"数字孪生建筑"是将数字孪生体使能技能运用于建筑科技的新技能，大略说便是利用物理建筑模型，利用各种传感器全方位获取数据的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，以反响相对应的实体建筑的全生命周期过程。"数字孪生建筑"将会成为"数字孪生城市"的中控载体。通过中控中央，可以掌控"数字孪生城市"统统过程运用的数字动态，实时对城市运行过程中各项数字信息进行动态掩护、预警和解决问题。环球有名的未来学家Thomas Frey预测，到2022年，85%的物联网平台将利用某种数字孪生体技能进行监控，少数城市已开始率先利用数字孪生体技能进行聪慧城市的管理。
数字孪生建筑具有四大特点：精准映射、虚实交互、软件定义、智能干预。
1、精准映射：数字孪生建筑通过各层面的传感器布设，实现对建筑的全面数字化建模，以及对建筑运行状态的充分感知、动态监测，形成虚拟建筑在信息维度上对实体建筑的精准信息表达和映射。
2、虚实交互：未来数字孪生建筑中，在建筑实体空间可不雅观察各种痕迹，在建筑虚拟空间可搜索各种信息，建筑方案、培植以及民众的各种活动，不仅在实体空间，而且在虚拟空间得到极大扩充，虚实领悟、虚实协同将定义建筑未来发展新模式。
3、软件定义：数字孪生建筑针对物理建筑建立相对应的虚拟模型，并以软件的办法仿照建筑人、事、物在真实环境下的行为，通过云端和边缘打算，软性指引和操控建筑的电热能源调度等。
4、智能干预：通过在"数字孪生建筑"上方案设计、仿照仿真等，将建筑可能产生的不良影响、抵牾冲突、潜在危险进行智能预警，并供应合理可行的对策建议，以未来视角智能干预建筑原有发展轨迹和运行，进而指引和优化实体建筑的方案、管理，改进做事。
未来，随着以物联网、人工智能、虚拟现实、城市仿真等为代表的数字孪生体使能技能不断进步，大数据、云雾打算等根本举动步伐的不断完善，"数字孪生城市"运用成熟度的稳步提升，结合"数字孪生建筑"可供应的聪慧化运用越来越丰富，紧张有以下几个方面：
一、BIM技能授予物理建筑"身份属性"，构筑数字孪生建筑数字化运用根本
BIM是建筑领域创建和利用数字孪生体技能的工具，其通过授予各物理建筑构件特有的"身份属性"，将城市、建筑、产品和职员结合起来，实现全体城市人居环境开拓的聪慧化管理，同时为建筑业带来全面的数字化变革和转型升级。基于BIM技能和数字孪生城市的各运用处景领悟，可赞助实现聪慧社区、聪慧管理、聪慧交通、聪慧安防、聪慧应急、聪慧方案等以人为本的综合体验做事。
BIM数字化运用示例，构筑建筑数字孪生运用根本来源：广联达
二、数字孪生体与增材制造技能运用赋能建筑家当，促进"数字建筑"实现
在当前数字化变革的大趋势下，作为数字孪生技能与建筑家当有效领悟的"数字孪生建筑"，已成为建筑家当转型升级的核心引擎，同样也是"数字孪生城市"培植的必要根本。数字孪生建筑便是利用BIM和云打算、大数据、物联网、人工智能、虚拟仿真等数字孪生体使能技能，结合前辈的精益建造项目管理理论方法，形成的以数字孪生体技能驱动的业务发展计策。它集成了职员、流程、数据、技能、业务系统和运用处景，管理建筑物从方案、设计开始到施工、运维的全生命周期，包括全过程、全要素、全参与方的以人为本的人居环境开拓和美好生活体验的聪慧化运用，从而实现目、企业、家当和数字孪生城市运用的生态体系全新建立。
