科技促进安全发展：数字孪生在应急领域的跨行业应用

近日，深圳首个数字孪生智慧隧道平台在南山区塘朗山隧道开展试点应用，应急事件处置反应时间由5分钟大幅缩短至3秒以内。

无独有偶，浙江省高速公路首个“数字孪生隧道试点项目”在杭金衢高速新岭隧道正式落项，打造具备精准感知、精确分析、精细管理、精心服务能力的数字化道路。

深圳数字孪生智慧隧道平台示意图

数字孪生技术已成为强化智慧城市应急管理的有力手段。

在智慧水利体系中，数字孪生发展迅速，依托于直观、信息化的三维数字模型，将真实世界在虚拟环境中镜像，以物理流域为单元、时空数据为底座、数学模型为核心、水利知识为驱动的新一代数字流域，对物理流域全要素和水利治理管理活动全过程实现数字化映射和智能化模拟，与物理流域同步仿真运行、虚实交互、迭代优化；精准模拟灾害风险点，构建应急管理仿真预案。

数字孪生黄河建设规划(2022一2025)》打响了我国智慧水利建设的第一枪，目标在于加快构建具有预报、预警预演、预案功能的数字孪生黄河。这是数字孪生技术赋能水利行业应用的里程碑事件。

数字孪生黄河模拟页面

除了城市应急管理，数字孪生在煤矿智能化建设方面同样能发挥重要效用。

借由数字孪生在工业领域的成功经验，利用互联网、大数据、人工智能、虚拟现实等先进技术与煤矿井下综采、综掘工作面，以及主要采掘设备组成的物理世界和三维模型组成的虚拟世界有机结合并深度融合，实现基于实时采掘数据驱动的“井-地”工况同步映射，逐步实现煤炭行业智能化开采。

综采工作面虚拟采煤场景

在4月11日举办的2023中国国际矿业装备与技术展览会上，中国煤科设置了智能开采、智能掘进及运输、安全监测监控、绿色矿山、智能地质保障、智能矿山6大展区，展出了500余件核心技术装备，全面展示了中国煤科在煤矿智能化建设、数字化转型及绿色矿山等领域的重要及最新成果。

现场，中国煤科还发布了以数字孪生技术为基础的具备自主孪生能力的IndusMineX 2.0（工矿互联）平台，为柔性黑灯选煤厂提供了有力支持。选煤厂是煤矿地面生产的重要单元，“黑灯工厂”是智慧矿山发展建设的有力成果，意味着选煤厂能够实现无人操作、关灯运行，最大程度使用智能化设备。

中国煤科新成果发布会现场

1991年，耶鲁大学计算机科学教授戴维·杰勒恩特在其出版的图书《镜像世界》中就预言了数字孪生。2002年，数字孪生的概念和模型由迈克尔·格里维斯提出。当时，人们对数字孪生有不同的命名，例如virtual twin。2010年，“数字孪生（digital twin）”一词首次出现在美国国家航空航天局（NASA）的《2010路线图报告》中。

但实际上，数字孪生的核心概念问世很早。NASA在上世纪60年代的“阿波罗”计划中，就创新地应用了这一理念。后来该概念被定义为通过在虚拟空间构建的数字模型与物理实体交互映射，描述物理实体的生命周期。

中国数字孪生城市兴起于2017年，随着其热度不断上升，百度、腾讯、阿里、京东、华为等多家互联网公司提出数字孪生城市架构，北京、上海、广州、浙江等省市提出建设数字孪生城市的行动规划。

我国“十四五”规划明确提出，将物联网感知设施通信系统等纳入公共基础设施统一规划建设，推进市政公用设施、建筑等物联网应用和智能化改造，探索建设数字孪生城市。

如今，这个概念已经落地各行各业，与城市智慧建设密不可分，企业纷纷积极响应，在应急管理领域的跨行业、跨场景应用中更是前景广阔。