通信铁塔数字孪生

“数字孪生”这个词在电信领域越来越流行。从新闻出版物中的文章，到展会主题演讲，再到发布 RFI 探索能力的铁塔公司，整个行业都在朝着这些方向发展。但什么是数字孪生？它与 3d 模型有何不同？它们与 BIM 有什么关系？

3D 建模、BIM 和数字孪生都代表了实物资产的数字重建。BIM 负责塔上的设计和建造，3D 实景建模负责捕获建成的塔信息，而数字孪生负责在塔的整个生命周期中主动集中数据和塔的管理。

1、什么是数字孪生？

让我们从一个定义开始。

Digital Twin  [ dig·​i·​tal twin ] 名词。数字孪生是物理资产在其整个生命周期中的实时虚拟表示，提供了一个动态数据库，使团队能够在资产随时间变化时对其进行建模、模拟和管理。

简单来说，数字孪生是你的塔资产的完整数字副本（或孪生），就像它们在现实世界中一样。这包括塔式结构、安装设备、地面结构——一切。数字孪生从许多不同的来源获取数据，为团队提供单一的事实来源，以从中提取数据和见解，实现基于事实的决策和实时自动化，帮助团队重新设计和重新设计许多现有的工作流程。

数字孪生的主要功能可分为三大类：

• 造型：数字孪生提供了一个直观且可量化的环境，用于说明塔式站点的运作方式和服务租户的方式。
• 模拟：数字孪生胎提供了一种规划变更的方法，并了解修改如何影响塔的结构和场地。
• 管理：数字孪生为资产管理、空间规划和现场操作提供最新和完整的现场数据。

数字孪生数据用于洞察，例如关联供应商库存、结构和条件分析以及报告自动化。因此，数据必须是高质量的、经过验证和引用的。对于通信铁塔数字孪生，可测量精度的所需标准是工程级。

数字孪生的主要用户是工程师。

对于电信业来说，数字孪生的主要用户是工程师。在基本层面上，工程师的工作是在资产的生命周期内设计、测试和修改塔式基础设施。他们必须验证设备是否可以放置在塔上、可用的额外容量以及它应该如何在其环境中运行。当数字孪生拥有工程级分析所需的毫米精度 3d 数据时，它们可以促进许多用例（见图 1）。

对于面临请求积压并且必须经常外包工程运营的铁塔公司，数字孪生将范式转变为降低运营支出和加速收入。

数字孪生的用例包括：

• 跨团队和实时可视化塔站点在现实世界中的样子。
• 减少多余的上门服务和高风险爬塔。
• 通过竣工数据和毫米级精确分析消除假设。
• 了解塔容量并优化空间利用率。
• 远程识别和排除设备问题。
• 使用 AI 自动化标准化报告和分析。
• 简化工程设计和仿真工作流程。

2、3D实景建模

数字孪生是用来自物理世界的数据构建的。由于铁塔资产经常更换所有权并由不同的人员访问，旧的遗留铁塔数据通常是不可信的。因此，要开发可靠且功能强大的数字孪生，必须生成高质量的 3d 模型。

3D 建模  [ 3·​d mod·el·ing ] 名词。3d 实景建模是通过在 x、y、x 平面中捕获数据，然后操纵多边形、边缘和顶点来模拟 3D 空间中的对象，在任何给定时间点创建资产的 3d 数字表示的过程。

就塔而言，由于建筑物很高且难以进入，激光扫描只能从地面生成部分数据集。因此，基于无人机的摄影测量是收集 3d 塔数据的主要方法。摄影测量是拍摄对象的一系列重叠照片以对每个像素的 x、y、z 坐标进行三角测量的过程，然后使用此信息来估计 3d 模型的尺寸。

3d 模型将最新数据输入 OpenTower iQ 等分析引擎，以生成数字孪生并获得基于 AI 的洞察力。3d 数据越好，数字孪生就越有用，可以验证现有数据并执行新的分析。当数据是工程级时，这意味着工程师可以在 99% 的结构上进行毫米级测量，工程师可以在 3D 模型上运行模拟来解决“假设”和“然后是什么”的问题。3d 模型还提供了时间回顾，在更改之前、期间和之后提供对塔站点的从头到脚的审计。

数字孪生只有在测量和分析接近真实世界价值的程度时才有用。

3、建筑信息模型 (BIM)

数字孪生是对建筑信息模型 (BIM) 的补充，包括来自设计（CAD 模型）、制造（零件清单）和维护（维护日志）的数据。

Building Information Management (BIM)
[ building·ing·in·for·ma·ment man·age·ment ] 名词。建筑信息模型 (BIM) 是创建和管理有关资产的多学科信息的过程，该资产支配着塔楼的设计、规划和执行。

将 BIM 视为塔式结构的分层视图会很有帮助。第一层可能包括有关塔架结构的设计信息，下一层可能覆盖有电气图，然后是有关制造商设备的信息，依此类推，直到每个系统都是完整模型的一部分。BIM 提供了关于塔的设计方式的最新视图，允许人员剥离层以查看系统如何相互交互。当设计更改影响多个塔系统时，BIM 提供了修改如何影响每个层的视图，并且可以在更改完成后跨层同时更新信息。

为了帮助标准化 BIM 模型必须拥有的信息级别，BIM 按细节级别 (LOD) 进行分类。LOD 为 3d 模型中所需的几何细化级别提供了特异性。以下是用于塔式基础设施的 BIM LOD。

4、3D建模、BIM和数字孪生的组合

3D 建模、BIM 和数字孪生都代表物理资产的数字重建，因此经常相互混淆。

简单来说，BIM 负责塔楼的设计和建造，3D 现实建模负责捕获塔楼竣工信息，Digital Twins 负责在塔楼的整个生命周期内主动集中数据和管理塔楼。

不同之处在于每个类别如何支持塔资产。创建 BIM 是为了简化和控制设计和建造塔式基础设施的过程，帮助组织控制时间表、预算和结果。3D 实景建模提供了塔资产实际建造方式的视图，并识别库存、状况或对齐问题。数字孪生提供了塔站点的过去、现在和未来视图，并帮助团队了解可用容量、模拟修改或自动化检查和报告。

3D 建模、BIM 和数字孪生结合在一起，提供了塔资产的完整图景，并实现了下一代铁塔 2.0 和数字化转型。

原文链接：How Tower Digital Twins, BIM and 3D Models Fit Together

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