¿Cuáles son los escenarios típicos de aplicación del gemelo digital en la ciudad?
Sincronización WeChat · Xiaowei · 2024-04-25
El siguiente artículo procede de Investigación de la Industria de Ciudades Digitales
La ciudad gemela digital consiste en crear, en el mundo digital, una ciudad virtual digital que replica la apariencia, el comportamiento y la lógica de funcionamiento de la ciudad física real, logrando la monitorización, el diagnóstico, la reconstrucción retrospectiva, la predicción y el control de decisiones sobre el mundo real; se aplica a la gestión de todo el ciclo de vida de la ciudad física —planificación, construcción, gobernanza y optimización—, lo que mejora la eficiencia operativa de la ciudad y la experiencia residencial de los ciudadanos.
Los gemelos digitales integran múltiples tecnologías de vanguardia, como el Internet de las Cosas, los macrodatos, BIM, los SIG (GIS) y la inteligencia artificial.
¿Cuáles son los escenarios de aplicación típicos de los gemelos digitales?
01Gestión urbana
La ciudad gemela digital consiste en transformar la ciudad física en un modelo de ciudad digital virtual mediante tecnologías como el Internet de las Cosas, la tecnología de la información geográfica y los modelos urbanos de construcción inteligente; al simular las operaciones con el modelo se consigue un efecto de monitorización en tiempo real, realizando así funciones como la predicción, el análisis y la optimización.
El concepto tradicional de ciudad inteligente solo lograba la inteligencia individual de las distintas funciones urbanas por separado; la ciudad gemela digital, en cambio, combina lo virtual y lo real desde el diseño de nivel superior, superponiendo la entidad física con su gemelo digital correspondiente sobre la base de la digitalización y la informatización, logrando así la interacción entre lo virtual y lo real.
Los escenarios de aplicación de los gemelos digitales son amplios; en la actualidad ya existen casos prácticos relativamente maduros en ámbitos como el transporte, los parques y la respuesta urbana a emergencias.
02 Transporte urbano
La transformación digital del sector del transporte lleva años desarrollándose y la eficiencia operativa del tráfico rodado ha mejorado notablemente, aunque todavía quedan algunos problemas por resolver.
Con el auge de la tecnología de gemelos digitales, la construcción de un nuevo sistema de transporte inteligente —basado en el espacio virtual de la ciudad gemela digital y en la combinación de los datos de información del tráfico con mapas de alta precisión, y dotado de capacidades de tiempo real, simulación, predicción y control de las entidades físicas— se convertirá en la nueva dirección del desarrollo futuro del transporte.
En el escenario del transporte urbano inteligente, la tecnología de gemelos digitales puede aplicarse a tres subescenarios específicos: los cruces holográficos, las autopistas y los centros de transporte (metro, estaciones, aeropuertos, etc.).
Los cruces holográficos emplean dispositivos de percepción como radares y cámaras para la monitorización, pero presentan problemas como la inestabilidad en la monitorización de incidentes de tráfico a gran escala y en cualquier condición meteorológica, así como un rendimiento deficiente en la vigilancia de peatones y equipos; además, se muestran principalmente en una perspectiva bidimensional, por lo que no pueden satisfacer las necesidades de simulación y toma de decisiones de algunos escenarios (como el mando de emergencias y la planificación del transporte).
03 Autopistas
Las autopistas inteligentes tradicionales se apoyan principalmente en cámaras de vigilancia, cuya densidad de puntos es limitada y solo cubre las zonas clave; carecen de medios para conocer las condiciones de la carretera y los incidentes a lo largo del tramo completo, la supervisión presenta puntos ciegos y resulta difícil lograr una percepción efectiva de todo el ámbito; los datos se recopilan pero no se utilizan, por lo que su valor de apoyo a la toma de decisiones es bajo.
