Quels sont les scénarios d'application typiques du jumeau numérique urbain ?

L'article suivant provient de Digital City Industry Research

Une ville jumelle numérique consiste à créer, dans le monde numérique, une ville virtuelle dont l'apparence, les comportements et la « pensée » sont identiques à ceux de la ville physique réelle, afin d'assurer la surveillance, le diagnostic, la rétrospection, la prévision et le contrôle décisionnel du monde réel. Elle sert à la gestion du cycle de vie complet de la ville physique — planification, construction, gouvernance et optimisation — et améliore l'efficacité du fonctionnement urbain ainsi que l'expérience de vie des citoyens.

Le jumeau numérique réunit plusieurs technologies de pointe telles que l'Internet des objets (IoT), les mégadonnées, le BIM, le SIG et l'intelligence artificielle.

Quels sont les scénarios d'application typiques du jumeau numérique ?

         
01Gestion urbaine    

La ville jumelle numérique désigne l'utilisation de l'Internet des objets, des technologies d'information géographique et de modèles urbains intelligents pour transformer la ville physique en un modèle urbain numérique virtuel. La simulation des opérations sur ce modèle permet une surveillance en temps réel, puis la réalisation de fonctions de prévision, d'analyse et d'optimisation.

Le concept traditionnel de ville intelligente ne rendait intelligentes que différentes fonctions urbaines prises isolément. La ville jumelle numérique, dès la conception de haut niveau, associe le virtuel et le réel : sur la base de la numérisation et de l'informatisation, elle superpose l'entité physique à son jumeau correspondant, rendant possible l'interaction entre le virtuel et le réel.

Les scénarios d'application du jumeau numérique sont vastes ; actuellement, des cas pratiques assez matures existent déjà dans les domaines des transports, des parcs industriels et de la gestion des urgences urbaines.

         
02 Transports urbains

La transformation numérique du secteur des transports se développe depuis plusieurs années et l'efficacité opérationnelle du trafic routier s'est nettement améliorée, mais certains problèmes restent à résoudre.    

Avec l'essor de la technologie du jumeau numérique, s'appuyer sur l'espace virtuel de la ville jumelle numérique pour combiner les données d'information sur le trafic et les cartes de haute précision, afin de bâtir un nouveau système de transport intelligent en temps réel, simulable, prédictif et capable de contrôler les entités physiques, constituera la future orientation du développement des transports.

Dans le scénario des transports urbains intelligents, la technologie du jumeau numérique peut s'appliquer à trois sous-scénarios : les intersections holistiques, les autoroutes et les pôles de transport (métro, gares, aéroports, etc.).

Les intersections holistiques reposent sur des équipements de perception tels que radars et caméras ; la surveillance des événements de circulation par tous les temps et sur une large zone est instable, et la détection des piétons et des équipements est peu efficace. La présentation reste principalement en deux dimensions, ce qui ne permet pas de répondre aux besoins de simulation et de décision de certains scénarios (commandement d'urgence, planification des transports, etc.).

         
03 Autoroutes

Les autoroutes intelligentes traditionnelles s'appuient principalement sur des caméras de surveillance dont la densité de points d'implantation est limitée : elles ne couvrent que les zones clés, manquent de moyens pour appréhender l'état du trafic et les événements sur l'ensemble du tronçon, et la supervision présente des angles morts, rendant difficile une perception efficace de tout le domaine. Les données sont collectées mais non exploitées, et leur valeur d'aide à la décision est faible.

         
04 Pôles de transport

Actuellement, les systèmes de données des pôles de transport sont complexes, volumineux et non interconnectés ; le traitement des données recourt encore à des méthodes statistiques unidimensionnelles, avec une faible capacité de prévision et de jugement. L'organisation des plannings repose essentiellement sur l'expérience des employés ; en période de pointe et les jours fériés, des erreurs de prévision et un dimensionnement insuffisant des équipes entraînent souvent des rétentions de voyageurs.

         
05 Parc zéro carbone

Le jumeau numérique au service du parc intelligent zéro carbone, pour contribuer à la réalisation des objectifs de double carbone    

Le jumeau numérique peut servir les parcs intelligents en aidant leurs gestionnaires dans l'exploitation, la sécurité et les autres tâches de gestion, afin de réduire les coûts, d'améliorer l'efficacité et d'optimiser l'expérience professionnelle et quotidienne des employés.

