1.2 物联网工程和数字孪生

数字孪生是指利用数字模型、模拟和分析技术，在虚拟世界中精确地模拟实体、系统或过程的行为和特征。这种模拟可以用于监测、优化、分析和预测实体世界中物体的运行、状态和性能。数字孪生的目标是实现对实体的高度精准仿真和实时监测，以提高工作效率、降低成本、优化设计和决策。数字孪生借助虚幻引擎（UE）完成3D场景的绘制和还原，再通过对接IoT平台，将IoT平台采集的数据以及每个IoT设备的实时情况和综合分析还原到3D模型中，实现物理空间到数字空间的转变，将看不见的IoT世界变成全景可视的场景，如图1-7所示。

图1-7 数字孪生在物联网项目中的应用场景

物联网工程和数字孪生之间的关系在于，物联网工程通过连接设备和系统，实现对实体世界的感知和数据采集；数字孪生则将这些数据应用于虚拟模型中，创造一个可以实时模拟和分析的数字化副本，进而为决策、优化和创新提供支持。因此，IoT设备的物理空间位置信息成为连接数字孪生的关键。数字孪生可以通过BIM或者CAD模型进行还原，同时IoT平台也需要记录每个IoT设备在CAD或者BIM模型中的空间坐标信息，然后通过数字孪生系统提供的API获取IoT平台采集到的传感数据，并渲染显示在对应坐标的位置，实现3D模型和真实世界的一一对应。

数字孪生应用到智慧楼宇中的常见场景如下。

• 环境管理：比如智能环境控制系统，以会议室为例，通过物联网技术对会议室内的各设施进行连接，根据会议情况及环境参数智能控制会议室内的灯光、空调、显示屏、投影仪，预先设定会前、会中、会后多种自动化场景，实现会前环境提前准备，会中温度自动调节，会后自动关闭灯光、空调、投影等功能，营造高效舒适、环保节能的会议室环境。

• 通行管理：聚焦于员工、访客的体验提升，以及物业和运营人员的管理效率提升，将门禁、闸机、访客、一卡通等系统打通，支持人员无感通行，实现人流统计、人员轨迹查询等功能，实现车牌自动识别方便车辆快速进出，实时监控车位占用情况等，实现车辆流量统计分析、车辆告警分析。

• 能耗管理：展示项目内部能耗、碳排放相关数据。可以以进度条的形式展示年度总碳排放量和碳配额使用量，查看全域的碳资产情况，含碳资产、碳贡献、碳排放量；可以按年度、月度、天等维度查询碳相关数据。

• 设备管理：实时统计当前的设备启用率，设备总数和已启用、已停用、已废弃的设备数量，展示近一个月设备处理事件、相关工单信息、设备资产维护信息，单击查看设备当前状态；支持通过API进行标签打点，并关联设备高亮效果。

• 综合安防：聚焦于安防、消防、通行三部分，实时展示当前安防事件、历史事件，以及事件处理状态等信息；展示当前摄像头总数、在线数、离线数，以及安保人员数、安防工单总数；展示当前消防事件（未处理及处理中），如烟感报警等，依托消防事件，在场景中展示报警点位置，并切换至周边摄像头查看具体画面。