái)建設(shè)項(xiàng)目入手，淺析優(yōu)锘科技是如何利用數(shù)字孿生理念的思維方式和創(chuàng)新特性來(lái)進(jìn)行可視化系統(tǒng)的建設(shè)。
01項(xiàng)目背景
中國(guó)北部某市，水資源豐富，其行政區(qū)域內(nèi)有眾多的河流、湖泊和水庫(kù)，管理范圍廣且難度大。雖然已經(jīng)建設(shè)了水文信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在獲取到某處水文監(jiān)控點(diǎn)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)后，還要花費(fèi)大量的時(shí)間，利用人工方式去查看、識(shí)別、確認(rèn)和決策，耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，出錯(cuò)幾率高，嚴(yán)重影響水文管理工作的效率。無(wú)論是部門(mén)領(lǐng)導(dǎo)還是具體工作人員，都迫切期望找到適合的解決方案，幫助該市水文局破解水文管理方面的難題。
02建設(shè)難點(diǎn)
每個(gè)項(xiàng)目都有其特殊之處，并不存在能夠放之四海而皆準(zhǔn)的產(chǎn)品或者解決方案，本項(xiàng)目也不例外，在建設(shè)之初就面臨很多問(wèn)題：
資金預(yù)算方面：由于水文局是政府部門(mén)，所有系統(tǒng)建設(shè)都要依靠財(cái)政撥款，而近幾年來(lái)壓縮政府部門(mén)開(kāi)支，導(dǎo)致了項(xiàng)目建設(shè)在資金方面存在很大的缺口。
基礎(chǔ)數(shù)據(jù)方面：智慧水文系統(tǒng)的建設(shè)需要依賴大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，比如地理信息數(shù)據(jù)、水文管理數(shù)據(jù)、視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、天氣云圖數(shù)據(jù)等等，這些數(shù)據(jù)由于客戶無(wú)法提供或來(lái)自多個(gè)數(shù)據(jù)源導(dǎo)致采集困難。
建設(shè)效果方面：對(duì)于智慧水文系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)外可以借鑒的經(jīng)驗(yàn)成果不多，用戶抱很高期望值的同時(shí)，也擔(dān)心項(xiàng)目失敗的風(fēng)險(xiǎn)，所以希望盡快看到建設(shè)成果，這就給項(xiàng)目的建設(shè)周期提出了很高的要求。
03解決方案
利用數(shù)字孿生的理念，結(jié)合項(xiàng)目中的建設(shè)難點(diǎn)，我們提出了以優(yōu)锘物聯(lián)網(wǎng)可視化平臺(tái)ThingJS為基礎(chǔ)的智慧水文解決方案，其核心包括十六個(gè)字：整體規(guī)劃、分步實(shí)施、重點(diǎn)突出、快速見(jiàn)效。
從整理規(guī)劃角度說(shuō)，我們遵循數(shù)字孿生理念的思維方式和特性，在系統(tǒng)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)層面，都要保證我們建設(shè)的智慧水文系統(tǒng)兼具漸進(jìn)性、關(guān)聯(lián)性和多樣性。
整體規(guī)劃：我們首先收集地理信息數(shù)據(jù)和水文監(jiān)測(cè)點(diǎn)的地理位置數(shù)據(jù)，再通過(guò)三維地圖與自動(dòng)擺點(diǎn)，讓用戶在短時(shí)間內(nèi)就看到和理解其管理對(duì)象的外在呈現(xiàn)方式。接下來(lái)，我們對(duì)這些管理點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)的疊加，進(jìn)一步地讓用戶了解到更深層次的詳細(xì)信息。這樣，各種各樣具有關(guān)聯(lián)關(guān)系的豐富數(shù)據(jù)通過(guò)簡(jiǎn)單直觀的三維地圖和其上的水文監(jiān)測(cè)點(diǎn)一點(diǎn)點(diǎn)地整合在一起，完美地符合了漸進(jìn)性、關(guān)聯(lián)性和全面性，其建設(shè)過(guò)程自然流暢，用戶很容易地理解并認(rèn)可了數(shù)字孿生的思維方式，配合起來(lái)也毫無(wú)阻礙。
