“數(shù)字孿生”在廣播電視系統(tǒng)中的應(yīng)用研究與探討

張輝

（中央廣播電視總臺，北京 100859）

1 引言

近年來，數(shù)字經(jīng)濟已成為全球經(jīng)濟發(fā)展的熱點，各國紛紛提出數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略。自2020年11月工信部牽頭發(fā)布《數(shù)字孿生應(yīng)用白皮書》，數(shù)字孿生技術(shù)與國民經(jīng)濟各產(chǎn)業(yè)融合不斷深化，有力地推動了各產(chǎn)業(yè)向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展，并且已成為我國經(jīng)濟社會發(fā)展變革的強大動力［1］。2021年9月國際電信聯(lián)盟電信標準化部（International Telecommunication Union for Telecommunication standardization sector，ITU-T）在面向未來網(wǎng)絡(luò)的Network2030焦點組的技術(shù)報告中將數(shù)字孿生技術(shù)作為未來網(wǎng)絡(luò)12個代表性用例之一。國家《“十四五”規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》提出，要“充分發(fā)揮海量數(shù)據(jù)和豐富應(yīng)用場景優(yōu)勢，促進數(shù)字技術(shù)和實體經(jīng)濟深度融合，賦能傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，催生新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)、新模式，不斷做強做優(yōu)做大我國數(shù)字經(jīng)濟?！?/p>

在國家和主管部門的大力支持和推動下，構(gòu)建“智慧廣電”的全媒體傳播格局是廣電媒體融合發(fā)展的重中之重，數(shù)字孿生技術(shù)將促進“智慧廣電”全媒體傳播格局的發(fā)展與演變。目前，數(shù)字孿生技術(shù)在廣播電視領(lǐng)域中的應(yīng)用處于初期階段，存在很大的挖掘空間。近年來，在中央廣播電視總臺積極推進“思想+藝術(shù)+技術(shù)”創(chuàng)新融合，構(gòu)建“5G+4K/8K+AI”超高清視、音頻產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略格局下，有必要緊跟時代、新技術(shù)、新發(fā)展步伐，深入研究數(shù)字孿生技術(shù)的內(nèi)在本質(zhì)及關(guān)鍵技術(shù)點，以便更好探索應(yīng)用于新時代融合新媒體形勢下的“智慧廣電”系統(tǒng)。

2 數(shù)字孿生的基本概念及技術(shù)

2.1 數(shù)字孿生基本概念

數(shù)字孿生（digital twin），又稱“數(shù)字化映射”、“數(shù)字化雙胞胎”或“數(shù)字化鏡像”，其最初的概念是Michael Grieves教授在美國密歇根大學產(chǎn)品全生命周期管理（Product Lifecycle Management，PLM）課程上首次提出［2］，以物理實體、虛擬實體以及兩者之間的連接關(guān)系為基本三要素，圖1為數(shù)字孿生基礎(chǔ)模型。

圖1 數(shù)字孿生體的基礎(chǔ)模型

由于當時技術(shù)和認知上的局限性，最初的數(shù)字孿生技術(shù)并未得到人們足夠的認同與重視。2011—2012年前后，由美國國家航空航天局（National Aeronautics and Space Administration，NASA）和美國空軍研究實驗室（Air Force Research Laboratory，AFRL）共同提出了一系列關(guān)于數(shù)字孿生技術(shù)在航天領(lǐng)域的應(yīng)用場景，并將數(shù)字孿生總體歸納為一種采用數(shù)字化方式創(chuàng)建物理實體的虛擬實體，充分利用物理實體模型、數(shù)據(jù)采集、運行歷史數(shù)據(jù)等，集成多學科、多物理、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成數(shù)字化映射，從而反映相對應(yīng)的物理實體的全生命周期過程［3］。2017年數(shù)字孿生相關(guān)研究呈現(xiàn)井噴式增長，眾多學者將數(shù)字孿生的理念引入了工業(yè)制造、城市建設(shè)以及智慧醫(yī)療、智能電網(wǎng)甚至智慧農(nóng)牧業(yè)等眾多領(lǐng)域，美國佐治亞理工大學首次提出數(shù)字孿生城市［4］。2018年之后，ISO（International Organization for Standardization）、IEC（International Electrotechnical Commission）、IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers）三大標準化組織開始著手數(shù)字孿生相關(guān)標準化工作。國際電信聯(lián)盟電信標準化部（ITU-T）在面向未來網(wǎng)絡(luò)的Network2030焦點組的技術(shù)報告中連續(xù)三次將數(shù)字孿生技術(shù)作為未來網(wǎng)絡(luò)12個代表性用例之一［5］。

