在討論數(shù)字孿生對(duì)水行業(yè)的影響時(shí)，并非所有專家都從對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的共同立場(chǎng)出發(fā)，盡管也許最廣泛接受的定義是它們是供水系統(tǒng)的虛擬副本，模擬它的行為方式。

作為真實(shí)行為的代表，數(shù)字孿生幫助我們做出更好的決策，這要?dú)w功于它們提供的系統(tǒng)整體視圖以及模擬真實(shí)和虛構(gòu)場(chǎng)景的能力。他們預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)對(duì)影響運(yùn)營(yíng)的任何情況的響應(yīng)，無(wú)論它以前是否發(fā)生過(guò)，幫助公用事業(yè)公司評(píng)估不同的場(chǎng)景。為此，必須表示系統(tǒng)的物理和動(dòng)態(tài)方面，即物理資產(chǎn)的虛擬表示必須與它們?cè)跀?shù)字環(huán)境中的行為模擬相結(jié)合。

水行業(yè)最近的革命

數(shù)字孿生 （DT） 理念自 1960 年代以來(lái)一直存在，當(dāng)時(shí) NASA 使用它來(lái)遠(yuǎn)程操作和維護(hù)系統(tǒng)。2003年，Michael Grieves博士最終鞏固了這一概念，將其作為優(yōu)化工業(yè)環(huán)境中產(chǎn)品整個(gè)生命周期管理的工具。

由于其潛力，DT技術(shù)最近已在基礎(chǔ)設(shè)施管理等其他領(lǐng)域?qū)嵤?，包括水行業(yè)。事實(shí)上，今天我們可以找到飲用水分配系統(tǒng)中的應(yīng)用案例，由于近年來(lái)傳感器的大規(guī)模部署，它變得更容易實(shí)施。在這方面，在灌溉以及衛(wèi)生和下水道系統(tǒng)方面也取得了突破。

數(shù)字孿生需要來(lái)自物理系統(tǒng)的大量數(shù)據(jù)和信息才能運(yùn)行。換句話說(shuō)，用例和實(shí)際應(yīng)用的發(fā)展取決于傳感器和所使用的數(shù)字系統(tǒng)（如SCADA，GIS和CMMS）提供的信息。如今，許多公司都擁有這些信息，因此他們的下一個(gè)挑戰(zhàn)是將其集中、組合和標(biāo)準(zhǔn)化到一個(gè)平臺(tái)中，該平臺(tái)旨在為數(shù)字孿生提供真實(shí)世界的數(shù)據(jù)。

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為什么人們對(duì)數(shù)字孿生如此感興趣？當(dāng)前不確定的情況加速了這項(xiàng)技術(shù)的采用，這并非巧合。近年來(lái)，數(shù)字孿生的一些最有趣的好處具有特殊意義，如下：

1. 彈性

數(shù)字孿生提高了快速安全地適應(yīng)任何情況的能力，無(wú)論這種情況以前是否發(fā)生過(guò)。這包括緊急情況、健康警報(bào)和氣候變化相關(guān)事件。在實(shí)際系統(tǒng)中做出決定之前，以虛擬方式測(cè)試新想法和更改，從而最大限度地降低風(fēng)險(xiǎn)、時(shí)間和成本。數(shù)字孿生預(yù)測(cè)問(wèn)題并確定預(yù)防緊急情況或?qū)⑵浜蠊抵磷畹退璧拇胧?。?jiǎn)而言之，它們確保即使在危急情況下和復(fù)雜的分配系統(tǒng)中，供水也將保持 24/7 全天候可用。

2. 效率

從運(yùn)營(yíng)和規(guī)劃的角度來(lái)看，數(shù)字孿生可以幫助優(yōu)化現(xiàn)在和未來(lái)的系統(tǒng)。由于它們提供的整體視圖，決策是通過(guò)考慮它們對(duì)系統(tǒng)中發(fā)生的不同過(guò)程的影響來(lái)做出的。例如，通過(guò)建立最佳泵送計(jì)劃來(lái)降低能源成本，同時(shí)考慮到每小時(shí)的能源價(jià)格，同時(shí)控制系統(tǒng)的水力參數(shù)。還可以通過(guò)更高效的資產(chǎn)運(yùn)營(yíng)和系統(tǒng)規(guī)劃來(lái)降低能耗，同時(shí)考慮到與新基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)相關(guān)的能源使用。

