【智慧城市網(wǎng) 品牌專(zhuān)欄】在數(shù)字中國(guó)、智慧城市建設(shè)列入第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要的背景下,本文以松立控股集團(tuán)股份有限公司慧停車(chē)城市停車(chē)數(shù)字孿生平臺(tái)為例,探討了一種基于數(shù)字孿生的智慧停車(chē)應(yīng)用技術(shù),為城市智慧交通信息物理融合聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建提供了一個(gè)可視化呈現(xiàn)、模擬仿真推演、全要素?cái)?shù)字表達(dá)、虛實(shí)融合互動(dòng)的治理場(chǎng)景入口。
關(guān)鍵詞:數(shù)字孿生;城市級(jí)靜態(tài)交通解決方案;智慧城市
智慧城市的建設(shè),就是把新一代信息技術(shù)運(yùn)用在城市運(yùn)行的各個(gè)方面,以實(shí)現(xiàn)城鎮(zhèn)化與工業(yè)化、信息化的深度融合,緩解“城市病”,實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、精細(xì)化和動(dòng)態(tài)化管理,并提升城市治理體系和治理能力現(xiàn)代化水平、讓市民真切感受到城市發(fā)展帶來(lái)的獲得感與幸福感。
數(shù)字孿生技術(shù)作為新型智慧城市建設(shè)的創(chuàng)新引領(lǐng)性技術(shù),打造城市運(yùn)行的虛擬空間,賦能城市智慧停車(chē),搭建數(shù)字孿生智慧交通管理系統(tǒng),強(qiáng)化城市大腦基礎(chǔ)能力,實(shí)現(xiàn)動(dòng)靜態(tài)交通全域、全時(shí)空數(shù)據(jù)融合,已被驗(yàn)證為智慧交通信息化建設(shè)的有效途徑,成為行業(yè)發(fā)展新趨勢(shì)。
一、淺析數(shù)字孿生技術(shù)
數(shù)字孿生是充分利用物理模型、傳感器更新、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù),集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過(guò)程,在虛擬空間中完成映射,從而反映相對(duì)應(yīng)的實(shí)體裝備的全生命周期過(guò)程。[1]它以數(shù)據(jù)與模型的集成融合為基礎(chǔ)與核心,通過(guò)數(shù)字空間實(shí)時(shí)構(gòu)建物理對(duì)象的精準(zhǔn)數(shù)字化映射,基于數(shù)據(jù)整合與分析預(yù)測(cè)來(lái)模擬、驗(yàn)證、控制物理實(shí)體生命周期過(guò)程,構(gòu)建孿生體涉及到的數(shù)據(jù)包括實(shí)時(shí)傳感數(shù)據(jù)和運(yùn)行歷史數(shù)據(jù),集成的模型涵蓋物理模型、機(jī)理模型和流程模型等。[2]數(shù)字孿生是一種超越現(xiàn)實(shí)的概念,可以被視為一個(gè)或多個(gè)重要的、彼此依賴的裝備系統(tǒng)的數(shù)字映射系統(tǒng)。[1]
通俗來(lái)講,數(shù)字孿生就是在“物理實(shí)體”的基礎(chǔ)上,創(chuàng)造數(shù)字版的“虛擬模型”。這個(gè)“虛擬模型”被創(chuàng)建在信息化平臺(tái)上用以提供服務(wù),如同創(chuàng)造了一個(gè)“平行的數(shù)字世界”,實(shí)現(xiàn)對(duì)“現(xiàn)實(shí)世界”中實(shí)體對(duì)象的動(dòng)態(tài)仿真。在這個(gè)由人類(lèi)創(chuàng)造的“平行宇宙”中,數(shù)字孿生體內(nèi)的數(shù)據(jù)無(wú)時(shí)無(wú)刻不在“運(yùn)動(dòng)”當(dāng)中,這些來(lái)自“現(xiàn)實(shí)世界”的實(shí)體對(duì)象通過(guò)傳感器、物理設(shè)計(jì)模型將自身的實(shí)時(shí)狀態(tài)“數(shù)據(jù)”反饋到數(shù)字孿生體上,打通現(xiàn)實(shí)世界與虛擬世界屏障,以數(shù)字為基礎(chǔ),對(duì)城市運(yùn)行管理進(jìn)行運(yùn)營(yíng)、決策,為城市打造一套“虛擬副本”。