数字孪生建筑生态体系平台示例 来源：网络
二十一世纪以来，为应对能源危急、人口增长等问题，绿色、低碳等可持续性发展理念逐渐深入民气，而以有效提高建筑物能源利用效率，降落对环境影响为目标的绿色建筑成为全韶光关注的重点。同时，我国正处于新型城镇化发展过程中，国家也推出了大力发展绿色建筑、装置式建筑、海绵城市培植等一系列举措将建筑家当链进一步深化发展，逐步实现以建筑家当数字化为核心的转型升级。
随着数字孪生体和增材制造新技能的不断进步和成熟运用，赋能建筑家当数字化转型升级，为快速实现绿色建筑、装置式建筑和海绵城市培植等供应了有力技能支撑。如2017年10月，由北京崇建公司自主研制的"建筑渣土多功能3D打印系统"，它实现了建筑渣土回收再利用的功能；这恰好符合绿色建筑"减少污染和废物、节能降耗"的理念需求。同样，如安世亚太等开拓的建筑模块化3D打印技能也为装置式建筑的大力发展供应了技能运用支撑。还有大数据、云打算、人工智能、物联网和虚拟现实仿真等数字孪生体使能技能的综合运用，为我国各地"海绵城市"的培植方案供应了强有力的技能根本条件…
三、数字孪生体使能技能的运用，实现日趋智能的建筑能耗管理
利用数字孪生虚拟建筑体和能源建模技能可改变建筑物的设计、管理和掩护。如通过各种传感器和智能感知技能运用，网络实体建筑实时能耗数据，并参考建筑设计、暖通空调系统、照明系统、供电系统以及景象实时数据，经由风雅打算，为建筑业主供应各种设备利用的优化方案，从而降落能源花费。
建筑能耗数字化管理示例 来源：伊视贝
在这方面的范例运用还有阿联酋Bee'ah公司打造的新总部大楼聪慧化运用。通过整合OT和IT系统，该总部大楼基于人工智能的预测和自动化掌握系统实现了建筑内部资源利用零摩擦，实现效率、性能和功能的全面优化，提高能效水平，提升空间利用率，同时降落总体运营用度。Bee'ah新总部大楼将完备利用可再生能源，优化资源的可持续利用，逐步达成能耗降落5%，耗水量降落20%，运营两年内零净碳排放量的结果。该大楼已得到LEED 铂金级认证，将在中东地区乃至环球聪慧建筑领域成为典范案例。
Bee'ah新总部大楼内部示意图 来源：江森自控
四、基于数字孪生体技能的建筑聪慧化运维管理
当前，我国建筑运维领域的运行办法仍以传统的人力结合部分楼宇智能化子系统进行的，这种运维办法对建筑设备的故障处理相对及时，但对建筑设备故障预警剖析的能力尚有欠缺。良好的建筑运维做事应是"预防为主，检修为辅"，因此，数字孪生体技能通过其良好的全面剖析和预测能力为建筑聪慧化运维和建筑举动步伐的预测性掩护供应高效技能支撑。
例如，针对建筑举动步伐运行过程中涌现的各种故障特色，可以将建筑传感器的历史数据通过机器深度学习演习出针对不同故障征象的数字化特色模型，并结合专家处理的记录，将其形成未来对建筑举动步伐故障状态进行精准讯断的依据，并可针对不同的新形态的故障进行特色库的丰富和更新，终极形成预测性的诊断和剖断。如某公司通过物联网设备监控建筑物中各关键举动步伐的运行情形，为每台机器或设备建立数字孪生系统，不仅可以识别节能运行效率，还可以预测设备未来何时发生故障，并提醒管理职员，从而简化建筑运营与掩护流程，使建筑业主全天候确保其资产处于最佳性能，从而达到节省10%的建筑运维本钱。
五、数字孪生可让被破坏的历史精良建筑完美重生
