在這個日新月異的科技時代,3D技術(shù)猶如一股強勁的颶風,正以前所未有的速度改變著我們的生產(chǎn)與生活。越來越多的互聯(lián)網(wǎng)應用開始以3D的方式呈現(xiàn)給用戶,包括網(wǎng)絡(luò)視訊、電子閱讀、網(wǎng)絡(luò)游戲、虛擬社區(qū)、電子商務、遠程教育等。甚至對于智慧能源管理行業(yè),3D互聯(lián)網(wǎng)也為能耗監(jiān)管與節(jié)約做出了巨大貢獻。
作為智慧能源管理行業(yè)的先行者,廣元科技始終站在低碳賦能技術(shù)前沿,不斷探索與實踐,在3D選型領(lǐng)域積累了豐富的經(jīng)驗,并取得了令人矚目的成果。
一、3D技術(shù)在能源管理行業(yè)的應用
目前,能源管理大多應用在大型工廠、園區(qū)、建筑中,由于計量單位多,分類復雜,有一定閱覽難度,對管理人員的管理水平要求高。許多企業(yè)希望能借助數(shù)字孿生技術(shù),對園區(qū)內(nèi)用能設(shè)備及管網(wǎng)系統(tǒng)以3D建模的形式在能源管理系統(tǒng)當中體現(xiàn)出來,方便用戶遠程實時了解園區(qū)生產(chǎn)運行狀態(tài),將能源實時消耗情況在互聯(lián)網(wǎng)上進行展示,特殊化、個性化、真實化的生產(chǎn)運行展示被大多數(shù)大型企業(yè)納入能源管理范疇中。只有看到能,看清能,才能更好地管理能,節(jié)約能。
廣元科技在了解到用戶需求后,引入3D建模及數(shù)字孿生技術(shù),對已搭建的能源管理系統(tǒng)進行智慧模塊升級,升級后智慧能源管理系統(tǒng)可利用實時數(shù)據(jù)對企業(yè)能源消耗進行優(yōu)化,打造可提高企業(yè)整體能源績效的軟件平臺。借助3D建模技術(shù),來自各種傳感器和設(shè)備的實時能源數(shù)據(jù)可全自動輸入到現(xiàn)有的BIM模型,并向用戶提供園區(qū)能源消耗全面視圖。管理人員可根據(jù)可視化大屏信息實時監(jiān)控能源使用情況、識別異常情況,并做出明智的決策,以優(yōu)化能源效率、減少浪費和成本。
將3D建模技術(shù)與智慧能源管理系統(tǒng)相結(jié)合,可以更好地監(jiān)測和控制能源消耗。3D模型提供有關(guān)能源使用情況的實時數(shù)據(jù),從而幫助用戶深入了解需要優(yōu)化的領(lǐng)域。通過識別能源效率并根據(jù)用能情況做出數(shù)據(jù)驅(qū)動等決策,用戶可顯著減少環(huán)境足跡和能源成本。
二、基于數(shù)字孿生技術(shù)的智慧能源虛擬模型
數(shù)字孿生技術(shù)充分利用精細化物理模型、智能傳感器數(shù)據(jù)、運維歷史等數(shù)據(jù),集成電、磁、熱、流體等多學科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程,在虛擬空間中完成對智慧能源系統(tǒng)的映射;數(shù)字孿生實例反映對應智能設(shè)備的全生命周期過程,能夠?qū)崟r更新與動態(tài)演化,進而實現(xiàn)對智慧能源系統(tǒng)的真實映射。
應用虛擬現(xiàn)實(VR)、增強現(xiàn)實(AR)以及混合現(xiàn)實(MR)的 3R 技術(shù),數(shù)字孿生技術(shù)可建立可視化程度極高的智慧能源系統(tǒng)虛擬模型,提升可視化展示效果。利用計算機生成視、聽、嗅等感官信號,將現(xiàn)實與虛擬的信息融為一體,增強用戶在虛擬世界中的體驗感和參與感,輔助技術(shù)人員更為直觀、高效地洞悉用能設(shè)備當前運行信息和用能聯(lián)系。