Avec la mise en œuvre de la stratégie nationale de « double carbone », les parcs zéro carbone sont apparus. Selon les données de l'Agence internationale de l'énergie, les parcs industriels de notre pays consomment environ 69 % de l'énergie totale de la société et émettent environ 31 % des émissions nationales de carbone, avec une tendance à la hausse continue. L'importance de la construction de parcs zéro carbone va donc de soi : le parc zéro carbone devient la prochaine étape du développement des parcs intelligents.

Le jumeau numérique au service de la construction de parcs zéro carbone consiste, sur la base du parc jumeau numérique, à collecter grâce aux technologies de capteurs les données relatives aux émissions de carbone, puis à les combiner avec des algorithmes d'IA pour simuler et prévoir la planification des émissions, le calcul carbone et le suivi de l'efficacité énergétique. En construisant des parcs zéro carbone efficaces, sûrs et intelligents, il contribue à la réalisation rapide des objectifs de double carbone.

         
06 Urgences urbaines

Le jumeau numérique au service de la gestion intelligente des urgences, pour consolider la ligne de défense de la sécurité urbaine    

L'application de la technologie du jumeau numérique dans le domaine des urgences urbaines commence à démontrer progressivement sa supériorité et son potentiel. Grâce à la surveillance et à l'analyse en temps réel des données et des informations, il est possible de répondre rapidement à tout type d'événement d'urgence. Le jumeau numérique peut s'appliquer aux exercices d'urgence, à l'alerte précoce et à l'aide à la décision en cas de catastrophe, à la surveillance et à l'évaluation environnementales, à la gestion des matières dangereuses, etc.

Il permet d'améliorer la gestion urbaine et l'efficacité des secours tout en réduisant les pertes. Avec le développement continu de la technologie et l'élargissement constant des scénarios d'application, le jumeau numérique aidera les gestionnaires urbains à bâtir un système de gestion des urgences urbaines plus intelligent et plus efficace, revêtant une signification humaine et économique importante.

         
07 Industrie intelligente

Le jumeau numérique est né dans l'industrie ; avec la maturité de cette technologie, l'industrie deviendra également l'un des domaines où le jumeau numérique sera le plus largement appliqué.    

Après avoir téléversé leurs données via l'Internet des objets et l'informatique en périphérie (edge computing), les entreprises industrielles peuvent, grâce au jumeau numérique, assurer la gestion de la production, de la consommation d'énergie, des équipements, de la conception et de la fabrication, et réaliser ainsi les quatre valeurs suivantes : amélioration de la qualité, réduction des coûts, création de revenus et gain d'efficacité.

Selon les opérations mises en jeu dans le processus de production, l'industrie se divise en industrie de processus et en industrie discrète ; la suite présentera respectivement les applications du jumeau numérique dans ces deux types d'industrie. 

         
08 Conduite autonome

Dans le système de test par jumeau numérique, les véhicules d'essai réels transmettent en temps réel les données collectées à la plateforme de jumeau numérique, qui sert à piloter le modèle de véhicule virtuel, à effectuer le traitement et l'analyse des données dynamiques réelles et à évaluer le comportement du véhicule à partir de critères d'évaluation et de bases de données.    

Parallèlement, la plateforme de jumeau numérique transmet les données de scénario au calculateur du véhicule d'essai réel, qui prend ses décisions selon ses propres algorithmes. Grâce à cette combinaison du virtuel et du réel, la construction du modèle de véhicule virtuel et la mise en place des scénarios de test s'en trouvent simplifiées, ce qui améliore l'efficacité des tests de conduite autonome.

         
09Santé intelligente

La technologie du jumeau numérique médical collecte et calcule en temps réel des données réelles, multidimensionnelles et variées provenant des équipements médicaux et des systèmes d'information de santé. Grâce à la modélisation par IA et en s'appuyant sur le BIM, le CIM et d'autres technologies, elle transforme l'espace physique de l'hôpital en modèle jumeau de l'hôpital et assure, par la prévision et l'analyse, une gestion affinée du personnel médical, des consultations et des équipements.

          

En outre, la technologie de reconstruction fondée sur les données DICOM permet de bâtir des modèles humains de haute précision et de dupliquer virtuellement les procédures chirurgicales et les protocoles de traitement.    

L'application du jumeau numérique médical présente une signification positive sur les plans économique et social, mais cette technologie n'est pas encore mature dans le domaine médical et demeure confrontée à des défis tels que la sécurité et la confidentialité des données ainsi que l'éthique et la morale.

          

          

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