分步實(shí)施：一方面因?yàn)橘Y金投入上的限制，另一方面也是為了滿足快速見(jiàn)效的要求。所以在整體規(guī)劃的前提下，把項(xiàng)目分成了三期進(jìn)行建設(shè)，每期建設(shè)都有明確的目標(biāo)、需要解決的問(wèn)題和截止時(shí)間點(diǎn)，項(xiàng)目投入少，成果見(jiàn)效快。
重點(diǎn)突出：則是指每期項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中都要有該階段的亮點(diǎn)。比如項(xiàng)目一期，將地理信息可視化和水文管理可視化作為建設(shè)重點(diǎn)，讓用戶對(duì)系統(tǒng)全貌有了解，在最重要的數(shù)據(jù)識(shí)別和確認(rèn)方面，幫助用戶提高了工作效率；二期則追加了更豐富的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)和天氣數(shù)據(jù)，在一期基礎(chǔ)上，又幫助用戶提升了確認(rèn)和決策能力。
快速見(jiàn)效：利用優(yōu)锘科技多年的實(shí)施經(jīng)驗(yàn)和自有的快速開(kāi)發(fā)平臺(tái)，在短短的一個(gè)月時(shí)間內(nèi)就幫助用戶完成了從數(shù)據(jù)的收集整理、勘誤修正、關(guān)系整理和分層展現(xiàn)，又在一周之內(nèi)完成了系統(tǒng)的測(cè)試調(diào)優(yōu)和上線部署，獲得了用戶的極大認(rèn)可。
04功能介紹
地理信息可視化功能自動(dòng)加載地理信息數(shù)據(jù)，并以三維地圖加高亮邊界方式呈現(xiàn)該市及下屬區(qū)縣的行政區(qū)劃。三維地圖支持平滑縮放、平移和一定角度的傾斜操作。
在三維地圖上，系統(tǒng)從后臺(tái)獲取不同類(lèi)型水文監(jiān)測(cè)點(diǎn)的基本信息和坐標(biāo)位置，然后利用不同圖標(biāo)進(jìn)行疊加顯示，讓用戶對(duì)轄區(qū)范圍內(nèi)的水文監(jiān)測(cè)點(diǎn)一目了然。
為了避免管理點(diǎn)過(guò)多造成的視覺(jué)擾亂，用戶還可進(jìn)行過(guò)濾，關(guān)注不同等級(jí)或者類(lèi)型的水文監(jiān)測(cè)點(diǎn)。
監(jiān)測(cè)信息可視化
監(jiān)測(cè)信息可視化功能與用戶已有的水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)集成，定時(shí)獲取水文監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，然后將這些監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與地圖上疊加的水文監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行匹配和綁定，便于用戶隨時(shí)查看監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，其中最關(guān)鍵的指標(biāo)和告警信息能夠進(jìn)行突出顯示。
不同水文管理對(duì)象可以設(shè)置不同的關(guān)鍵指標(biāo)，如水庫(kù)最關(guān)鍵指標(biāo)的庫(kù)容量、雨情點(diǎn)最關(guān)鍵指標(biāo)為降雨量，而河流最關(guān)鍵指標(biāo)為流量等等。
系統(tǒng)還支持管理對(duì)象告警閾值的靈活調(diào)整，用戶可根據(jù)季節(jié)和業(yè)務(wù)管理的要求修改閾值。
視頻監(jiān)控可視化