2019年4月15日，巴黎圣母院发生大火，塔楼倒塌、建筑受损。天下有名的历史精良建筑就让大火毁于一旦，人们都感到非常惋惜，都在关心巴黎圣母院往后还能完美重现吗？非常幸运的是，在2015年达索系统公司与巴黎市政府互助的"数字巴黎"项目中，其通过数字化建模、仿真，完全地还原了巴黎古城的建造过程，真实还原了巴黎圣母院的原貌和几百年的建造过程，在数字天下中再现了一块砖、一扇门、一扇窗的安装过程，同时也完美的构建了巴黎圣母院的数字孪生体。
因此数字孪生可以让巴黎圣母院完美得到重生。"数字巴黎"项目把这座城市从零开始的历史时空连续地在数字孪生虚拟天下呈现出来，重现了巴黎城市和文明的历史，人们就可以在孪生虚拟天下中实现时空穿越和体验，通过沉浸式的体验来学习和传承人类的历史与文明。
巴黎圣母院建造过程的复原示例
六、数字孪生建筑领悟城市安防和磨难接济信息，实现聪慧化运用
未来基于安防和建筑物数字孪生体，领悟消防应急数据和信息资源，可实现城市消防能力及信息的统一管控，打造城市智能化的消防应急指挥系统，赞助现场事情职员进行最佳接济路线选择和失火接济事情，提高磨难预防、处置和应急接济能力。同时还可基于数字孪生系统编制定消防演习训练方案，对消防职员进行业务培训，提升消防职员紧急应变能力。
当现实物理城市运行过程中发生突发事宜须要进行人群疏散和应急接济时，可采取干系仿照仿真软件，结合建筑数字孪生体快速进行仿照剖析，找到最佳人群疏散路径和应急接济方案。如安世亚太通过STEPS人群疏散仿真与建筑数字孪生体的领悟运用，快速实现办公大楼、机场、地铁、车站、戏院等人口密集区域的职员应急疏散和分布状况仿真。STEPS仿真软件已经被成功运用于一些天下级的大项目，包括:加拿大埃得蒙顿机场、印度德里地铁、英国生命国际中央等。
地铁站内人员行动仿真与学校职员应急疏散仿真示例 来源：安世亚太
七、基于数字孪生建筑的疫情社区聪慧化网格监控管理
例如在这次新冠疫情防控过程中，我们可通过社区数字孪生建筑，实现对社区建筑内居民康健信息及居家隔离状态、实现动态报警和常态管理相结合，为社区基层抗疫事情职员减压和社区网络化聪慧管理供应主要技能和数据资源保障。
新冠疫情下的社区网格化聪慧管理运用示列 来源：网络
八、数字孪生建筑为城市电网输配电智能化运用供应精准数据辅导
基于数字孪生建筑供应的建筑物高度、屋顶表面和日照量等数据。这使城市方案者可以剖析哪些建筑物具有较高的太阳能生产潜力，适宜安装太阳能电池板等建筑储能材料。进一步剖析可使城市聪慧电网管理职员估计各社区一天可产生多少太阳能，以及节省的电力能源和本钱。同时，还可以通过与相邻建筑物历史数据的交叉引用，来验证以上剖析的精确性，并进行时令性调度以反响出更准确更风雅的社区电力输配需求预测。
其余通过采取智能传感器系统，可以实时获取各建筑物内照明系统和暖通空调系统的利用数据，精确理解各建筑物和城市社区详细用电状况和高峰数据，为城市电网智能化输配电供应实行依据。
虚拟新加坡-太阳能生产潜力剖析示例 来源：新加坡政府技能局
结合数字孪生城市各运用处景，基于数字孪生建筑的聪慧化运用还有许多，如聪慧社区管理、聪慧医院管理、聪慧停车管理等等，这里就不在逐一先容。未来"数字孪生建筑"通过群体智能和数字孪生体使能技能，使传统建筑从无生命的钢筋水泥构造演化成具有全面感知、人工智能的自适应、可进化的"生命体"，终极形成人机物深度领悟的开放聪慧建筑生态系统，让我们的天下更绿色、事情更高效、生活更美好。
