智慧楼宇数字孪生方案-建筑数字孪生解决方案

发布时间:2022-12-06

编辑人:灵图互动

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就建筑的全生命周期而言,运维阶段所占比例达 55%-75%,复杂的系统往往具有高昂的运维成本,运维管理控制之重要性不言而喻。目前,建筑运维管理阶段所面临的主要难题有:(1)数据采集不全、数据各自为阵的数据孤岛现象严重;(2)系统的集成度低,缺乏统一、有效的运行维护处理中心平台;(3)能源浪费现象严重、能耗巨大,不符合绿色建筑要求,未形成有效的能耗管理系统;(4)当前建筑的运维模式是被动式的,往往问题出现后才处理,缺乏主动的故障预测和健康管理系统;(5)安全性较低、缺乏对突发事件的处理能力且运维效率低下,不能使各个系统协调配合达到要素配置最优等。

在此背景下,随着数字孪生技术的发展以及应用,为上述问题的解决提供了行之有效的途径,智慧楼宇数字孪生方案采用数字孪生技术对楼宇全要素进行1:1数字化建模,集成融合现有的多源数据,通过数字孪生虚拟模型与楼宇实体进行相关信息的叠加与实时交互,基于运维的历史数据、实时数据、仿真数据等,虚拟模型对实体要素的状态进行分析、评估和预测。楼宇数字孪生系统对初始运维方案进行修正与优化,同时下达管控指令至楼宇实体,相关要素严格遵照指令进行调整并实时将运行数据真实反映至数字孪生系统。当实时数据与指令发生矛盾时,数字孪生系统将再次对运维方案进行修正并重复上述程序,经过数次迭代,最终实现对实体要素的最优配置。该运维阶段产生的相关数据将录入孪生数据库,与现有数据进行融合后作为后续运维的驱动,可对实体要素进行管控和优化。

智慧楼宇数字孪生方案

智慧楼宇数字孪生智慧运维平台功能如下:

1. 能耗管理

智慧楼宇数字孪生系统的能耗管理模块可对楼宇运维过程中水、电、热、气等能源消耗进行监测、分析、控制和优化,针对能源消耗量巨大、能源利用率低、能源的有限性等问题对能源进行精细化管理,实现能耗最优管控。根据相关设备收集到的高保真实时数据,虚拟模型对楼宇实体运维状态进行模拟、仿真和预测,通过虚实之间的实时交互,运维方案得以进行动态调整和优化,实现对实体中相关能耗设备的控制。以地源热泵空调子系统为例,通常人体对湿度、温度及室内空气质量是有存在舒适感知区间的,一成不变的能耗支出并不能带来很好的舒适感。依托能耗管理功能可对楼宇内部相关设备的运行效率、温度、CO2浓度等进行实时监测,同时根据实时数据动态调整地源热泵空调子系统相关参数,控制风、热等的排出量。

智慧楼宇数字孪生方案的能耗管理模块

2. 故障预测与健康管理

智慧楼宇数字孪生系统的故障预测与健康管理模块利用各类传感器和监测设备对数据进行采集和处理,对设备健康状况进行评估并对其做出预测,针对建筑运维模式被动、设备状态难以把握等问题,实现由传统低效率的事后维修到高效率的事前保养、维护等转变,从而提高设备寿命和促进其健康运行。楼宇中难以监测到的隐蔽工程将彻底展现在视野下,各个设备都将实现全生命周期数字化管控。

智慧楼宇数字孪生方案故障预测与健康管理

3. 消防安全管理

安全是智慧建筑所应具备的最基础也是最重要的功能。以消防安全为例,建筑实体通过物联网技术和传感器设备(烟感、温感)可组装智能报警装置和喷淋装置,根据事先设定的报警程序,当传感器感受到高于常规值的温度、烟雾时,相关数据会实时传输至虚拟模型进行模拟和仿真,数字孪生系统对运维方案和相关要素进行调整和调动。在下达指令控制楼宇实体做出反应的同时,根据实体反映的实时数据,数字孪生虚拟模型不断对其进行模拟、仿真和优化,数字孪生系统对应对方案作出动态调整直至消除危险。楼宇中发生火灾时,若火情处于萌芽状态,运维平台会迅速启动喷淋装置灭之;若发生爆炸造成火势突发蔓延,在启动消防警报鸣笛的同时,楼宇将进入应急状态,相应的后备电源、喷淋装置、安全电梯、紧急通道等设施均会在运维平台的调度下协调运作,确保人身安全、建筑安全。

智慧楼宇数字孪生方案实现了建筑的智能化、智慧化管理,对于楼宇的节能降耗、安全性能和系统运行有效性的提高以及可视化展示等方面具有积极的意义。


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