我國對數(shù)字孿生技術(shù)的推廣起初由北京航空航天大學的數(shù)字孿生學者陶飛教授發(fā)起，他將數(shù)字孿生概念引入到制造車間，提出了物理實體、虛擬實體、應(yīng)用服務(wù)、孿生數(shù)據(jù)和交互連接組成的五維數(shù)字孿生模型［6-7］。2018年中國信通院發(fā)布了《數(shù)字孿生城市研究報告》；2020年11月工信部牽頭發(fā)布《數(shù)字孿生應(yīng)用白皮書》；2021年3月，全國信標委智慧城市工作組推動城市數(shù)字孿生標準體系和關(guān)鍵標準研究，推動標準試驗驗證與應(yīng)用示范工作；2023年《中國數(shù)字孿生行業(yè)研究報告》將數(shù)字孿生之于智慧城市、智慧制造等關(guān)鍵領(lǐng)域的應(yīng)用全景圖，具體問題具體分析，剖析其攻關(guān)技術(shù)落地痛、難點及其廣泛的應(yīng)用價值，對中國數(shù)字孿生發(fā)展前景進行全面的展望［8］。

近年我國已深入進行了數(shù)字孿生技術(shù)領(lǐng)域的論證、立法和標準體系建設(shè)，積極爭取數(shù)字孿生技術(shù)領(lǐng)域的國際話語權(quán)。在傳統(tǒng)廣播電視系統(tǒng)領(lǐng)域中，數(shù)字孿生理念的初期應(yīng)用也僅只限于構(gòu)建物理對象的簡化、精準版的數(shù)字化映射以及對整個系統(tǒng)的示意圖式的可視化展示，只為達到系統(tǒng)整體運行狀態(tài)的基礎(chǔ)監(jiān)控管理和可視化需求，并未實現(xiàn)數(shù)據(jù)整合與分析來模擬、驗證、預測、控制系統(tǒng)實體設(shè)備全生命周期過程，也未真正形成智能閉環(huán)決策來輔助系統(tǒng)的生產(chǎn)與安全運行。

2.2 數(shù)字孿生關(guān)鍵技術(shù)

數(shù)字孿生技術(shù)體系架構(gòu)從技術(shù)研究的通用特性上可分為基礎(chǔ)支撐層、虛實數(shù)據(jù)交互層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層［9］，如圖2所示。

圖2 數(shù)字孿生通用技術(shù)架構(gòu)

以物聯(lián)網(wǎng)、BIM（Building Information Modeling）、GIS（Geographic Information System）、網(wǎng)絡(luò)安全互聯(lián)、大數(shù)據(jù)、人工智能、計算機輔助設(shè)計等技術(shù)手段，實現(xiàn)物理實體對象的精細化建模。通過虛擬計算能力、數(shù)據(jù)存儲能力、安全互聯(lián)技術(shù)進行高精度的數(shù)據(jù)采集與處理，并保證虛實之間數(shù)據(jù)實時交互的高速率以及全生命周期數(shù)據(jù)存儲管理的可靠性，建立數(shù)據(jù)即服務(wù)的理念，實現(xiàn)信息與物理融合網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通，以多維虛擬模擬為引擎，數(shù)據(jù)為驅(qū)動力，動態(tài)實時交互連接，達到對系統(tǒng)資源管理、預測診斷、智能決策、優(yōu)化控制、可視交互等業(yè)務(wù)服務(wù)之間的高效協(xié)同，形成數(shù)字孿生體協(xié)同一體化交互閉環(huán)模型，如圖3所示。

