Comment Mettre En œuvre Des Jumeaux Numériques Pour Les Bâtiments Intelligents ? Analyse Complète Des Liens Clés

Avec le développement rapide de la technologie de l'Internet des objets, le développement rapide de la technologie du Big Data et le développement rapide de la technologie de l'intelligence artificielle, le développement des bâtiments intelligents est passé du concept à la pratique. Le jumeau numérique est la technologie de base pour parvenir à l’intelligence des bâtiments. Ceci est réalisé en construisant une cartographie virtuelle du bâtiment physique. Une surveillance visuelle de l'ensemble du cycle de vie du bâtiment peut être réalisée, une analyse de simulation peut être réalisée et un contrôle optimisé peut être réalisé. Cet article explorera en profondeur les aspects clés et la valeur pratique de la mise en œuvre du jumeau numérique des bâtiments intelligents.

Quelles préparations préalables sont nécessaires pour mettre en œuvre des jumeaux numériques ?

Tout projet de jumeau numérique réussi commence par une vision claire. Les propriétaires de bâtiments et les équipes de mise en œuvre doivent d'abord clarifier les problèmes spécifiques qu'ils souhaitent résoudre à l'aide des jumeaux numériques, qu'il s'agisse d'améliorer l'efficacité énergétique, d'optimiser l'utilisation de l'espace ou de renforcer la gestion de la sécurité. Les objectifs sont différents, et les points de collecte de données ultérieurs et les exigences de précision du modèle seront complètement différents.

Deuxièmement, il est nécessaire de procéder à une évaluation complète de l’infrastructure des bâtiments existants. La rénovation intelligente des bâtiments anciens se heurte souvent à des difficultés telles qu'un déploiement difficile des capteurs et un manque de couverture réseau. Toutefois, les nouveaux bâtiments peuvent réserver des interfaces et des canalisations dès la phase de conception. L'équipe doit mener des enquêtes sur place pour comprendre la structure du bâtiment et les systèmes existants avant de formuler un plan de mise en œuvre réalisable.

Comment créer des modèles numériques précis de bâtiments

La base est le jumeau numérique, la construction d’un modèle numérique précis. Ce n'est pas aussi simple qu'une simple modélisation tridimensionnelle, mais nécessite également l'intégration de données de modèles d'informations sur le bâtiment couvrant des informations statiques telles que la géométrie du bâtiment, les propriétés des matériaux, les paramètres de l'équipement, etc. La technologie de numérisation laser et de photogrammétrie peut obtenir rapidement des données de nuages ​​de points sur les bâtiments pour construire des modèles tridimensionnels de haute précision d'anciens bâtiments.

Pour les nouveaux bâtiments, la maquette BIM en phase de conception peut être directement transformée en cadre de base du jumeau numérique. Cependant, il convient de noter que les modèles BIM contiennent souvent trop de détails de conception et doivent être simplifiés et optimisés en fonction des besoins réels de suivi. Le modèle doit être hiérarchique et gradué, non seulement pour montrer l'état de fonctionnement global du bâtiment, mais également pour pouvoir localiser rapidement des équipements et des capteurs spécifiques.

Comment choisir les principaux capteurs IoT

La sélection des capteurs détermine directement la qualité et les dimensions de la collecte des données. Le suivi de la consommation énergétique des bâtiments nécessite le déploiement de compteurs d’électricité et de compteurs d’eau intelligents. La surveillance de l'environnement nécessite des capteurs de température, d'humidité, de lumière et de dioxyde de carbone. La surveillance de l’état de fonctionnement des équipements nécessite des capteurs de vibrations, de température et de courant. Le principe de sélection est d'en utiliser suffisamment pour éviter la redondance des données causée par une collecte excessive.

Comme expliqué ci-dessous, en termes de capteurs, l’emplacement de l’implantation est également extrêmement critique. Dans le même espace, la différence entre la température et l'humidité près de la fenêtre et la température et l'humidité loin de la fenêtre peut être très grande, la disposition doit donc être raisonnablement aménagée en fonction de l'objectif de la surveillance. Bien que les réseaux de capteurs sans fil soient flexibles dans leur déploiement, les problèmes de couverture du signal et de durée de vie de la batterie doivent être pris en compte, tandis que les capteurs filaires nécessitent une planification préalable des pipelines pendant la phase de décoration.

