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數字孿生是啥?在建筑領域的應用介紹

隨著新一代信息技術的快速發展與應用,全球工業朝著數字化、網絡化與智能化方向加速發展,數字孿生技術作為工業數字化轉型的技術基礎,備受關注,尤其是在建筑領域,數字孿生技術在智能智能化進程中發揮著重要作用。那么,你了解什么是數字孿生技術嗎?它在建筑領域的具體應用有哪些?本文將具體介紹。

數字孿生

1.數字孿生技術

數字孿生的定義及內涵數字孿生(Digital twin,DT)是一種實現物理系統向信息空間數字化模型映射的關鍵技術,它通過充分利用布置在系統各部分的傳感器,對物理實體進行數據分析與建模,形成多學科、多物理量、多時間尺度、多概率的仿真過程,將物理系統在不同真實場景中的全生命周期過程反映出來,借助于各種高性能傳感器和高速通信數字孿生可以通過集成多維物理實體的數據,輔以數據分析和仿真模擬,近乎實時地呈現物理實體的實際情況,并通過虛實交互接口對物理實體進行控制。數字孿生的基本概念模型主要由三部分組成:

1)物理空間的物理實體;

2)虛擬空間的虛擬實體;

3)虛實之間的連接數據和信息.就數字孿生的概念而言,目前仍沒有被普遍接受的統一定義.數字孿生在發展過程中隨著認知深化,主要經歷了三個階段:

1)數字樣機階段,數字樣機是數字孿生的最初形態,是對機械產品整機或者具有獨立功能的子系統的數字化描述;

2)狹義數字孿生階段,由Grieves教授提出,其定義對象就是產品及產品全生命周期的數字化表征;

3)廣義數字孿生階段,在定義對象方面廣義數字孿生將涉及范圍進行了大規模延伸,從產品擴展到產品之外的更廣泛領域。世界著名咨詢公司Gartner連續三年將數字孿生列為十大技術趨勢之一,其對數字孿生描述為:數字孿生是現實世界實體或系統的數字化表現。因此,數字孿生成為任何信息系統或數字化系統的總稱。

2.數字孿生在建筑領域的應用

數字孿生技術在建筑領域的具體應用

(1)數據采集

真正的數字孿生必須是“多系統的系統”集成,數據采集可以有以下途徑:

·無線傳感器網絡:通常安裝在建筑物中以收集有關溫度、濕度、照明、占用情況和其他因素的數據。無線傳感器的優點是系統擴展更容易,可以根據空間需求的變化靈活地重新放置傳感器,并且安裝更加無縫。

·嵌入式傳感器:用于創建單個設備(例如HVAC單元)或更大系統的數字孿生。嵌入式傳感器將操作數據從設備傳輸到監視系統并由操作員進行遠程控制。智能化的設備均可以實現此功能。

·與其他云服務和數據提供商的集成:數據還可以來自于建筑的外部(例如天氣數據)或從第三方“云到云”集成到數字孿生中。如果系統不直接與本地傳感器網絡通信,而是連接到第三方供應商的云,則建筑物必須從該供應商的云中提取數據。

·數字化的建筑生命周期數據和系統:BIM數據、已連接的智能HVAC系統、數字化的氣動恒溫器、智能插頭和智能電梯控制裝置都可以用來傳送數據和建立數字孿生子。

(2)數據來源

一個常見的應用是對利用信息數據的收集對建筑系統進行建模,其數據來源可以有多種途徑:

·有關建筑物資產和使用人員的數據,如租戶、居住者、建筑物員工、訪客等

·建筑物的建筑數據和樓層平面圖

·HVAC系統、照明、火災,安全和其他環境傳感器的數據

·建筑物管理系統的實時傳感器數據

綜合來看,數字孿生的數據獲取對象基本可以分為三大類,即地點(Places),人員(People)和資產(Assets)。

(3)應用場景

數字孿生技術在建筑領域可以有多種應用場景。

運作方式

建筑物的數字孿生技術為建筑物的管理人員和居住者提供了建筑物集成系統的實時視圖。該構造功能強大,可用于從顯示建筑物健康狀況的儀表平臺到特定應用程序(例如資產和人員跟蹤、運輸和停車狀態以及基于條件而不是固定時間表的建筑物操作)的所有內容。

降低成本

數字孿生技術可以通過幫助預測來避免意外成本,識別系統效率低下的情況以便更好地估計替換零件的時間點,使建筑物能夠維持在高效運營狀態。

預測

數字孿生技術可以將預測算法和人工智能系統所需的所有數據匯總在一起,應用到設備的故障預測和建筑物利用率和優化中去。

能源

數字孿生技術可以通過對建筑物中耗能設備的智能化控制來達成建筑節能減排與能效提升的目的。此外,隨著可再生能源在一次能源供應中占比的不斷提高,電價會在不同時段呈現出較大的差別,例如夜間風力發電或中午太陽能發電時電價較低,因此可以通過控制設備在該時段運行以實現能源開支的節約。

了解系統交互

可以將來自多個系統和對象的數字孿生技術結合起來,以更好地了解它們之間是如何相互影響,尤其是當系統和產品來自不同的供應商時。

安全

數字孿生提供建筑物及其居住者的實時視圖,同時結合了歷史趨勢數據,可用于突出顯示可能預示安全問題的“異?!眲幼骰蚴录?,保障了安全性。

風險緩解

在數字孿生技術上運行仿真模擬可以降低風險,并幫助系統工程師更改升級系統,還可以減少設備的停機時間。

以上梳理了數字孿生的定義及其在建筑領域的具體應用,希望對你有所幫助,如果你想了解更多相關內容,敬請關注三個皮匠報告行業知識欄目。

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