数字孪生在中学校园能耗管控的应用

为了进一步动员全社会积极参与节能减排工作，国家发展改革等有关部门印发了《“十三五”节能减排综合工作方案》。其中，"节能减排学校行动"更是"节能减排综合工作方案"的

重要组成部分。

同时，国家标准化管理发布的《智慧校园总体框架》已正式实施，框架对智慧校园建设提出了新的要求，实现智能感知、智能控制、智能管理是未来智慧教育发展的大方向。

某中学教室、办公室、会议室、机房、操场、图书馆共有200多间，为积极响应国家号召，校方希望分析校园能耗问题，努力寻找能降低校园能耗的解决方案。

经过与校方总务的沟通以及对学校的能耗调研，我公司根据多年的经验，为校方提供一套数字孪生的能耗管理方案。

一、现状

关于能耗浪费，经过调研存在以下现象：

1.各种设备繁多：几十种用电设备，难以统一管控；

2.使用人员复杂：设备时开时关，有时甚至忘了关；

3.管控策略缺乏：管理模式单一，基本依靠人工；

4.用电无法统计：难以统一分析统计，只能依靠几个电表。

二、解决方案

1、3D建模

利用数字孪生、3D可视化、大数据和AI等信息技术创建数字孪生校园，将校园的环境、设备等要素及运行状态以1：1模拟还原在网络世界，结合PC端、手机端交互式呈现，实现校园各类设备运行的可监测、可控制，减少不必要的浪费，到达节能减排的目标。

通过校园的实景建模，可360度展示校园的原貌，实现校园楼层信息可视化，场景真实细腻，具体楼层可精细化到内部空间布局，通过大数据分析与自定义展现，让校园各楼宇内外信息一目了然。

同时，建好的3D模型可以联动更多的数据，比如安防系统、班级状态、班级的人数、成绩等。2、物联数据采集

通过WIFI覆盖，采用远传电表将教室、办公室、会议室、机房、操场、图书馆等多个区域的灯光、电器设备、空调用电进行采集，感知校园能耗动态，同时发现异常并可以进行反向控制。

本项目一期的感知的主要设备为灯光、各类用电设备、空调设备。

通过3D可视化技术融合了校园各区域采集来的感知数据，实现设备远程控制与能耗感知，打造一个智能能耗平台。

3、数据展示

显示终端：支持PC端和移动客户端显示。

三、实现功能

1、区域能耗监测

 在3D模型图上，通过鼠标移动可以看到各栋建筑的信息和总体能耗状况，点击进入之后可以看到该栋建筑内各区域的详细能耗状况。

系统为用户提供以下区域信息：

 综合能耗信息，包括环境参数、实时负荷、日/月/年能耗量、能耗组成饼图、能效指标、能耗费用。

能效指标包括：能耗密度（单位面积能耗密度、单位营业收入能耗密度、人均能耗）、能耗趋势曲线、能耗报告、日需量统计、偏差分析以及相对于历史数据的对比等。

 2、设备管理

系统对各重要电器设备进行集中管理，用户可以从系统获取各重要机电设备的名称、安装位置、额定参数、运行时间、运行效率等信息，同时生成相应的分析图表。

3、能耗分析

系统可对历史年/月/日或时段的各类能耗数据在物理空间、分类分项、设备等维度上进行分析。通过图形工具、数值列表工具、联机分析工具（OLAP），用户可以轻松寻找能耗漏洞和节能空间，如夜间非正常使用负荷、同类型区域能耗超需求使用、运行效率低下设备等。