圖3 數(shù)字孿生體協(xié)同交互閉環(huán)模型

數(shù)字孿生的關(guān)鍵技術(shù)可以從以下幾方面闡述。

2.2.1 數(shù)字化建模技術(shù)

數(shù)字化建模是數(shù)字化孿生對物理空間的實體及基礎(chǔ)環(huán)境進行精準、精細化的數(shù)字化建模及仿真的基礎(chǔ)，在這個過程中需要以測繪掃描、幾何建模、網(wǎng)格建模、邏輯建模、流程建模、組織建模等技術(shù)手段為基礎(chǔ)，將物理對象數(shù)字化，構(gòu)建出相應(yīng)的虛擬化模型，表達為計算機和網(wǎng)絡(luò)所能識別的數(shù)字模型，可被計算機感知、識別，在系統(tǒng)層級實現(xiàn)物理實體在虛擬世界的數(shù)字化交付，其主要方法有基于特征的三維數(shù)字建模以及基于BIM模型、三維GIS建模和Modelica數(shù)字化建模的仿真方法等。

2.2.2 數(shù)據(jù)采集存儲技術(shù)

為實現(xiàn)數(shù)字孿生虛實交互與協(xié)同，可以采用爬蟲技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、傳感器技術(shù)、日志分析技術(shù)以及人工采集方式等技術(shù)手段，以高傳輸、高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來保證數(shù)據(jù)采集的實時性、準確性、可靠性。同時為獲取實時可靠的數(shù)據(jù)讀寫性能，對于數(shù)據(jù)的存儲管理，也需借助高算力并行處理技術(shù)，以集中式或分布式的冗余存儲，優(yōu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，創(chuàng)建全生命周期的數(shù)據(jù)管理模式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高度集成、協(xié)調(diào)、共享。

2.2.3 數(shù)據(jù)模型融合技術(shù)

數(shù)據(jù)作為數(shù)字孿生技術(shù)的基石，數(shù)據(jù)越完備越準確，數(shù)據(jù)模型的豐富性和準確性就越高。然而，實際系統(tǒng)中往往產(chǎn)生的數(shù)據(jù)體量巨大、數(shù)據(jù)類型繁多，如何對海量的數(shù)據(jù)進行清洗、分析、挖掘、過濾等，提取其有效的數(shù)據(jù)，同時基于有效數(shù)據(jù)信息對虛擬模型進行實時或異步更新、修正與優(yōu)化，實現(xiàn)對現(xiàn)實世界的物理實體進行全周期的動態(tài)監(jiān)控評估。這些的建立都需結(jié)合計算機算力、大數(shù)據(jù)分析、人工智能、深度學習算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、強化學習等數(shù)據(jù)處理分析技術(shù)，以達到數(shù)據(jù)與模型的高度融合。

2.2.4 網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)

數(shù)字孿生體系中虛擬對象與物理實體之間的交互是建立在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕A(chǔ)之上，必須采用行之有效的網(wǎng)絡(luò)安全互聯(lián)技術(shù)，避免虛實交互過程中存在的安全漏洞，以達到虛擬模型與物理網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)交互安全防護，從而保證系統(tǒng)體系的保密性、完整性、可用性。

2.2.5 人機交互技術(shù)