04 Centros de transporte
Actualmente, los sistemas de datos de los escenarios de centros de transporte son complejos, voluminosos y no interoperan entre sí; el procesamiento de datos sigue empleando métodos estadísticos unidimensionales y su capacidad de predicción y diagnóstico es escasa; la programación de turnos depende básicamente del criterio empírico de los empleados, por lo que, en los periodos punta y festivos, suelen producirse retenciones de pasajeros debido a errores de predicción y a una dotación de turnos insuficiente.
05 Parques de cero emisiones
Los gemelos digitales potencian de manera integral los parques inteligentes de cero emisiones y contribuyen a la consecución de los objetivos de doble carbono.
Los gemelos digitales pueden potenciar los parques inteligentes: asisten a los gestores del parque en las tareas de gestión de la operación, la seguridad y los negocios, logrando reducir los costos y aumentar la eficiencia de la gestión y optimizando la experiencia laboral y vital de los empleados.
Con el avance de la estrategia nacional de «doble carbono» han surgido los parques de cero emisiones. Según los datos de la Agencia Internacional de la Energía, el consumo energético de los parques industriales del país representa aproximadamente el 69 % del consumo energético total de la sociedad, y sus emisiones de carbono suponen alrededor del 31 % de las emisiones totales del país, con una tendencia de crecimiento continuo; por ello, la importancia de construir parques de cero emisiones resulta evidente, y estos se han convertido en la próxima dirección de desarrollo de los parques inteligentes.
Potenciar con gemelos digitales la construcción de parques de cero emisiones consiste en que, sobre la base del parque gemelo digital, se recopilan mediante tecnologías de sensores los datos relacionados con las emisiones de carbono y, combinados con algoritmos de IA, se simulan y predicen tareas como la planificación de las emisiones de carbono, el cálculo de carbono y la monitorización de la eficiencia energética; mediante la construcción de parques de cero emisiones eficientes, seguros e inteligentes, se contribuye a alcanzar cuanto antes los objetivos de doble carbono del parque.
06 Emergencias urbanas
Los gemelos digitales potencian la respuesta inteligente a emergencias y consolidan la línea de defensa de la seguridad urbana.
La aplicación de la tecnología de gemelos digitales en el ámbito de la respuesta urbana a emergencias ya está mostrando gradualmente sus ventajas y su potencial de aplicación: mediante la monitorización y el análisis de los datos y la información en tiempo real es posible responder oportunamente a diversos eventos de emergencia. Los gemelos digitales pueden aplicarse a escenarios de la respuesta urbana a emergencias como los simulacros de emergencia, la alerta temprana de desastres y el apoyo a la toma de decisiones, la monitorización y evaluación ambiental y la gestión de mercancías peligrosas.
Esto permite mejorar la gestión urbana y la eficiencia de los rescates y reducir las pérdidas. Con el continuo desarrollo de la tecnología y la ampliación constante de sus escenarios de aplicación, la tecnología de gemelos digitales ayudará a los gestores urbanos a construir un sistema de respuesta urbana a emergencias más inteligente y eficiente, con un importante significado humanitario y económico.
07 Industria inteligente
Los gemelos digitales se originaron en la industria; a medida que la tecnología de gemelos digitales madura, la industria también se convertirá en uno de los escenarios de aplicación más extendidos de los gemelos digitales.
Tras cargar los datos pertinentes a través del Internet de las Cosas y la computación periférica, las empresas industriales pueden utilizar la tecnología de gemelos digitales para llevar a cabo tareas como la gestión de la producción, el consumo energético, los equipos, el diseño y la fabricación, logrando así los cuatro grandes valores de mejorar la calidad, reducir los costos, aumentar los ingresos e incrementar la eficiencia.
Según las diferencias entre las operaciones que intervienen en el proceso de producción, la industria puede dividirse en industria de proceso e industria discreta; en lo sucesivo se presentarán por separado las aplicaciones de los gemelos digitales en estos dos tipos de industria.
08 Conducción autónoma
En el sistema de pruebas de gemelos digitales, los vehículos de prueba reales pueden transmitir los datos recopilados en tiempo real a la plataforma de gemelos digitales para impulsar el modelo de vehículo virtual y completar el procesamiento y el análisis de los datos dinámicos reales, evaluando el comportamiento del vehículo con arreglo a las dimensiones de evaluación y a la base de datos.
