CN113285974A - 一种基于数字孪生技术的企业碳排放监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于物联技术领域，具体涉及一种基于数字孪生技术的企业碳排放监控系统，包括感知层，包括采集终端，所述采集终端基于边缘计算技术实时采集小微园中传感器的传感数据及能量表的综合能源数据；传输层，用于实时传输传感数据及综合能源数据；应用层，用于根据小微园的实际场景，利用数字孪生技术建立实景空间孪生模型，对传输传感数据及综合能源数据进行可视化处理，并计算得到碳排放量，再结合实景空间孪生模型进行实时显示。本发明通过感知层基于边缘计算技术采集传感器的传感数据及能量表的综合能源数据，通过传输层实时传输；通过应用层根据小微园的实际场景，利用数字孪生技术建立实景空间孪生模型，进行可视化处理、分析、实时显示。
Description
技术领域
本发明属于物联技术领域，具体涉及一种基于数字孪生技术的企业碳排放监控系统。
背景技术
近年来新能源、微电网等一批配网新技术的出现给配网带来很多新的问题，特别是电动汽车充电站、智能楼宇、船舶岸电、轨道交通、大数据云计算中心等大型新型用电体的出现对能源类型需求以及电网运营管理提出了新的要求，同时受到节能减排等一系列政策应用，大量工业企业针对其自身用能特点开展节能工作，对小微园能源供给有了多样化的需求，综合能源服务迎来了一个快速发展的时代机遇期，受到了广泛的关注。
伴随物联网、大数据技术，尤其是低功耗广域物联网技术的兴起，借助新兴技术，综合能源管控和综合能源精细化管理成为必然趋势。现有小微园在综合能源服务上存在感知信息不共享、数据采集难、难共享共用和智能管控等难题，迫切需要应用互联网思维和高效能边缘计算等技术手段，建设智慧物联体系。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出一种基于数字孪生技术的企业碳排放监控系统。
一种基于数字孪生技术的企业碳排放监控系统，包括：
感知层，包括采集终端，所述采集终端基于边缘计算技术实时采集小微园中传感器的传感数据及能量表的综合能源数据；
传输层，用于实时传输传感数据及综合能源数据；
应用层，用于根据小微园的实际场景，利用数字孪生技术建立实景空间孪生模型，对传输传感数据及综合能源数据进行可视化处理，并计算得到碳排放量，再结合实景空间孪生模型进行实时显示。
优选的，所述采集终端通过无线专网、ZigBee、Wifi、RS485中的一种或多种连接方式与箱式变电站连接。
优选的，所述采集终端通过无线专网、ZigBee、Wifi、RS485中的一种或多种连接方式与传感器或能量表连接。
优选的，所述应用层包括：
数据库管理层，用于保存、处理系统中的传输传感数据及综合能源数据；
支持层，对算法进行组合形成新业务所需的算法；
公共组件层，用于提供应用组件和应用程序；
用户层，用于根据小微园的实际场景，利用数字孪生技术建立实景空间孪生模型，对传输传感数据及综合能源数据进行可视化处理及分析，并结合实景空间孪生模型进行实时显示。
优选的，所述数据库管理层包括：
数据连接模块，用于接收传输传感数据及综合能源数据；
数据管理模块，用于传输传感数据及综合能源数据的推送入库、数据计算；
缓存管理模块，用于对接收的传输传感数据及综合能源数据缓存；
数据存储模块，用于对传输传感数据及综合能源数据进行存储。
优选的，所述支持层包括SoTower、应用服务、BI以及同一全新管理。
优选的，所述公共组件层包括：
数据校验模块，用于传输传感数据及综合能源数据的校验；
报表组件模块，用于通过报表组件生成报表；
流程管理模块，用于对流程进行管理。
优选的，所述用户层包括：
用电指标分析模块，用于根据综合能源数据计算用电能耗，并判断用电能耗是否大于对应的用电指标值；
能耗分析模块，用于根据综合能源数据计算各类能源的能耗，并计算各类能源的能耗所占总能耗的比例；
能效评估分析模块，用于根据传感数据计算得到碳排放量，对碳排放量进行趋势预演，预测其2030年前能否完成“碳达峰”。
本发明采用的技术方案，具有如下有益效果：
通过感知层基于边缘计算技术实时采集小微园中传感器的传感数据及能量表的综合能源数据，通过传输层实时传输传感数据及综合能源数据；通过应用层根据小微园的实际场景，利用数字孪生技术建立实景空间孪生模型，对传输传感数据及综合能源数据进行可视化处理，并计算得到碳排放量，再结合实景空间孪生模型进行实时显示。
本发明的具体技术方案及其有益效果将会在下面的具体实施方式中结合附图进行详细的说明。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：