基于數(shù)字孿生的智慧能源系統(tǒng)虛擬模型不再僅僅是傳統(tǒng)的平面式展示或簡單三維展示,而是實現(xiàn)用戶與模型之間的實時深度交互。利用語音、姿態(tài)、視覺追蹤等技術(shù),建立用戶與智能設(shè)備之間的通道,實現(xiàn)多通道交互體系來進行精準交互,以支持對電力網(wǎng)、燃氣網(wǎng)、熱力網(wǎng)、交通網(wǎng)、供水網(wǎng)等多能耦合的能源系統(tǒng)的高效精準控制和交互。
整體來看,數(shù)字孿生既不是對物理系統(tǒng)進行單純的數(shù)值模擬仿真,也不是進行常規(guī)的狀態(tài)感知,更不是僅僅進行簡單的 AI、機器學習等數(shù)據(jù)分析,而是將這三方面的技術(shù)都有機整合于其中。數(shù)字孿生對能源系統(tǒng)進行數(shù)字化建模,并在數(shù)字空間與物理空間實現(xiàn)信息交互;首先應用完整信息和明確機理預測未來用能情況,再發(fā)展到基于不完全信息和不確定性機理推測未來,最終實現(xiàn)能源系統(tǒng)的數(shù)字孿生體之間共享智慧、共同進化的孿生共智狀態(tài)。
三、3D技術(shù)在能源管理當中的應用
目前,北京廣元運用數(shù)字孿生技術(shù)搭建出來的3D智慧化能源管理系統(tǒng)主要能幫助用戶實現(xiàn)以下功能:
(一)場景切換
對3D搭建出來的園區(qū)模型,系統(tǒng)不僅可完成晝、夜切換,同時還支持對晴天、雨天、雪天、多云、雷雨、霧霾、暴雪等天氣進行修改。幫助企業(yè)快速了解在不同天氣下的園區(qū)能源使用情況。
(二)能源站高亮
系統(tǒng)內(nèi)的3D建模系統(tǒng)除對園區(qū)環(huán)境進行模擬外,還可對園區(qū)內(nèi)能源站及能源流向情況進行模擬。當用戶查看能源流向時,系統(tǒng)將自動將建筑切換為透明模式,同時對能源站進行高亮描邊突出,同時對能源站之間的能源冷熱流動進行突出顯示。
(三)能源巡游
根據(jù)企業(yè)需求,系統(tǒng)可定制能源巡游路線,企業(yè)管理人員可通過已設(shè)定巡游路線對企業(yè)用能設(shè)備進行監(jiān)控管理,設(shè)備參數(shù)直接放入3D場景中,巡游路線可以通過滑條進行進度控制,可以前進/后退到具體位置。此外,用戶還可從定制巡游路線切換為鍵盤操控效果(WASD控制前進后退,鼠標左鍵可以控制視角方向)。
(四)生產(chǎn)環(huán)境模擬
借助數(shù)字孿生3D模擬技術(shù),系統(tǒng)可對企業(yè)或工廠內(nèi)生產(chǎn)環(huán)境進行模擬,對生產(chǎn)流程的全生命周期進行實時監(jiān)控,幫助管理人員遠程監(jiān)管生產(chǎn)流程。以北大荒能源數(shù)字化工廠項目為例,系統(tǒng)借助數(shù)字孿生技術(shù),打造透明、真實的數(shù)字車間,從原材料倉儲,到清洗、去石、蒸汽、去皮、千刷、質(zhì)檢、稱重、切削、漂燙、冷卻、蒸煮、干燥、包裝,全方位監(jiān)控。幫助用戶數(shù)字化智能管理企業(yè)用能狀況,快速獲取生產(chǎn)信息,節(jié)省人力成本約80%。