Al mismo tiempo, la plataforma de gemelos digitales envía los datos de los escenarios al controlador del vehículo de prueba real, y el automóvil adopta decisiones de comportamiento conforme a sus propios algoritmos. Mediante la combinación de lo virtual y lo real, se simplifican el proceso de construcción del modelo de vehículo virtual y la creación de los escenarios de prueba, lo que mejora la eficiencia de las pruebas de conducción autónoma.
09Atención médica inteligente
La tecnología de gemelos digitales médicos convierte el espacio físico del hospital en un modelo gemelo del hospital mediante la recopilación y el cálculo en tiempo real de datos reales, multidimensionales y diversos, como los procedentes de los equipos médicos y de los sistemas de información sanitaria; sobre la base del modelado con IA y combinando tecnologías como BIM y CIM, y a través de funciones como la predicción y el análisis, permite llevar a cabo trabajos de gestión de precisión, como la gestión del personal médico, la gestión de las consultas ambulatorias y la gestión de los equipos.
Además, mediante las tecnologías de reconstrucción basadas en datos DICOM se construyen modelos humanos de alta precisión para generar gemelos de los procedimientos quirúrgicos, los planes de tratamiento, etc.
La aplicación de los gemelos digitales médicos tiene un significado positivo para la economía y la sociedad; sin embargo, la tecnología de gemelos digitales en el ámbito médico aún no está madura y sigue enfrentándose a desafíos como la seguridad y la privacidad de los datos y las cuestiones éticas.
END
Las opiniones expresadas son del autor Copyright © Zhuwei Architectural Technology
Prohibida su reproducción sin autorización
Al reproducir, indique la fuente: Zhuwei Architectural Technology
Zhuwei Architectural Technology es una empresa de servicios técnicos de nuevo tipo, especializada en optimización integral del diseño, consultoría BIM y consultoría en diseño de construcción prefabricada. Nuestro equipo reúne a ingenieros senior de grandes institutos de diseño, exdirectivos de empresas inmobiliarias, ingenieros BIM e ingenieros de prefabricación, y ofrece optimización integral del diseño, revisión detallada de planos, consultoría BIM con desarrollo de MEP y servicios de diseño prefabricado.
Consultoría de optimización de diseño: Posicionados como extensión y complemento de la gestión de diseño de los promotores inmobiliarios, centramos nuestra consultoría y optimización en la edificación civil. A lo largo de todo el proceso —o en las fases clave que el cliente requiera— controlamos la economía, la racionalidad y la seguridad del diseño, eliminando costes innecesarios y mejorando de forma medible la calidad de los planos: "menor coste, mayor eficiencia".
Consultoría BIM: Mediante tecnologías de construcción digital, ayudamos a los diseñadores a reducir errores y mejorar la calidad en la fase de diseño; ayudamos a los contratistas a ahorrar costes y planificar instalaciones MEP de alta calidad en la fase de construcción; y extendemos los modelos BIM a la gestión de instalaciones en la fase de operación, en colaboración con los principales proveedores de software.
Consultoría de diseño prefabricado: Diseño de todo el proceso sobre plataformas BIM, con Revit y Tekla para el detallado de componentes PC. La geometría y la armadura de los componentes se vinculan paramétricamente: lo que ve es lo que obtiene. Entregamos planos listos para la Industria 4.0, con longitudes de corte de cada barra de armadura, y soporte habilitado para IoT en la producción, almacenamiento, transporte y montaje de componentes PC.
Nuestro equipo de expertos procede de grandes institutos de diseño, con una sólida base técnica y amplia experiencia en diseño y optimización de doble vía; su capacidad técnica y nivel de control son líderes en el sector.
—— Este artículo se sincroniza automáticamente desde la cuenta oficial de WeChat «Zhuwei Architectural Technology». Leer el original ——