图1为本发明实施例一种基于数字孪生技术的企业碳排放监控系统的框架示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
数字孪生技术是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。数字孪生技术以数字化方式为物理对象创建虚拟模型，来模拟其在现实环境中的行为。通过搭建整合制造流程的数字孪生生产系统，能实现从产品设计、生产计划到制造执行的全过程数字化，将产品创新、制造效率和有效性水平提升至一个新的高度。数字孪生体是指与现实世界中的物理实体完全对应和一致的虚拟模型，其可实时模拟其在现实环境中的行为和性能，也称为数字孪生模型。可以说，数字孪生是技术、过程和方法，数字孪生体是对象、模型和数据。
本发明的基本思想是基于数字孪生技术实现小微园区用户综合能源数据画像进行能效分析有利于推动“互联网+智慧能源”的实施，即通过对用户用能行为的实时感知以及动态分析为用户合理用能提供具有针对性、个性化的服务方案，与用户进行远程互动，实现友好的智能用能管控，有助于能效管理和节能减排的实施，更有利于能源大数据信息的互通共享。其次，通过物联网技术，结合综合冷热能源优化供给、综合能源优化运行和能效服务等方面构成智慧能源体系，在此基础上可建设成实现节能环保、经济高效、安全可靠及灵活多样的智慧型物联网系统。对楼宇、工业园区等场景进行信息化建模实现数字化管理，并对接入的各类能源进行协调与优化，实现综合性的智能化管理、运营和服务，达到业务纵向解耦、数据横向聚合、开放数据创新应用的目的。
基于上述思想，本发明实施例提出一种基于数字孪生技术的企业碳排放监控系统，如图1所示，包括：感知层，包括采集终端，所述采集终端基于边缘计算技术实时采集小微园中传感器的传感数据及能量表的综合能源数据；传输层，用于实时传输传感数据及综合能源数据；应用层，用于根据小微园的实际场景，利用数字孪生技术建立实景空间孪生模型，对传输传感数据及综合能源数据进行可视化处理，并计算得到碳排放量，再结合实景空间孪生模型进行实时显示。
采集终端通过无线专网、ZigBee、Wifi、RS485中的一种或多种连接方式与传感器或能量表连接。具体的，采集终端连接的设备包括温湿度控制器、综合保护器、多功能表、谐波表、功率因数补偿器、凝露传感器、烟雾传感器、排风扇、射频器、执行器等。
需要说明的是，本实施例中采集终端采用“四能合一”能源采集终端，即能够实现多种能源数据的采集，真正做到“一企一表”。
需要说明的是，感知层还包括其他系统，例如营销应用系统、生产管理系统、用电信息采集系统等。
边缘计算技术(EdgeComputing，EC)是在靠近人、物或数据源头的网络边缘侧，融合网络、计算、存储、应用核心能力的新网络架构和开放平台。设计一种通用的低时延、高可靠面向电力物联网数据采集的边缘计算模型及其设备，适应智能物联网终端、传感设备数据采集的适配向上层平台提供统一接入的数据传输与控制机制，完成对设备接入、控制、协议转换、数据封装、模型同步以及数据的上传与下发。
数据传输模块采用5G通讯技术实时将传输综合能源数据上传。利用5G实时高速、可靠传输技术，实时融入虚拟三维孪生仿真模型，动态反演小微园的综合能源分析效果，实时掌握小微园综合能源的运行特征，实现各类数据的实时展示、汇总及预警等。
应用层由下往上依次包括：数据库管理层，用于保存、处理系统中的传输传感数据及综合能源数据；支持层，对算法进行组合形成新业务所需的算法；公共组件层，用于提供应用组件和应用程序；用户层，用于根据小微园的实际场景，利用数字孪生技术建立实景空间孪生模型，对传输传感数据及综合能源数据进行可视化处理及分析，并结合实景空间孪生模型进行实时显示。
其中，数据库管理层包括：数据连接模块，用于接收传输传感数据及综合能源数据；数据管理模块，用于传输传感数据及综合能源数据的推送入库、数据计算；缓存管理模块，用于对接收的传输传感数据及综合能源数据缓存；数据存储模块，用于对传输传感数据及综合能源数据进行存储。
其中，支持层包括SoTower、应用服务、BI以及同一全新管理。
其中，公共组件层包括：数据校验模块，用于传输传感数据及综合能源数据的校验；报表组件模块，用于通过报表组件生成报表；流程管理模块，用于对流程进行管理。
其中，用户层包括：用电指标分析模块，用于根据综合能源数据计算用电能耗，并判断用电能耗是否大于对应的用电指标值。能耗分析模块，用于根据综合能源数据计算各类能源的能耗，并计算各类能源的能耗所占总能耗的比例。能效评估分析模块，用于根据传感数据计算得到碳排放量，对碳排放量进行趋势预演，预测其2030年前能否完成“碳达峰”。