視頻監(jiān)控是水文監(jiān)測(cè)的重要輔助和確認(rèn)手段，當(dāng)水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)回水文監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)后，為避免誤報(bào)，管理人員會(huì)通過(guò)視頻攝像頭，確認(rèn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性以及監(jiān)測(cè)點(diǎn)周邊環(huán)境的查看。
視頻監(jiān)控可視化功能是將攝像頭視頻流信息，位置信息、水文監(jiān)測(cè)點(diǎn)信息和地理信息進(jìn)行綁定，既滿足了原有的視頻監(jiān)控需求，還能夠快速定位和查看某個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的視頻流，極大提高了工作效率。
另外，視頻監(jiān)控可視化功能具備視頻墻能力，可由用戶自行創(chuàng)建和調(diào)整視頻墻，將其關(guān)注的多個(gè)重要監(jiān)測(cè)點(diǎn)的攝像頭視頻進(jìn)行實(shí)時(shí)播放，第一時(shí)間了解現(xiàn)場(chǎng)情況。
05業(yè)務(wù)價(jià)值
如背景中所說(shuō)，在智慧水文系統(tǒng)建設(shè)之前，用戶在水文管理方面工作效率不高，下面是我們觀察到的用戶日常工作場(chǎng)景：
查看以表格方式呈現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)某個(gè)水文監(jiān)測(cè)點(diǎn)存在異常數(shù)據(jù)；
如果不是資深管理人員，則需要通過(guò)紙質(zhì)地圖或者電子地圖查看該監(jiān)測(cè)點(diǎn)所在的地理位置；
走到視頻監(jiān)控室，尋找該監(jiān)測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的監(jiān)控畫(huà)面，再查看監(jiān)控畫(huà)面的視頻，進(jìn)行二次信息確認(rèn)；
再打開(kāi)衛(wèi)星云圖系統(tǒng)，獲取該市當(dāng)前和未來(lái)時(shí)段內(nèi)的天氣變化情況；
根據(jù)管理上的要求，人為根據(jù)上述信息判斷是否存在告警。
這個(gè)日常的工作場(chǎng)景要打開(kāi)四套系統(tǒng)，加上一次人為判斷，在工作人員不受干擾的情況下，平均耗時(shí)10分鐘。
我們?cè)賮?lái)看看智慧水文系統(tǒng)上線后的情況：
查看以地圖方式呈現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)某個(gè)水文監(jiān)測(cè)點(diǎn)存在異常數(shù)據(jù)；
因?yàn)楸O(jiān)測(cè)點(diǎn)與地圖信息疊加，故不需要進(jìn)行監(jiān)測(cè)點(diǎn)的地理位置的確認(rèn)；
通過(guò)視頻監(jiān)控可視化功能，打開(kāi)監(jiān)測(cè)點(diǎn)附近攝像頭，進(jìn)行二次信息確認(rèn)。此過(guò)程不需要走到監(jiān)控室，也不需要尋找監(jiān)測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的監(jiān)控畫(huà)面；
點(diǎn)擊系統(tǒng)中的按鈕，直接打開(kāi)衛(wèi)星云圖系統(tǒng)，不需要再切換到另外的衛(wèi)星云圖系統(tǒng)；
系統(tǒng)以根據(jù)事先設(shè)定的閾值，自動(dòng)發(fā)出告警，不需要人為判斷是否存在告警。
整個(gè)過(guò)程只需要打開(kāi)一套智慧水文系統(tǒng)，不需要人為判斷，在工作人員不受干擾的情況下，平均耗時(shí)0.5分鐘（在如此短的時(shí)間內(nèi)，受到干擾的可能性很低）。平均工作效率提高20倍，同時(shí)基本上杜絕了人為因素導(dǎo)致錯(cuò)誤的可能性。
總結(jié)：本項(xiàng)目的成功之處在于，整個(gè)團(tuán)隊(duì)不僅僅熟練地掌握和應(yīng)用數(shù)字孿生理念進(jìn)行項(xiàng)目建設(shè)，更重要的是，秉承了客戶至上的服務(wù)思想，設(shè)身處地為客戶考慮，量身定制出智慧水文解決方案，在極短時(shí)間內(nèi)提升了工作效率，降低運(yùn)維成本。
