数字孪生智慧园区能源管理系统

前言

今年以来，能源消费总量不断上升，资源需求持续增加，国家发改委印发了《完善能源消费强度和总量双控制度方案》。建筑能耗特别是大型公建的能耗在城市总能耗中占了较大比例，因此如何有效监控和分析建筑能耗，并对大型建筑进行智能化、节能化管理，减少日常运转的能源消耗，已成为各大企业的主要关注点。

Hightopo 应用自主研发的 HT 可视化产品，搭建了轻量化的建筑全集成能源可视化管理系统，通过 2D、3D 等可视化的手段对建筑用能情况进行及时跟踪和有效管理，提升节能工作的管理水平，达到节约能源、供需互动的多种能源耦合目的，实现了对能源的集中监控、管理以及分散控制，包括配电照明、空调、供热、建筑物的供水和排水等。

效果展示

基于 Web 的管理平台，该系统在开发过程中采用模块化思想，即每个模块分离独立开发然后集成，减少循环依赖和耦合。从而统一监管各计量点，优化建筑管理模式。一方面找出低效率运转的设备或对应的楼层区域，另一方面找出异常能耗，降低峰值功耗水平，并根据数据分析给出合理化建议。

基于响应式布局设计，用户可以在不同环境下通过浏览器访问三维可视化系统，具有很强的灵活性，并获得较好的页面体验。

右侧 2D 面板设置了 2 种不同的天气模式，可切换查看不同时段下的场景变化。还设置了 3D 建模写实场景以及线框楼宇两种可切换的风格，在设计上可根据客户以及项目需求进行定制。

系统分析

主界面系统

能源介质以两种方式向用户展示当前介质消耗情况，一种以系统方式划分，一种以空间方式划分，用户再次点击，则分别展示各子系统用能或各设备用能情况。

环境数据可视化

使用无线传感器收集环境变量，包括室内外温度、湿度、CO2 浓度、VOC 浓度、PM2.5 浓度等，并根据天气分类，实现在不同环境中的自我更新，提出光伏、风电等储能优化方案。

当面临暴雨大风等灾害性天气时，管理部门可第一时间下达指令，并采取能源补给对策。

能耗信息可视化

左侧 2D 可视化面板展示关键指标，通过对空调、照明以及特殊渠道的用电统计，对接后台数据实时更新，监测建筑能耗，同时展示对节能减排做出的贡献统计，并基于数据库，给出各类分析报告，为节能优化改造提供可靠依据。

能源管理系统

在宏观使用的场景下，将会更加关注电能与水能的整体数据。面板左上角按钮可点击交互，选中区域会呈现水、电系统架构示意图，帮助业务人员全面的理解用户需求以及业务流程。

供水设备可视化

核心系统通过后台数据接口，实现自动上下架设备，对供、排水系统中所有管线、设备与构筑物进行智能控制管理，并结合 2D 视图进行关键信息查看，全面掌握水务系统设备的运行情况，包括各楼层无线水表、LORA 开关、能效管理平台，保证供水系统安全高效运行。

供电设备可视化

HT 采用自主研发的二三维可视化引擎，对楼宇供电系统进行智能化改造，形成一个自我管理的体系，做到每一处细节均可实时交互与反馈。包含传感器、智能物联网 GPRS/4G/NB-LOT、大数据系统平台设备信息，实现甚至手机端都可随时随地查看的 2D 组态效果。通过搜集相关国家省、市用电限额标准，对全面数据进行汇总，对于超限电状态设备进行实时预警。

光伏储能系统

光伏储能在实际运行过程中容易受到天气、温度、湿度等多重因素的影响，导致光伏功率的间歇性和电网功率的随机波动。Hightopo 通过卫星图、现场取景的方式，进行场景搭建，数字孪生多环境场景下的光伏储能系统。融合储能设备，与环境数据、TN-S 供电系统数据对接，从而给负荷提供持续稳定的功率补给，提高系统工作效率与供电可靠性。

储能信息可视化

场景以科幻线框风格展示，突出储能设备模型。监测各楼层运行的储能设备以及实时功率，结合后台数据的实时更新，形成知识库，需要时释放储存能量。

光伏发电流程可视化

HT 支持 2D 轻量化模型搭建的光伏储能监测场景。结合光伏发电原理与储能模型，对太阳电池板（组件）、控制器和逆变器三大部分以逻辑图形式呈现，帮助管理人员理清光伏发电运作脉络。从而对输出能量平衡调节，全面分析，保障光伏供电可靠性，提升阴雨天停电事故的应急效率。

配电系统

配电流向演示

供电系统一般与主体建筑同时建设，存在着设备老化、安全隐患较多、智能化程度不高等问题。系统以某建筑供电系统为背景，模拟配电设备在楼宇内应用场景。页面初始，以线框风格展示，并通过线条流动方式表达电流从地下配电室传输到各楼层、再到各设备、供电全流程。