數(shù)據(jù)交互是第一位的，動態(tài)實時交互將物理實體、虛擬模型、服務(wù)系統(tǒng)連接為一個有機的整體，良好的可視化交互有助于增強虛擬空間與現(xiàn)實世界的交互體驗，進一步增強人機交互的沉浸感。虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，VR）、增強現(xiàn)實（Augmented Reality，AR）、混合現(xiàn)實（Mixed Reality，MR）技術(shù)等沉浸式的人機交互技術(shù)，使得數(shù)字化空間的交互不在局限于傳統(tǒng)的屏幕呈現(xiàn)方式，反而更加直觀的使數(shù)字化虛擬空間體驗更貼近物理現(xiàn)實世界。

3 數(shù)字孿生在廣播電視中的應(yīng)用挑戰(zhàn)與研究

信息化、網(wǎng)絡(luò)化、IP化技術(shù)的快速大力發(fā)展推動了廣電媒體融合的發(fā)展步伐。傳統(tǒng)廣電的視、音頻專業(yè)設(shè)備逐漸被大多數(shù)通用IT服務(wù)器設(shè)備所替代，廣電系統(tǒng)在數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、IP化、智能化的建設(shè)進程中也日益加速。數(shù)字孿生技術(shù)發(fā)展的引入，將進一步加速廣播電視領(lǐng)域的數(shù)字化快速發(fā)展與蛻變，將有助于將廣電系統(tǒng)的物理實體、虛擬模型、服務(wù)連接為一個有機的整體，重構(gòu)人、事、物在數(shù)字廣電的協(xié)同一體化發(fā)展。

3.1 數(shù)字孿生在廣播電視中的應(yīng)用挑戰(zhàn)

雖然數(shù)字孿生可以為廣電行業(yè)發(fā)展提升效率和增加有效價值，但數(shù)字孿生體系發(fā)展也有一定的難點和挑戰(zhàn)。

3.1.1 行業(yè)技術(shù)標準未建立與人員儲備不足

我國各行各業(yè)已開始深入的進行數(shù)字孿生技術(shù)領(lǐng)域的論證、立法和標準體系建設(shè)，積極爭取數(shù)字孿生技術(shù)領(lǐng)域的國際話語權(quán)，但至今未形成統(tǒng)一有效的行業(yè)內(nèi)的統(tǒng)一標準化體系。對于任何一個行業(yè)的發(fā)展，新技術(shù)的應(yīng)用引入都將對行業(yè)的研發(fā)、生產(chǎn)、應(yīng)用等流程進行升級改造，需要體系團隊人員的構(gòu)建與資本的投入，以及人員對專業(yè)知識的儲備。對于廣大廣電從業(yè)人員，目前仍停留在傳統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)模式下進行運營運維，這就要求及時轉(zhuǎn)變觀念，在網(wǎng)絡(luò)、信息、數(shù)字化方面的認知上與時俱進，全面提升個人技術(shù)技能以匹配新技術(shù)的發(fā)展需求。

3.1.2 對支撐技術(shù)以及建模精度要求高

數(shù)字孿生技術(shù)對實時計算處理芯片、計算硬件、顯示技術(shù)等都要求具有強大的高性能計算處理能力，才能保證建模高精度、數(shù)據(jù)采集全面性、可視交互實時性。而這在廣電應(yīng)用中一方面先進技術(shù)在廣電系統(tǒng)中推廣不夠深入，另一方面廣電系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)用的大多數(shù)芯片、核心硬件、核心軟件在行業(yè)領(lǐng)域仍是嚴重依賴于國外產(chǎn)品設(shè)備，造成廣電行業(yè)系統(tǒng)的技術(shù)支撐能力不足，各個子系統(tǒng)環(huán)節(jié)相對獨立，并未形成一個閉環(huán)式管理體系。

