我们都有过待在建筑物中的经历，要么太热要么太冷，似乎与一天中的时间或一年中的时间无关。在这样的建筑中，节约能源和成本的潜力是巨大的。减少建筑行业的温室气体(GHG)排放对于应对气候变化至关重要，因为40%的温室气体排放来自建筑。在这些总排放量中，建筑运营每年占28%，而建筑材料和施工过程（通常称为隐含碳）每年额外占11%。减少温室气体排放的一种新兴可能性被称为数字孪生。数字孪生与无处不在的宽带相结合，为建筑行业带来了降低成本和排放的希望，同时提高了运营效率和透明度。什么是数字孪生？数字孪生也称为数字孪生。数字孪生的概念已有20年的历史。IBM将该技术定义为“对象或系统在其整个生命周期中的虚拟表示，根据实时数据进行更新，并使用模拟、机器学习和推理来帮助决策制定。”用于城市环境创新和可持续发展的数字孪生提供了一个令人兴奋的选择，这就是为什么VentureBeat将该技术命名为2021年的五大趋势之一。但是，要全面优化建筑物中的数字孪生，需要几个关键组件--即对无处不在的宽带进行大量投资，使传感器和其他物联网(IoT)设备能够在建筑物内和周围安全地无线移动。（即隐私保护）互连以降低运营成本，同时减少温室气体排放。这种环境互联数字双胞胎的愿景将需要各级政府以及科技创业行业私营部门之间强有力的公私协调与合作。例如，在美国，政府的HR3684基础设施投资和就业法案(IIJA)提供了潜在的资金来源，包括宽带基础设施扩展拨款的具体分配、能源数据收集的资金，以及数字孪生最独特的方面，信息共享商业建筑的能源消耗。有几个有趣的数字孪生试点模式，例如美国拉斯维加斯市与两家私营公司Cityzenith（数字孪生软件平台）和Terbine（物联网服务和数字基础设施管理）之间的公私合作伙伴关系。Cityzenith专注于开发城市数字双胞胎，以帮助建筑脱碳和实施可再生能源系统，以促进减排和提高建筑业主的绩效。合作包括业主的参与，他们使用模板输入数据，软件根据建筑物的年龄、状况和用途等因素创建数字双胞胎。数字双胞胎使用拉斯维加斯现有的物联网传感器和5G网络收集实时街道数据，这些数据将为有关能源使用、排放、交通、停车、噪音和应急管理的决策提供信息。数字孪生还寻求模拟解决可持续性和流动性的场景，以提高运营效率并在公共福祉、教育、安全和经济发展方面产生积极的社区成果。拉斯维加斯市目前正在运行一个试点项目来测试该技术的可行性和有效性，如果它证明自己有价值和有益，它计划扩大规模。让我们希望这个食谱可以复制到其他社区。但值得注意的是拉斯维加斯对宽带/电信基础设施的投资，这是该项目的关键支持部分。在Metro21，匹兹堡卡内基梅隆大学(CMU)的智能城市研究所正在支持数字孪生试点项目，包括由BurcuAkinci和MarioBerges教授领导的HazelwoodGreen的Mill19能源和基础设施系统监测。该项目通过解决与建筑系统运行、提高舒适度、优化能源使用和确定改造机会相关的问题，重点关注持续调试过程。目标是通过使用和采用数字双胞胎，结合电气化，建筑物可以降低运营成本，同时减少温室气体排放。公共和私营部门都需要大量投资以转向减少建筑物的温室气体排放，这将是建筑物向全电力的过渡（这意味着它不仅包括实际建筑物，还包括整个场地，包括分布式活力）。根据CMU建筑学院教授VivianLoftness的说法，挑战在于减少能源负荷，鼓励节能并通过建筑计量跟踪这些数据，因为可能很难知道哪个系统正在使用哪种特定能源以及有多少它。一项重大突破是以15分钟为间隔引入能源数据以及远程访问楼宇自动化系统的能力。在这种情况下，楼宇自动化数据属于楼宇业主且不公开，允许楼宇业主根据性能指标做出实时调整的决策，从而降低能源成本和温室气体排放。Loftness教授表示，她相信宽带提供了绘制建筑物地图并将其与一流表现进行比较的机会，而数字双胞胎可以促进模型建筑物或标准运营和管理协议的创建。美国有望通过应用数字孪生成为减少温室气体排放的领导者，看到案例研究和模型在全国范围内推广将令人兴奋。有一长串项目自称值得IIJA资助。通过在建筑行业利用数字孪生的协作和包容性公私伙伴关系，与这些大型资本投资相关的风险和回报将被共享，以造福包括地球在内的所有人。