二、數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)
(一)3D仿真技術(shù)。通過(guò)多引擎快速構(gòu)建高分辨率的3D圖像,利用立體合成技術(shù)、建模技術(shù)、交互技術(shù)模擬現(xiàn)實(shí)中的虛擬場(chǎng)景。
(二)三維地理空間。基于實(shí)體高效建模,一體化管理,高性能空間分析和可視化等關(guān)鍵技術(shù)數(shù)據(jù),使海量的數(shù)據(jù)接入模型組件,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)響應(yīng),自動(dòng)化數(shù)據(jù)萃取,分布數(shù)據(jù)存儲(chǔ),為用戶決策判斷提供全面的數(shù)據(jù)支持。
(三)物聯(lián)接入。實(shí)現(xiàn)設(shè)備接入、設(shè)備管理、檢測(cè)運(yùn)維、數(shù)據(jù)處理分析等功能,提供遠(yuǎn)程控制及設(shè)備聯(lián)動(dòng)等服務(wù),助以快速完成設(shè)備聯(lián)網(wǎng)及應(yīng)用集成。
三、城市靜態(tài)交通治理的痛點(diǎn)
靜態(tài)交通是由公共交通車(chē)輛為乘客上下車(chē)的停車(chē)、貨運(yùn)車(chē)輛為裝卸貨物的停車(chē)、小客車(chē)和自行車(chē)等在交通出行中的停車(chē)等行為構(gòu)成的一個(gè)總的概念。在傳統(tǒng)停車(chē)方式中,大多數(shù)停車(chē)場(chǎng)需要人工管理,停車(chē)運(yùn)轉(zhuǎn)效率低下,收費(fèi)和管理較散亂,城市道路亂停亂放現(xiàn)象嚴(yán)重,在城市級(jí)靜態(tài)交通治理中,造成城市停車(chē)難、停車(chē)亂現(xiàn)象的深層次原因有以下幾點(diǎn)::
第一,停車(chē)信息孤島現(xiàn)象嚴(yán)重。由于缺乏統(tǒng)一的停車(chē)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),導(dǎo)致停車(chē)系統(tǒng)應(yīng)用管理標(biāo)準(zhǔn)各行其是、數(shù)據(jù)接口雜亂不一、服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)參差不齊、配套功能難以統(tǒng)一、收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行狀況雜亂無(wú)章,造成停車(chē)場(chǎng)信息閉塞,城市靜態(tài)交通資源無(wú)法實(shí)現(xiàn)共享,形成信息孤島。
第二,數(shù)據(jù)整合難度大。對(duì)城市靜態(tài)交通治理的政府主體來(lái)說(shuō),統(tǒng)籌城市路內(nèi)、路外停車(chē)資源,盤(pán)活停車(chē)場(chǎng)數(shù)據(jù),通過(guò)數(shù)字化技術(shù)實(shí)現(xiàn)全域停車(chē)資源的精細(xì)化運(yùn)營(yíng),構(gòu)建完整的從停車(chē)到消費(fèi)的智慧生活生態(tài)系統(tǒng)至關(guān)重要。但停車(chē)場(chǎng)管理主體分散,產(chǎn)權(quán)、運(yùn)營(yíng)權(quán)分離,不同的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)掌握在不同的系統(tǒng)中,難整合、難調(diào)控,數(shù)據(jù)收集難度大。
第三,停車(chē)大數(shù)據(jù)應(yīng)用不足。在城市級(jí)靜態(tài)交通運(yùn)營(yíng)治理過(guò)程中,基于車(chē)主、車(chē)輛、車(chē)場(chǎng)、道路、城市等多個(gè)維度會(huì)產(chǎn)生停車(chē)大數(shù)據(jù)。受制于平臺(tái)數(shù)據(jù)接入標(biāo)準(zhǔn)不一、測(cè)試環(huán)境成本較高、管理界面可視化、具象化程度較低等原因,對(duì)停車(chē)大數(shù)據(jù)的清洗分析、價(jià)值挖掘、數(shù)據(jù)賦能等的開(kāi)發(fā)應(yīng)用有較高的提升空間。