3.1.3 數(shù)據(jù)采集處理準確性及安全性

數(shù)字孿生應(yīng)用可以幫助廣電系統(tǒng)消除“信息孤島”，但是數(shù)字孿生需要的大量數(shù)據(jù)，廣電系統(tǒng)內(nèi)采集到的原始數(shù)據(jù)涉及面廣、復雜度高，可能存在數(shù)據(jù)質(zhì)量不高或不完整，導致數(shù)據(jù)應(yīng)用的準確性受到影響，那么就需要在數(shù)據(jù)采集處理階段進行大量標準化和清洗；另外，在廣電系統(tǒng)交互過程中可能涉及大量的敏感數(shù)據(jù)，如何將采集的原始數(shù)據(jù)定義歸化為有效率、有價值的數(shù)據(jù)，以及如何保障數(shù)據(jù)的安全性是數(shù)字孿生在廣電復雜體系中面臨的應(yīng)用問題及挑戰(zhàn)。

3.2 數(shù)字孿生在廣播電視中的應(yīng)用研究

通過數(shù)字孿生技術(shù)的引入，將進一步加速廣播電視工程領(lǐng)域的數(shù)字化快速發(fā)展，有助于將系統(tǒng)的物理實體、虛擬模型、服務(wù)連接為一個有機的整體，加大其在廣電工程系統(tǒng)領(lǐng)域中的工程設(shè)計、施工管理、資產(chǎn)管理、系統(tǒng)運維、故障診斷預測、數(shù)字化仿真教學等多方面的全域全周期一體化融合發(fā)展，如圖4所示。

圖4 面向廣播電視的全域全周期數(shù)字孿生體體系架構(gòu)

3.2.1 工程設(shè)計管理

基于數(shù)字孿生理念可以在廣電工程領(lǐng)域項目建設(shè)設(shè)計之初就對項目工程進行全局規(guī)劃管理，全程輔助系統(tǒng)工程的設(shè)計、實施。

（1）構(gòu)建設(shè)備模型庫

基于數(shù)字傳感技術(shù)、計算機仿真技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)依托歸類的設(shè)備實體資產(chǎn)庫和基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境，進行基于設(shè)備資產(chǎn)原型1：1的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集，建立相應(yīng)的數(shù)字孿生設(shè)備物理模型，為廣電系統(tǒng)設(shè)備模擬運行和模擬系統(tǒng)搭建提供設(shè)備基礎(chǔ)元素。

（2）搭建模擬系統(tǒng)驗證

根據(jù)實際廣電項目工程的業(yè)務(wù)需求，在泛在網(wǎng)絡(luò)的虛擬環(huán)境下，可以提前搭建虛擬基礎(chǔ)環(huán)境，串聯(lián)系統(tǒng)所需視、音頻通路設(shè)備以及業(yè)務(wù)支撐能力設(shè)備，進行系統(tǒng)視、音頻信號業(yè)務(wù)鏈路的模擬搭建，模擬工程系統(tǒng)業(yè)務(wù)需求場景進行線上測試運行，依據(jù)測試結(jié)果，實時反饋于實際的系統(tǒng)工程設(shè)計，以此優(yōu)化選型設(shè)備，提前消除系統(tǒng)盲點，規(guī)劃出設(shè)備設(shè)計邏輯圖，以優(yōu)化完善系統(tǒng)深化設(shè)計方案。

（3）工程實施管理

打造專屬數(shù)據(jù)庫，依據(jù)統(tǒng)一的模擬仿真數(shù)據(jù)信息反饋實際實施系統(tǒng)工程，創(chuàng)建業(yè)務(wù)能力模型，提交數(shù)字化施工圖紙、線纜標簽，同步進行設(shè)備以及施工耗材（比如視、音頻專業(yè)線纜、光纖、網(wǎng)線、電纜等）實際需求統(tǒng)計，不再依賴傳統(tǒng)手動人工表格統(tǒng)計匯總，做到設(shè)備與耗材采購的精準化，同時底層實現(xiàn)設(shè)計、施工的系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)共享，也有助于做好廣電系統(tǒng)的項目實施進度實時跟進，做到精細化管理。

