数字孪生建筑是什么意思？数字孪生在建筑行业的应用

   建筑业是我国国民经济的重要支柱产业。但我国建筑业工业化、信息化水平较低，生产方式粗放、劳动效率不高、能源资源消耗较大、科技创新能力不足等问题比较突出，建筑业与信息技术、节能技术融合不够，迫切需要数字孪生、IOT等技术来实现转型升级。

一、数字孪生建筑是什么意思？

   “数字孪生建筑”是将数字孪生使能技术应用于建筑科技，简单讲就是利用物理建筑模型，使用各种传感器全方位获取数据的仿真过程，在虚拟空间完成映射，以反映相对应的实体建筑的全生命周期过程，具有“精准映射、虚实交互、软件定义、智能干预”四大特点。

   1、精准映射：数字孪生建筑通过各层面的传感器布设，实现对建筑的全面数字化建模，以及对建筑运行状态的充分感知、动态监测，形成虚拟建筑在信息维度上对实体建筑的精准信息表达和映射。

   2、虚实交互：未来数字孪生建筑中，在建筑实体空间可观察各类痕迹，在建筑虚拟空间可搜索各类信息，建筑规划、建设以及民众的各类活动，不仅在实体空间，而且在虚拟空间得到极大扩充，虚实融合、虚实协同将定义建筑未来发展新模式。

   3、软件定义：数字孪生建筑针对物理建筑建立相对应的虚拟模型，并以软件的方式模拟建筑人、事、物在真实环境下的行为，通过云端和边缘计算，软性指引和操控建筑的电热能源调度等。

   4、智能干预：通过在“数字孪生建筑”上规划设计、模拟仿真等，将建筑可能产生的不良影响、矛盾冲突、潜在危险进行智能预警，并提供合理可行的对策建议，以未来视角智能干预建筑原有发展轨迹和运行，进而指引和优化实体建筑的规划、管理，改善服务。

二、数字孪生在建筑行业的应用

   基于数字孪生的智慧建筑典型应用场景主要包括：

   基于数字孪生技术实现智慧建造的关键点可总结如下：

（1）三维数字模型仿真

   数字孪生技术将带有三维数字模型的信息拓展到整个生命周期中去，最终实现虚拟与物理数据同步和一致。

（2）建造工艺流程仿真

   数字孪生形象地称之为“数字化双胞胎”，是智能工厂的虚实互联技术，从构想、设计、测试、仿真、生产线、厂房规划等环节，可以虚拟和判断出生产或规划中所有的工艺流程，以及可能出现的矛盾、缺陷、不匹配，所有情况都可以用这种方式进行事先的仿真，缩短大量方案设计及安装调试时间，加快交付周期。

（3）人工智能深度融合

   数字孪生集成了人工智能(AI)和机器学习(ML)等技术，将数据、算法和决策分析结合在一起，建立模拟，即物理对象的虚拟映射。在问题发生之前先发现问题，监控在虚拟模型中物理对象的变化，诊断基于人工智能的多维数据复杂处理与异常分析，并预测潜在风险，合理有效地规划或对相关设备进行维护。

（4）智慧建造

   数字孪生技术可实现在建筑物、装配式工厂产线在没有建造之前就完成数字化模型，从而在虚拟的赛博空间中对建筑、工厂进行仿真和模拟，并将真实参数传给实际的建筑和工厂建设过程。建成之后，在日常运维中可借助数字孪生平台继续进行信息物理系统的实时交互。

   数字孪生建筑的核心环节在于BIM的应用。建筑信息模型（BIM）是一种应用于工程设计、建造、管理的数据化工具和一种信息建模技术，可以实现建筑设计的三维可视化，BIM技术叠加时间轴形成4D模型，进一步叠加成本信息可构筑5D模型，对建筑进行多维度考量，可贯穿建筑全生命周期所有环节。具体到BIM的核心领域，目前国内厂商占建筑结构设计软件市场优势，建筑信息化模型软件市场仍以国外厂商为主。

   未来，随着以物联网、人工智能、虚拟现实、城市仿真等为代表的数字孪生体使能技术不断进步，大数据、云雾计算等基础设施的不断完善，“数字孪生建筑”应用成熟度的稳步提升，提供的智慧化应用越来越丰富。