全球各地的地方政府正尋求加強數(shù)字化創(chuàng)新領域的協(xié)作。通過模擬真實情況、優(yōu)化系統(tǒng)和流程以及監(jiān)測資產(chǎn)性能和狀況，他們得以形成新洞察，以進一步加強公共安全，使城市基礎設施變得更加智能和更具適應力。成都和葡萄牙波爾圖就是城市邁向數(shù)字化的范例，前者入圍了2019基礎設施年度光輝大獎賽決賽，后者獲得了特別榮譽獎。這兩個項目創(chuàng)新地將數(shù)字化環(huán)境運用于數(shù)字孿生模型中，且應用了數(shù)字化工作流程。

    成都市市政工程設計研究院和成都市勘察測繪研究院在四川省成都市的杉板橋區(qū)域開展了一項道路改造、交通優(yōu)化和區(qū)域地下管網(wǎng)改造項目。道路總長度約4.3千米，建設內(nèi)容包括道路、橋梁、隧道工程、慢行地下人行通道、跨鐵路橋梁、綜合管線工程和附屬工程等。主道設計時速60km/h，輔道40km/h。

    項目團隊面臨著諸多設計挑戰(zhàn)，其中包括克服高架橋、地下建構(gòu)筑物和相交道路之間的空間限制，確定跨線橋樁基與盾構(gòu)區(qū)間及車站的水平距離、高架延伸以及邊界條件，還要考慮地鐵8號線的兩個地鐵站和三段區(qū)間。此外，交通方案設計階段既要考慮車行交通的快速化需求，又要考慮沿線的轉(zhuǎn)換交通，同時還需要結(jié)合規(guī)劃綠地及公園等慢行空間構(gòu)建慢行過街系統(tǒng)。項目涉及專業(yè)較多，需要有較高的協(xié)同性，避免錯漏碰缺。

    為了應對這些挑戰(zhàn)，團隊使用了Bentley的開放式建模和模擬應用程序，基于ProjectWise進行統(tǒng)一管理，并創(chuàng)建了所有資產(chǎn)的數(shù)字孿生模型。選用OpenBridgeModeler的參數(shù)化布置橋梁樁基，以盡可能降低對周邊商鋪及居民的影響;采用OpenRoads快速復原64條道路;選用ProjectWise來存儲交通模擬所需的路網(wǎng)信息，助力團隊將內(nèi)部工作效率提高20%;在使用傳統(tǒng)管線軟件進行優(yōu)化設計的基礎上，發(fā)現(xiàn)并解決16處碰撞;利用OpenRoadsDesigner快速解決方案，施工圖階段減少120個設計工時;利用LumenRT實現(xiàn)可視化，規(guī)劃報建審批流程所需時間縮短了15%。

    成都市市政工程設計研究院BIM應用工程師楊志勇表示： 對于市政工程來說，如果沒有一個不斷更新的數(shù)字城市平臺，在有限的設計時間里，我們的分析往往只關注了一條道路、一個街區(qū)本身，這樣的分析結(jié)果是非常局限的。而數(shù)字城市模型為我們提供了一個持續(xù)更新的城市全要素基礎數(shù)據(jù)平臺，能在短時間內(nèi)滿足我們所有的基礎數(shù)據(jù)需求，使設計成果符合城市的整體建設和發(fā)展需求。”

    ÁguasdoPorto(波爾圖水利公共事業(yè)公司，簡稱AdP)負責葡萄牙沿海城市波爾圖的可持續(xù)供水和給排水綜合管理。AdP日均輸送飲用水量45,490立方米，并且每天處理幾乎同等量的廢水。該市的水力基礎設施密集且復雜，水資源有限，這驅(qū)動了對綜合管理城市水循環(huán)系統(tǒng)的需求，也使集成現(xiàn)有的多樣系統(tǒng)更加復雜。

    為了整合多個軟件系統(tǒng)中的信息，AdP在其“城市水循環(huán)的集成化水資源管理”(H2Porto)系統(tǒng)中利用了數(shù)字孿生模型。整個解決方案集成了多個系統(tǒng)，其中包括OpenFlowsFLOOD、OpenFlowsWaterGEMS、OpenFlowsSewerGEMS和ACTIONServer。項目團隊生成了全面集成城市給排水、雨水、海灘和洗浴水系統(tǒng)的數(shù)字孿生模型。數(shù)字孿生模型將用于預測洪水和水質(zhì)問題，提升城市服務和響應能力，并確保水行業(yè)基礎設施的適應能力。

    在此項目的第一階段，項目團隊為20多個數(shù)據(jù)源創(chuàng)建了聯(lián)合環(huán)境，以全面集成客戶服務管理、計費、維護、項目管理、資產(chǎn)核算、操作系統(tǒng)、實驗室管理、GIS、SCADA等方面的數(shù)據(jù)。在第二階段，項目團隊集成了傳感器、遙測和遠程管理的儀器數(shù)據(jù)，其中包括30,000個遙測儀表和200多個設備。

    數(shù)字孿生模型提供了整個城市水循環(huán)系統(tǒng)的數(shù)字化表示，它包括三個氣象模型：海濱區(qū)雨污水模型;河口、海岸區(qū)域和海浪模型;以及預測模型。數(shù)字孿生模型支持實時訪問此類信息，生成預測并通過水消耗和網(wǎng)絡傳感器自動更新邊界條件，對管道爆裂、閥門和泵的關閉進行網(wǎng)絡場景分析，以發(fā)布流量、速度、水位、氣象和洋流信息。利用數(shù)字孿生環(huán)境已產(chǎn)生了25%的運營收益，減少了約30%的供水故障，將水管爆裂維修時間縮短了8%。傳感器讀數(shù)的即時性有助于改進決策，將數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和可靠性提升至將近99%。

    目前，項目在第三階段，重點包括安裝傳感器以及自動運行決策工具和界面、自主系統(tǒng)和新責任模式。H2Porto的一些重要事項包括傳感器分析、供水模型、破裂模擬、儀表運行管理和KPI，以及水動力模型、糞便大腸菌群預測和沿海水文氣象研究。

    AguasdoPorto的IT和創(chuàng)新總監(jiān)PedroVieira表示： H2Porto是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要催化劑，它支持人員、流程和技術(shù)方面的變更。最重要的是，它幫助我們在任意設備上實現(xiàn)運營移動化并實時提供信息。”