数字孪生：为水资源管理开启新的未来

面对种种不确定性压力，水务领域正积极应用数字孪生技术。目前，数字孪生已经在全球各地的饮用水配给、卫生与汗水处理系统中加速普及。2022年及未来几年，数字孪生将成为我们应对水资源管理新挑战的重要武器之一。

数字孪生这一看似科幻的概念，目前已经成为可以实践落地的重要工具。不少最具创新意识的国际公共事业单位已经开始将数字孪生纳入战略规划，并制定出具体行动纳，希望借此增强数字化转型的发展承诺。Idrica公司数字孪生经理Pilar Conejos指出，“一旦现有流程完成了数字化改造、并在基础设施中安装了传感器，接下来自然就是要从收集到的数据中提取价值。而数字孪生正是实现这一目标的最佳工具之一，它将帮助我们解读数据、建立起完整的跨领域观察视角。”

根据Pilar的介绍，整个升级流程必须涵盖以下组件：一套能够将资产与基础设施、水力模型以及全部高级分析共同集成起来的信息平台，再加上功能强大、用户友好的仪表板系统。但除此之外，数字孪生的意义不止于模拟场景，更有助于开发用例，也就是帮助我们切实解决问题、优化日常运营。

Pilar还强调，这一切的成功部署“将要求公共事业单位克服未来几年内的种种现实挑战，而这恐怕也正是阻碍数字孪生全面落地的最大障碍。”具体来讲，现实挑战包括数据质量不佳、难以在各孤立系统间建立联系，以及组织机构无法处理这类持续更新、实时运行的模拟模型中的内存复杂性等。另外，“要想获得成功，公共事业单位还必须让投资、创新以及组织文化保持共同发展。总而言之，数字孪生的最大意义就在于它所代表的一种全新工作方式。”

在水务领域，数字孪生最直接的应用就是为供水系统建立虚拟副本、借此模拟其运作方式。

作为真实行为的映射，数字孪生将凭借系统整体视图、模拟真实与虚拟场景的能力，帮助我们做出更好的决策。这些副本能预测出一切可能影响运营的状况（无论之前是否真实发生过），帮助公共事业评估不同场景。而这种能力的实现，要求我们把系统中的物理和动态要素——也就是物理资产的虚拟表示和数字环境中的行为模拟——顺畅结合起来。

根据Idrica公司的看法，数字孪生的起效离不开来自物理系统的大规模数据和信息。换言之，实际用例的开发必须依托于传感器和数字系统端传来的信息，包括SCADA、GIS和CMMS等系统。如今，不少企业已经掌握了这部分信息，下一步挑战就是如何将其集中、组合及标准化到统一的平台当中，共同为数字孪生提供真实数据支持。

在为物理系统制定决策之前，我们可以先在虚拟副本中测试新的观点与变化，借此降低风险、时间和成本投入。数字孪生能够预测问题、确定防范手段，并整理出一份有助于降低负面影响的最佳应对措施。简而言之，数字孪生能保证即使是在极端复杂的配给系统中，危急情况也不会影响到供水服务的正常运转。

例如，我们可以规划出最佳泵送路径以降低能源成本，同时结合峰谷价格波动随时调整系统内的水力参数。配合新基建中引入的其他能源因素，我们完全可以通过更加高效的资产运营与系统规划思路实现低成本、高效率、更环保的三赢目标。

以客户为中心开展管理。如今的民众不仅要求服务体验好、更要求信息透明度高，而他们也是水资源管理体系中的重要组成部分。因此，数字孪生必须强调民众参与，以便为他们提供信息、同时调整管理方案来满足具体需求。具体来讲，民众可以提前收到停水信息，包括计划内检修或者意外故障。再有，系统可以根据医院等重要用户的需求做出运营调整，确保在任何情况下都有供水可用。

这还不够，水务部门还需要与最终用户和民众们协同努力，联手解决城市发展造成的水资源短缺等现实难题。例如，企业可以向用户定期提供详尽的用水记录，帮助他们了解自己的使用习惯、建立起更负责任的用水观念。

可持续性。如今，可持续发展的概念早已深入人心，其目标就是通过基础设施的规划优化和民众的广泛参与，共同应对气候变化。城市供水系统除了强调安全有效运行之外，同时要关注水资源和能源的消耗总量。水务部门还可以与民众之间建立双向沟通，在数字孪生的支持下积极应对新挑战、以协同方式改善资源管理效果。