四、數(shù)字孿生技術(shù)在城市靜態(tài)交通治理領(lǐng)域中的實(shí)踐應(yīng)用
2021年3月,國(guó)家“十四五規(guī)劃綱要”明確提出探索建設(shè)數(shù)字孿生城市。完善城市信息模型平臺(tái)和運(yùn)行管理服務(wù)平臺(tái),構(gòu)建城市數(shù)據(jù)資源體系,推進(jìn)城市數(shù)據(jù)大腦建設(shè)。
(一)“1+3+N”數(shù)字城市云腦
近年來(lái),松立控股集團(tuán)股份有限公司緊跟“加快數(shù)字化發(fā)展,建設(shè)數(shù)字中國(guó)”的國(guó)家戰(zhàn)略,積極投身新型基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。2021年,隨著企業(yè)定位升級(jí)和業(yè)務(wù)場(chǎng)景拓展,為滿足數(shù)字城市建設(shè)背景下的多場(chǎng)景治理需求,松立集團(tuán)推出“1+3+N”數(shù)字城市云腦,構(gòu)建集軟硬件開(kāi)發(fā)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)、管理于一體,全面服務(wù)于數(shù)字城市信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和政府治理體系和治理能力現(xiàn)代化。

何為數(shù)字城市云腦?數(shù)字城市云腦即以智能算法倉(cāng)為核心,以星光物聯(lián)平臺(tái)、大數(shù)據(jù)平臺(tái)、數(shù)字孿生平臺(tái)為支撐,為停車(chē)、社區(qū)、園區(qū)、景區(qū)、城市等多個(gè)智慧場(chǎng)景提供綜合的數(shù)字化服務(wù)和運(yùn)營(yíng)支撐。
(二)慧停車(chē)城市停車(chē)數(shù)字孿生平臺(tái)
以數(shù)字孿生技術(shù)為底層技術(shù)架構(gòu)的慧停車(chē)城市停車(chē)數(shù)字孿生平臺(tái),行業(yè)內(nèi)首次將數(shù)字孿生技術(shù)引入城市級(jí)智慧停車(chē)管理場(chǎng)景,以上帝視角去診斷整個(gè)城市靜態(tài)交通運(yùn)營(yíng)狀態(tài),達(dá)到全域停車(chē)信息的可視化、數(shù)字化、平臺(tái)化呈現(xiàn),實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界可視化、城市管理智能化、事件管理協(xié)同化、物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)圖形化。

通過(guò)對(duì)車(chē)主、車(chē)輛、車(chē)場(chǎng)資源進(jìn)行數(shù)據(jù)化、可視化、平臺(tái)化整合,基于數(shù)字孿生技術(shù)匯聚城市多源異構(gòu)數(shù)據(jù),例如模型數(shù)據(jù)、地理矢量數(shù)據(jù)、BIM數(shù)據(jù)等,形成數(shù)據(jù)資產(chǎn)庫(kù),使數(shù)據(jù)互聯(lián)融合,可以解決城市靜態(tài)交通數(shù)據(jù)碎片化、數(shù)據(jù)不完整、標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一等問(wèn)題,構(gòu)建城市數(shù)字底板,用數(shù)據(jù)為城市反哺,賦能城市規(guī)劃、建設(shè)、管理、運(yùn)營(yíng)全生命周期的管理系統(tǒng)。

數(shù)字孿生技術(shù)要求在數(shù)字空間構(gòu)建物理對(duì)象的數(shù)字化表示,現(xiàn)實(shí)世界中的物理對(duì)象和數(shù)字空間中的孿生體能夠?qū)崿F(xiàn)雙向映射、數(shù)據(jù)連接和狀態(tài)交互。