3.2.2 資產(chǎn)統(tǒng)一管理

以數(shù)字孿生理念構(gòu)建統(tǒng)一的廣電系統(tǒng)資產(chǎn)管理庫，提供電子化的廣電系統(tǒng)臺賬管理，實現(xiàn)廣電工程域內(nèi)所有設(shè)備資產(chǎn)的資源管理和全生命周期管理能力，有效避免資產(chǎn)管理不到位以及資產(chǎn)利用率低等問題。針對系統(tǒng)涵蓋的所有設(shè)備、線纜等資產(chǎn)都可以通過二維碼、條形碼等圖像化標簽方式進行統(tǒng)一化管理，賦予每一件資產(chǎn)實物唯一的資產(chǎn)標簽信息，并結(jié)合系統(tǒng)的運行業(yè)務(wù)動態(tài)信息將設(shè)備基礎(chǔ)信息綁定，實現(xiàn)設(shè)備資產(chǎn)入庫、出庫、上線、下線、維護、維修、報廢等狀態(tài)的動態(tài)跟蹤綁定，方便用戶根據(jù)業(yè)務(wù)需求實時了解設(shè)備資產(chǎn)的運行、流轉(zhuǎn)等信息。

3.2.3 仿真培訓演練

廣電系統(tǒng)主要以三級、四級網(wǎng)絡(luò)安全等保要求為主，安全性、實操性要求較高，針對性強，在處理問題時要求做好“快、準、穩(wěn)”，對業(yè)務(wù)人員的能力水平要求極高，日常操作過程中無法真正體驗到應(yīng)急突發(fā)事件的緊迫感?；跀?shù)字孿生技術(shù)的動態(tài)交互性和實時性，構(gòu)建一套一體化、虛擬化的高趣味性和沉浸感的數(shù)字仿真安全培訓與演練平臺，供運行人員在日常運行操作中學習演練?？梢罁?jù)運行系統(tǒng)的多業(yè)務(wù)、多場景演練需求，定制化快速搭建虛擬化的演練業(yè)務(wù)路由、業(yè)務(wù)鏈路，依據(jù)實際運行建立的故障場景庫模擬業(yè)務(wù)信息以及單節(jié)點故障觸發(fā)操作場景，并以圖形化的展現(xiàn)方式實現(xiàn)互動，將演練的操作形式更加貼切實際真實的運行系統(tǒng)。當真正遇到一些突發(fā)應(yīng)急事件時，運行人員可以輕松熟練地解決實際問題，極大地避免誤操作帶來的事故，從而整體提高運行維護人員的知識技能水平和應(yīng)急處理能力。

3.2.4 運行維護管理

在媒體融合的大趨勢下，IT通用化設(shè)備在廣電系統(tǒng)中的大量應(yīng)用以及廣電系統(tǒng)業(yè)務(wù)形態(tài)逐步豐富多樣化，導致系統(tǒng)中設(shè)備的監(jiān)測和運行維護難度更加突出?；跀?shù)字孿生理念，從智能運維巡檢、故障預測診斷、全景可視化交互等方面可以重構(gòu)廣電系統(tǒng)的數(shù)字化運行運維體系。

（1）智能運維協(xié)同

傳統(tǒng)的廣電運維管理缺乏有效的管控機制，完全依賴技術(shù)人員的個人技術(shù)和經(jīng)驗水平，以人為制定的巡檢方式按時按點完成巡檢，并未形成規(guī)范化、自動化、流程化的運維管理模式。通過數(shù)字孿生技術(shù)實時收集在線廣電系統(tǒng)設(shè)備產(chǎn)生的全部數(shù)據(jù)信息：設(shè)備生產(chǎn)信息、運行信息、監(jiān)控信息、維護信息、歷史數(shù)據(jù)等信息，形成運維數(shù)字孿生體。通過大數(shù)據(jù)分析、人工智能等技術(shù)，將離散的數(shù)據(jù)信息進行關(guān)聯(lián)并轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一在線共享，經(jīng)過后臺數(shù)據(jù)的不斷積累，以及專家?guī)?、知識庫的迭加復用，進行數(shù)據(jù)挖掘、融合分析，將數(shù)據(jù)變現(xiàn)發(fā)揮其核心價值，支撐運維人員虛實結(jié)合，實時監(jiān)測和了解系統(tǒng)整體運行情況，形成一個全鏈條閉環(huán)體系，不斷優(yōu)化完善系統(tǒng)，提高精細化管理、智能化決策和運維效率。另外，運維人員可定制巡檢的模板庫表，按時定點依托機器人、AR眼鏡、平板等多種移動終端來簡化常規(guī)的巡檢流程，提高巡檢效率和準確度。

