AIoT 数字孪生应用场景实例

深耕于能源行业是响应国家“双碳”政策的一个明确方向，包括构建新型电力系统，以及将原始电力系统向能源互联网侧升级。在能源行业场景中，包含产能、输能、储能、用能等多个工作节点，而更深入的是在所有工作流程中都存在设备类型冗杂、技术体系庞杂、业务结构复杂等问题，整体来说，当前的能源行业的管理管控具有一些包括随机性大、不确定性高、动态变化频繁、人工管理效率低、成本不可控等痛点，传统机理模型分析和优化控制方法已经难以满足能源互联网规划设计、监测分析和运行优化的要求。

针对以上提到的种种问题，是否可以找寻一类技术或手段来解决呢？答案是肯定的，数字孪生技术便是一个成熟的方案，简单来说数字孪生技术是 AIOT技术与可视化技术的结合，通过本身所具备的数据驱动、数据处理、数据仿真等能力，补充了态势预测、参数辨识、非线性拟合等一些方面上的缺陷，最终为机理模型提供复杂的评估环境以及海量的模拟实验数据。通过以上描述，数字孪生系统可以实现能源行业的管理管控真正从物理实体中实时完整地映射到虚拟空间中，通过智能实体开展仿真、计算、分析及决策等对物理系统进行反馈优化，最终实现可再生能源的高比例消纳及能源利用效率的提升，帮助能源系统实现低碳、清洁、高效、经济运行，助力建成以新能源为主体的新型电力系统，促进“碳达峰、碳中和”目标实现。

数字孪生技术通过结合 AIOT、网络和人工智能等技术使得智慧能源行业变得数字化、网络化、智能化，通过有效利用数据的双向流动与融合共享特点将能源物理系统实时完整映射为数据和算法定义的数字系统，实现电力系统各个环节网架、设备、人员的万物互联、人机交互，促进能源行业的全面感知、泛在互联、信息融合和智能应用。

数字孪生在能源行业中的具体应用场景实例如图1所示，包括：

能流图监控：数字孪生技术通过数据挖掘和AI0T技术为数据赋能，并结合可视化技术对现实厂区进行数字化建模，能够直观、定量地展示能源供应、转换和使用数量的全貌，而且可以揭示各个环节的能源利用效率水平，便于为后续进行对比、调优提供数据支持。

智能辅助决策：以数据采集、信息处理、模拟仿真等技术为基础，结合行业内能源算法，构建模型库与方法体系，提供能源数据的智能分析与预测，帮助客户实现数字化管理、智能化预测并合理制订决策调度方案。

能源调度：通过对能源的产生、传输与分配（能源网络）、转换、存储、消费等环节进行有机协调与优化，形成能源产供销一体化系统。

   

图1 AIoT 智慧能源场景示意图

未来，电力物联网将有效提升系统可观、可测、可控能力，加快电网信息采集、感知、处理、应用等全环节数字化、智能化能力，成为连接全社会用户、各环节设备的物联体系，为打造数字孪生电网，推进电网向能源互联网升级提供关键技术支撑，助力构建新型电力系统，推进“双碳”目标的实现。

智慧园区

园区作为城市的基本单元，已经成为全球一流城市迈向智慧城市的“试验场”，扮演着领航者的角色。英国、新加坡、加拿大等国都在积极尝试开展智慧园区建设，践行要素创新、绿色低碳、敏捷感知、以人为本、实用至上等核心发展理念，并取得良好的经济和社会效益。

数字孪生技术在智慧园区的应用首先体现在能耗管理应用方面，包括实现水、电、燃气等能耗设备的数据采集和数据分析，便于更好地实现能耗优化管理。以产业型智慧园区（软件园）为例，通过数字孪生技术构建全生命周期的智慧园区场景，帮助园区内各企业在实际工作生产中，不仅能对各类能耗进行实时的、定期的统计分析，同时也可根据历史消耗情况在虚拟环境中进行仿真、测试和优化，最终实现帮助各企业甚至整个园区的节能减排的目的。

另外，在生活类园区（物业小区）中，应用数字孪生、AIOT等技术实现园区内的人员位置信息感知以及安防感知。通过物联网定位设备的接入以及园区可视化场景的构建，将整个园区映射到数字化的孪生园区系统中，实现包括安保人员定位、夜间巡检、访客进入、陌生人入侵等在内的各类园区生活场景的监控与感知，通过在线方式完成过往人为手动操作的工作，更高效率完成了各项工作内容的同时，也更高限度地提供安全保障。

数字孪生园区建设，让社区物理世界数据真实可见。通过数字孪生与物联网技术的全融合有效解决了管理可视化、服务可视化、运营可视化。同时利用仿真推演，在园区灾害事件应急管理中，对应急仿真进行可视化推演指导，为园区的运营服务提供了高效高质的应用环境。

综上所述，通过应用数字孪生技术，智慧园区场景下各设备的数据信息可在数字孪生系统中呈现，包括设备实时上报数据、设备故障告警数据、设备历史统计数据等，可基于此来更直观地进行管理与管控，同时也能为保障园区的和谐稳定提供远程诊断和运维支撑。智慧园区系统多业务协同，使智慧园区未来的发展将更智能化和数字化，将会为实现更广阔的智慧城市目标发挥重要作用。如图2所示为 AIoT 智慧园区场景示意图。

     

图2 AIoT 智慧园区场景示意图