需要说明的是，用户层还能存储用户档案、采集档案、采集数据、存储外部数据、显示企业用能情况、企业用能分析并显示、节能羡慕分析并显示、节能技术分析、经济分析等。
本发明一种基于数字孪生技术的企业碳排放监控系统为设备提供安全可靠的连接通信能力，向下连接海量设备，支撑设备数据采集；向上提供云端API，服务端通过调用云端API实现设备端远程控制、规则引擎的能力。
本发明具有终端设备数量大、工控协议复杂、业务需求多样的特点，由于设备类型多样，不同设备生成、传输的数据格式、传输协议等完全不同，造成物联代理在预处理和边缘计算上面临困难。为此，在电力物联网的设计中，需统一终端设备模型、终端设备的数据模型，通过对设备能力、功能、属性、状态的标准化规范化描述，实现物联管理平台内部对物联代理、智能终端设备上传数据的校核处理，支撑物联代理对电网业务应用中的传感器进行信息采集和业务控制。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。
Claims (8)
1.一种基于数字孪生技术的企业碳排放监控系统，其特征在于，包括：
感知层，包括采集终端，所述采集终端基于边缘计算技术实时采集小微园中传感器的传感数据及能量表的综合能源数据；
传输层，用于实时传输传感数据及综合能源数据；
应用层，用于根据小微园的实际场景，利用数字孪生技术建立实景空间孪生模型，对传输传感数据及综合能源数据进行可视化处理，并计算得到碳排放量，再结合实景空间孪生模型进行实时显示。
2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生技术的企业碳排放监控系统，其特征在于，所述采集终端通过无线专网、ZigBee、Wifi、RS485中的一种或多种连接方式与传感器或能量表连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生技术的企业碳排放监控系统，其特征在于，所述数据传输模块采用5G通讯技术实时将传输传感数据及综合能源数据上传。
4.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生技术的企业碳排放监控系统，其特征在于，所述应用层包括：
数据库管理层，用于保存、处理系统中的传输传感数据及综合能源数据；
支持层，对算法进行组合形成新业务所需的算法；
公共组件层，用于提供应用组件和应用程序；
用户层，用于根据小微园的实际场景，利用数字孪生技术建立实景空间孪生模型，对传输传感数据及综合能源数据进行可视化处理及分析，并结合实景空间孪生模型进行实时显示。
5.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生技术的企业碳排放监控系统，其特征在于，所述数据库管理层包括：
数据连接模块，用于接收传输传感数据及综合能源数据；
数据管理模块，用于传输传感数据及综合能源数据的推送入库、数据计算；
缓存管理模块，用于对接收的传输传感数据及综合能源数据缓存；
数据存储模块，用于对传输传感数据及综合能源数据进行存储。
6.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生技术的企业碳排放监控系统，其特征在于，所述支持层包括SoTower、应用服务、BI以及同一全新管理。
7.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生技术的企业碳排放监控系统，其特征在于，所述公共组件层包括：
数据校验模块，用于传输传感数据及综合能源数据的校验；
报表组件模块，用于通过报表组件生成报表；
流程管理模块，用于对流程进行管理。
8.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生技术的企业碳排放监控系统，其特征在于，所述用户层包括：
用电指标分析模块，用于根据综合能源数据计算用电能耗，并判断用电能耗是否大于对应的用电指标值；
能耗分析模块，用于根据综合能源数据计算各类能源的能耗，并计算各类能源的能耗所占总能耗的比例；
能效评估分析模块，用于根据传感数据计算得到碳排放量，对碳排放量进行趋势预演，预测其2030年前能否完成“碳达峰”。
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