3. 以客戶為中心的經(jīng)營(yíng)

二十一世紀(jì)的公民要求更多的信息和更好的服務(wù)，他們也是配水系統(tǒng)管理的重要組成部分。因此，數(shù)字孿生需要讓公民參與進(jìn)來(lái)，以便為他們提供信息，并調(diào)整供水系統(tǒng)管理以滿足他們的需求。因此，他們可以提前收到有關(guān)服務(wù)中斷的信息，無(wú)論是由于網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)劃干預(yù)還是緊急情況。此外，可以根據(jù)關(guān)鍵用戶（如醫(yī)院）的需求調(diào)整系統(tǒng)的運(yùn)行，以確保在任何可能的情況下供應(yīng)。然而，這還不是全部：我們目前面臨的挑戰(zhàn)，例如城市增長(zhǎng)和水資源短缺導(dǎo)致的需求增加，需要水務(wù)公司和作為最終用戶的公民共同努力。在向用戶提供有關(guān)其用水的詳細(xì)信息，將導(dǎo)致采取更好的行動(dòng)和對(duì)負(fù)責(zé)任的用水政策的認(rèn)識(shí)。

4. 可持續(xù)性

可持續(xù)城市的新概念得到了大力支持。他們的目標(biāo)是通過(guò)規(guī)劃、優(yōu)化基礎(chǔ)設(shè)施管理和公民參與來(lái)適應(yīng)氣候變化。城市供水系統(tǒng)中使用的技術(shù)意味著它們可以安全有效地運(yùn)行，目的是減少水和能源消耗。它們還促進(jìn)了公用事業(yè)和公民之間的雙向溝通，他們現(xiàn)在可以應(yīng)對(duì)新的挑戰(zhàn)，并獲得有關(guān)其行動(dòng)如何改善資源管理的信息。

2023未來(lái)就是現(xiàn)在

人們對(duì)數(shù)字孿生的興趣正在增長(zhǎng)，每年都有新的成功案例出現(xiàn)。最具創(chuàng)新性的國(guó)際公用事業(yè)公司已經(jīng)將它們納入其戰(zhàn)略計(jì)劃。它們不再只是未來(lái)的一個(gè)好主意，許多公用事業(yè)公司已經(jīng)將具體行動(dòng)寫(xiě)在紙上。

這與對(duì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的承諾有關(guān)。一旦流程進(jìn)行了數(shù)字化轉(zhuǎn)型，基礎(chǔ)設(shè)施也配備了傳感器，下一個(gè)合乎邏輯的步驟就是從所有這些數(shù)據(jù)中提取價(jià)值。數(shù)字孿生是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的最佳工具之一，因?yàn)樗鼈優(yōu)榫幾g的所有數(shù)據(jù)提供了整體的跨領(lǐng)域愿景。

它們的調(diào)試必須包括以下組件：一個(gè)集成從資產(chǎn)和基礎(chǔ)設(shè)施、水力模型和高級(jí)分析收集的所有信息的平臺(tái)，以及一個(gè)功能強(qiáng)大、用戶友好的儀表板系統(tǒng)。數(shù)字孿生不僅僅是簡(jiǎn)單地模擬場(chǎng)景：它們的主要功能之一是用例的開(kāi)發(fā)，被理解為解決問(wèn)題和優(yōu)化日常運(yùn)營(yíng)的能力。

它們的成功部署將要求公用事業(yè)公司在未來(lái)幾年克服許多挑戰(zhàn)，這可能會(huì)成為市場(chǎng)吸收的障礙。例如，數(shù)據(jù)質(zhì)量不足及其在難以連接的孤立系統(tǒng)中的位置，或者運(yùn)行必須永久保持最新?tīng)顟B(tài)且必須實(shí)時(shí)運(yùn)行的仿真模型的內(nèi)在復(fù)雜性。此外，如果要成功，投資必須與創(chuàng)新的組織和文化相結(jié)合。如果數(shù)字孿生中隱含著某種東西，那就是一種新的工作方式。

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