Quels sont les défis liés à l’intégration et au traitement des données ?

Dans les bâtiments intelligents, les différents sous-systèmes internes proviennent souvent de fournisseurs différents, et les protocoles de communication et formats de données sont différents les uns des autres. Le système CVC peut utiliser le protocole, le système d'éclairage peut utiliser le protocole DALI et le système de sécurité peut utiliser un autre protocole privé. Pour parvenir à une connectivité des données entre ces systèmes hétérogènes, il est nécessaire de déployer une passerelle de conversion de protocole ou un centre de données unifié.

Même le nettoyage et le prétraitement des données ne peuvent être ignorés. Les pannes de capteurs et les fluctuations du réseau peuvent entraîner des anomalies de données ou des données manquantes. Un mécanisme complet de contrôle de la qualité des données doit donc être établi. Le flux de données en temps réel doit être filtré, dédupliqué et complété avant de pouvoir être saisi dans le modèle numérique, tandis que les données historiques doivent être stockées et gérées à l'aide d'une base de données de séries chronologiques unifiée.

Comment utiliser les jumeaux numériques pour optimiser l'efficacité énergétique

La valeur la plus directe des jumeaux numériques réside dans la gestion de l’efficacité énergétique des bâtiments. En simulant différentes stratégies de fonctionnement dans des modèles virtuels, des solutions de contrôle optimales peuvent être trouvées sans affecter le confort du bâtiment réel. Par exemple, sur la base du modèle de prévision de la densité de population, les paramètres de fonctionnement des systèmes de climatisation et d'air frais peuvent être pré-ajustés sur la base du modèle de prévision de la densité de population, ce qui peut garantir le confort et éviter le gaspillage d'énergie.

Un autre scénario d’application important est la prédiction et le diagnostic des pannes. Lorsque les données d'exploitation réelles s'écartent de la valeur théorique du modèle numérique, celui-ci peut automatiquement émettre des alertes précoces en cas de panne potentielle de l'équipement. Le personnel de maintenance peut visualiser l'emplacement précis et les paramètres associés de l'équipement défectueux dans l'environnement virtuel, préparer les outils et les pièces de rechange à l'avance et réduire considérablement le temps de dépannage !

Comment garantir la sécurité des données dans les systèmes de jumeaux numériques

Le système de jumeau numérique rassemble toutes sortes de données sensibles du bâtiment. Ces données couvrent les trajectoires d’activité du personnel, les paramètres de fonctionnement des équipements, etc. Une fois ces données divulguées, elles peuvent entraîner de graves risques de sécurité. Par conséquent, un système de protection de sécurité complet doit être construit à partir de la couche réseau, un système de protection de sécurité complet doit être construit à partir de la couche de données et un système de protection de sécurité complet doit être construit à partir de la couche application. Les données importantes doivent être cryptées pour la transmission, les données importantes doivent être cryptées pour le stockage et les autorisations d'accès doivent être strictement classifiées.

Un mécanisme complet de sauvegarde des données et un mécanisme de reprise après sinistre doivent être établis simultanément. Une fois le système de jumeau numérique paralysé, cela peut provoquer des pannes de contrôle du bâtiment, entraînant de lourdes pertes. Les instructions de contrôle clés doivent conserver les interfaces de fonctionnement manuel. Le cloud doit être sauvegardé de manière synchrone en temps réel, et le cloud local doit également être sauvegardé de manière synchrone en temps réel pour garantir que le système puisse réaliser une récupération rapide dans des situations extrêmes.

Pensez-vous que dans le processus de mise en œuvre du jumeau numérique des bâtiments intelligents, la difficulté la plus importante réside dans l'intégration des données dans le domaine technique, ou dans la collaboration interdépartementale dans le domaine de la gestion ? N'hésitez pas à partager votre point de vue dans la zone de commentaires, à aimer et à transmettre cet article afin que davantage de pairs puissent rejoindre la discussion.