（2）故障預測診斷

預測是根據(jù)在線運行設(shè)備的當前狀態(tài)監(jiān)測及數(shù)據(jù)分析，通過其原本的特征來計算、分析和預測物理對象的未來狀態(tài)。診斷運行是依據(jù)數(shù)字化對象與在線運行物理對象的實時互動，通過感知對象的運行狀態(tài)，進行邏輯判斷后給出診斷結(jié)果并提供相應(yīng)的決策?；跀?shù)字孿生技術(shù)的數(shù)據(jù)分析功能，有針對性地開展對故障診斷、故障預測以及故障溯源的機理性研究，建立融合數(shù)字孿生技術(shù)的預測性維護機制，特別是在廣電播總控系統(tǒng)傳輸鏈路中，可通過虛實結(jié)合直觀地將故障診斷和預測結(jié)果實時反饋給運維人員，可以及時應(yīng)對系統(tǒng)中設(shè)備存在的安全隱患排查故障，提高故障排查的溯源性。同時，也可按照提前制定的策略有針對性的對設(shè)備部件進行預防性維護，避免無辜對正常設(shè)備的無意義的預防性維護，造成不必要的故障因素，從而最大化發(fā)揮設(shè)備使用壽命以及優(yōu)化系統(tǒng)的健康評測，降低系統(tǒng)運維成本。

（3）可視化動態(tài)交互

基于數(shù)字孿生的方式創(chuàng)建更加精細化、動態(tài)化的數(shù)字化模型，以高效、實時、準確、互動性強的可視化技術(shù)，高保真地呈現(xiàn)物理網(wǎng)絡(luò)孿生體的模型，以及孿生體與物理實體之間的實時交互數(shù)據(jù)及指令，全方位、立體化、動態(tài)化、形象化地呈現(xiàn)廣電整個系統(tǒng)基礎(chǔ)環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、業(yè)務(wù)資源。一方面可以極大的輔助廣電運行運維人員實時了解整體系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，另一方面依托數(shù)據(jù)化信息，挖掘隱藏在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的有價值信息，提高視覺認知。此外，數(shù)據(jù)可視化也可以實現(xiàn)一目了然的呈現(xiàn)“巡檢、運維、交接班”的全部信息，提高工作銜接效率。

4 總結(jié)

近年來，物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能和混合現(xiàn)實等新一代信息技術(shù)的大力發(fā)展，促進數(shù)字孿生技術(shù)在理論層面和應(yīng)用層面均取得了快速發(fā)展。廣電行業(yè)領(lǐng)域引入數(shù)字孿生技術(shù)，可全面實現(xiàn)系統(tǒng)對項目初期規(guī)劃、設(shè)計、施工、運行、維護、預警等全流程進行精細化建模，實現(xiàn)各業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的資源共享、互聯(lián)互通、邏輯關(guān)系映射，做到虛實映射、虛實共生，促進其與產(chǎn)業(yè)技術(shù)的深度融合，實現(xiàn)廣電系統(tǒng)內(nèi)人、事、物在數(shù)字世界的重構(gòu)，也必然加快推動賦能廣電相關(guān)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的發(fā)展進程，進一步有效地提升廣電行業(yè)的競爭力。