慧停車(chē)城市停車(chē)數(shù)字孿生平臺(tái)利用數(shù)字孿生技術(shù)中的多源數(shù)據(jù)融合、多尺度建模、三維可視化等核心技術(shù),統(tǒng)籌城市道路及商業(yè)園區(qū)、住宅社區(qū)、交通樞紐、寫(xiě)字樓、酒店、商場(chǎng)等路內(nèi)外停車(chē)資源,對(duì)全市停車(chē)服務(wù)進(jìn)行全要素?cái)?shù)字化,完整映射到城市信息模型中,關(guān)聯(lián)停車(chē)業(yè)務(wù)場(chǎng)景驅(qū)動(dòng)運(yùn)營(yíng)管理,通過(guò)“虛實(shí)對(duì)應(yīng)、相互映射、協(xié)同交互”,為社區(qū)、園區(qū)、景區(qū)、醫(yī)院等各種應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行整體智慧化、數(shù)字化升級(jí),促進(jìn)孿生城市“城市要素?cái)?shù)字化和虛擬化、城市運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)化和可視化、城市管理決策協(xié)同化和智能化”的“六化發(fā)展”。

慧停車(chē)城市停車(chē)數(shù)字孿生平臺(tái),以3D立體的形式呈現(xiàn)城市靜態(tài)治理場(chǎng)景、數(shù)據(jù),包括路內(nèi)、路外車(chē)場(chǎng)及感知設(shè)備的分布情況、運(yùn)行狀態(tài)、車(chē)場(chǎng)利用率、周轉(zhuǎn)率、訂單數(shù)據(jù)、停車(chē)熱力指數(shù)等,可以為政府及停車(chē)運(yùn)營(yíng)方提供數(shù)據(jù)化、平臺(tái)化、可視化的決策支撐和數(shù)據(jù)支持。
停車(chē)場(chǎng)是高密度城區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分,對(duì)人口、道路、建筑等具有一定空間依賴,慧停車(chē)數(shù)字孿生平臺(tái)融合數(shù)據(jù)建模實(shí)現(xiàn)城市交通的智能預(yù)測(cè)和決策,例如通過(guò)定位車(chē)場(chǎng)數(shù)量渲染地圖顏色及變化成果,直觀反應(yīng)出車(chē)場(chǎng)的熱力點(diǎn)分布、區(qū)域聚聚等數(shù)據(jù)信息,這種全精度、全要素、全粒度還原城市停車(chē)場(chǎng)景,對(duì)收費(fèi)繳費(fèi)、資源增量趨勢(shì)、設(shè)備運(yùn)營(yíng)情況、重點(diǎn)車(chē)場(chǎng)情況、交易情況、收繳、利用、周轉(zhuǎn)情況,車(chē)場(chǎng)情況、泊位情況等進(jìn)行運(yùn)營(yíng)管理,將大大助力城市級(jí)停車(chē)“一張網(wǎng)”格局建設(shè)。
(三)慧停車(chē)城市停車(chē)數(shù)字孿生平臺(tái)運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景
慧停車(chē)城市停車(chē)數(shù)字孿生平臺(tái)結(jié)合數(shù)字孿生平臺(tái)的數(shù)據(jù)信息和仿真模擬地圖,對(duì)城市靜態(tài)交通情況做出評(píng)價(jià)和優(yōu)化分析,對(duì)動(dòng)態(tài)交通形成流量分析和科學(xué)預(yù)判,實(shí)現(xiàn)動(dòng)靜態(tài)交通協(xié)同感知,為城市級(jí)運(yùn)營(yíng)管理提供基礎(chǔ),有效打通城市“眼耳鼻”。
1、路內(nèi)停車(chē)運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景
通過(guò)高位相機(jī)、視頻樁等前端智能識(shí)別設(shè)備采集停車(chē)數(shù)據(jù),與慧停車(chē)城市停車(chē)數(shù)字孿生平臺(tái)、慧停車(chē)APP進(jìn)行數(shù)據(jù)交互,實(shí)現(xiàn)對(duì)路內(nèi)、路外停車(chē)場(chǎng)景的數(shù)字化、平臺(tái)化、可視化管理。


運(yùn)營(yíng)管理部門(mén)可以上帝視角形象直觀的查看各條道路泊位數(shù)量、余位數(shù)量、設(shè)備狀態(tài)、停車(chē)訂單數(shù)據(jù)及利用率、周轉(zhuǎn)率、收繳率等運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)。
2、路外停車(chē)場(chǎng)景