地下配电室可视化

配电室是指带有低压负荷的室内配电场所，主要为低压用户配送电能，设有中压进线、配电变压器和低压配电装置。根据楼宇现场的鸟瞰图、CAD 图、设备三视图等资料对地下配电室外观进行高度还原建模，通过 HT 实现可交互的 Web 三维场景，配电室各设备可以响应交互事件，当有跳闸、短路、漏电等情况发生时，可及时发出报警信号，监管人员可实时发现，实时检修，预防火灾等安全事故发生，保障系统功能的正常运行与系统安全。

接线图演示

采用 2D 组态的简化方式实现配电室关键工艺流程上的设备连接。一方面可监控重要设备工作状态，另一方面有助于现场人员调动指挥，为培训、施工、输电线路检测等提供诸多便利。

供水系统

供水流向演示

供水系统是指按一定质量要求供给不同的用水部门所需的蓄水库、水泵、管道和其它工程的综合体。系统采用模块化思想，并具有统一的、全面的地址空间型和信息模型。动态线条代表蓄水池中的水由给水管道供水的全流程。

供水泵房可视化

可将 CAD 图纸导入 HT 系统，快速搭建三维场景，等比例还原二次供水泵房。实现对供水流量、水泵频率、进出口压力以及水质的浊度、pH 值、余氯等统一管理，满足了用户对水质、水量和水压的需求，解决供水系统在实际运行中由于需水量变化、事故停泵等问题，保证商场和企业等正常营业。

空调系统

水蓄冷控制流程演示

水蓄冷技术是将夜间电网多余的谷段电力与水的显热相结合来蓄冷，并在白天用电高峰时段使用蓄藏的低温冷冻水提供空调用冷。系统融合后台图表数据，并应用 HT for Web 产品上的 Web 组态，搭建 2D 组态的蓄冷工艺流程，展示可视化系统数据的监控和维护实现，节约设备投入，实现“小马拉大车”。

供冷流向演示

红色动态线条展示水蓄冷系统功能线路，融合电力线路载波技术，搭建功能动态实况。实现应急功能，提高空调系统的可靠性，上班前启动时间短，只需 10 到 15 分钟即可达到所需温度。空调用冷在实际的“谷制峰用”中，节省大量的空调电费，降低工厂的生产成本。

水位演示

利用云计算、互联网、GIS 等技术，远程在线监测水位、水流速度、负载流速率、冷却塔能耗等参数，以取得水位变化的完整变化规律，并转化成电信号传给计算机，尽可能地减少各种设备的装机容量，提高主机效率，充分利用蓄冷装置的优势，减少系统的能耗。

照明系统

设计师通过 3D 软件建模，并通过 HT 解析 obj 与 mtl 文件生成 3D 室内照明场景，结合智慧园区可视化平台可以做到根据天气实时调节照明的时间和亮度，按住鼠标左键可进行平移翻转场景，从而调整视角，鼠标滚轮缩放大小，更清晰的展现照明问题空间位置，方便工作人员处理照明设备的维修。

客控系统

HT 可视化技术采用 B/S 架构，酒店工作人员可通过智能手机或 PC、Pad 打开浏览器，随时访问客房状态以及设备情况等，减少管理上的漏洞，提高客房收入。

安全信息可视化

在酒店快速发展的同时，越来越复杂的经营环境，也带来了一系列安全问题。基于 UWB 定位基站，系统对接移动门禁等设备的预警信息和设备功能，能立即向工作人员发出警告信息，工作人员可根据系统迅速定位诊断，及时上门提醒顾客关好门户，防止安全隐患发生。

节能监控可视化

利用系统提供的智能算法，可自动给出各个空调的最佳功率，保障客户舒适体感的同时，优化空调气流，达到降低能耗，有效制冷制热的科学应用。

客房数据可视化

结合完善的预定功能，该系统可防止满房重订的情况，为保证时刻对客房进行卫生、安全监管，可将 CAD 图纸导入 HT 平台，连接后台数据接口，根据酒店人员位置坐标，进行卫生、故障等同步动态更新。触发故障预警，系统能立即以告警形式通知前台工作人员，迅速安排人员进行协助打扫，修复客房故障。

实现价值

为绿色制造作出新贡献

太阳能作为可再生能源，具有消耗后可获得恢复补充、不产生或极少产生污染物的优点。Hightopo 通过智能化、可视化手段，进一步发挥能源优势，构建绿色制造体系，推动传统产业质量变革、效率变革、动力变革，为能源发展全局和绿色构造做出贡献。

全线节能

全集成能源管理系统可全面采集供电、照明、空调和供水等各专业的能耗数据，让能耗直观可视、清晰透明，也便于分类统计。使全运营管理人员对楼宇耗能情况掌握更加全面及时，确保系统可以运行在最佳节能状态，获得节能收益。

总结

图扑软件作为国内领先的可视化管理平台，以整体设计为核心，以能量监测和管理为手段，为现代楼宇提供了一套整体楼宇节能从诊断到改造的整体方案。随着国家对于新建建筑和既有建筑节能要求的进一步提高，力争将先进技术广泛应用于我国大型公共建筑、体育场馆、酒店、校园、医院等领域。助力双碳目标，彰显责任担当。

更多行业应用实例可以参考图扑软件官网案例链接：https://www.hightopo.com/demo...