慧停車(chē)城市停車(chē)數(shù)字孿生平臺(tái)以數(shù)字孿生3D可視化場(chǎng)景映射出停車(chē)場(chǎng)時(shí)空信息的綜合態(tài)勢(shì),將傳統(tǒng)的靜態(tài)平面展示升級(jí)為實(shí)時(shí)感知、動(dòng)態(tài)在線、虛實(shí)交互的動(dòng)態(tài)鏡像空間。聚合空間內(nèi)的多源數(shù)據(jù),結(jié)合業(yè)務(wù)分析模型,以智能算法關(guān)聯(lián)運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景,促進(jìn)運(yùn)營(yíng)增值,輔助停車(chē)服務(wù)實(shí)現(xiàn)智能化決策。

慧停車(chē)城市停車(chē)數(shù)字孿生平臺(tái)通過(guò)青島軟件園智慧停車(chē)場(chǎng)6層空間的模型構(gòu)建,復(fù)刻了停車(chē)場(chǎng)內(nèi)各樓層車(chē)位的位置,結(jié)合停車(chē)場(chǎng)的車(chē)牌識(shí)別相機(jī)、車(chē)位識(shí)別相機(jī)、誘導(dǎo)屏等等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備,還原停車(chē)場(chǎng)內(nèi)部各區(qū)域的功能分區(qū)(停車(chē)區(qū)域、充電區(qū)域、預(yù)約區(qū)域)及車(chē)輛停放狀態(tài),并可實(shí)時(shí)查看各樓層的泊位利用率、周轉(zhuǎn)率數(shù)據(jù),為停車(chē)場(chǎng)管理人員提供可視化管理的數(shù)字化支撐。

五、總結(jié)
通過(guò)搭建慧停車(chē)數(shù)字孿生平臺(tái),賦能城市級(jí)靜態(tài)交通解決方案,對(duì)道路、公共停車(chē)場(chǎng)、商業(yè)停車(chē)場(chǎng)、企事業(yè)單位停車(chē)場(chǎng)等停車(chē)泊位信息進(jìn)行大數(shù)據(jù)匯總、分析,整合城市級(jí)停車(chē)運(yùn)營(yíng)情數(shù)據(jù),形成城市一個(gè)“一個(gè)平臺(tái)、一張網(wǎng)、一個(gè)APP”的數(shù)字化、可視化管理,充分挖掘全社會(huì)停車(chē)資源,盤(pán)活主城區(qū)停車(chē)泊位的利用率和周轉(zhuǎn)率,緩解停車(chē)難、亂停放、停車(chē)糾紛和因停車(chē)導(dǎo)致的交通擁堵問(wèn)題,有效提升停車(chē)秩序管理與使用效率,有效提升土地資源利用率和城市停車(chē)管理水平。
通過(guò)構(gòu)建數(shù)字孿生平臺(tái),實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)靜態(tài)交通運(yùn)行情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),例如,路段實(shí)時(shí)管控,可視化路段流量、接入具體管控措施、預(yù)警交通態(tài)勢(shì),感知城市人口熱力圖、停車(chē)場(chǎng)狀態(tài),基于多源城市交通數(shù)據(jù),結(jié)合仿真平臺(tái)實(shí)現(xiàn)城市區(qū)域停車(chē)過(guò)程精準(zhǔn)推演及停車(chē)運(yùn)行效率實(shí)時(shí)評(píng)價(jià),通過(guò)仿真可視化車(chē)輛尋位過(guò)程,實(shí)時(shí)獲取路網(wǎng)車(chē)輛行駛信息,分析數(shù)據(jù)及評(píng)價(jià)停車(chē)效率,還可以通過(guò)自動(dòng)采集回傳到中心的數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像自動(dòng)識(shí)別分析,智能發(fā)現(xiàn)識(shí)別異常問(wèn)題,并對(duì)未來(lái)城市動(dòng)靜態(tài)交通發(fā)展進(jìn)行推演和預(yù)測(cè),以數(shù)字為基礎(chǔ),為政府交通空間規(guī)劃、動(dòng)靜態(tài)交通一體化治理、交警違停治理、城市公共安全提供決策支撐。
參考文獻(xiàn)
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