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大兴机场以数字孪生技术构建“有生命”的航站楼
来源:《中国民航报》2022-07-27 10:41:00

 

 

自开航以来,北京大兴国际机场积极落实民航局《推进四型机场建设行动纲要》《推进新型基础设施建设五年行动方案》等文件要求,将航站楼打造成有温度、可感知、会融合的生命体,既拥有像大脑一样自进化的智慧管理平台,也具备集合感知、分析、决策等智慧能力的神经系统网络。

基于建设阶段创造的良好条件以及航站楼“有机生命体”的设想,大兴机场积极探索“云存、云联、云享”数据传输新模式,利用楼宇自控系统将暖通空调、照明、电梯、行李系统等多元化的产品组合起来,探索构建服务美好出行和满足运维需求的绿色低碳、安全舒心、降本增效的智慧航站楼“有机生命体”。

智能调光算法调节后的照度反馈 (大兴机场航站楼管理部供图)

创新引领,搭建可视化运维平台

机场航站楼供能服务覆盖面广,生产运行系统复杂多样,人员流动及聚散状态不可预知。而与之相伴而生的则是多系统数据碎片化、跨专业定位与分析难以融合、资源配置不均衡等问题,这些问题在一定程度上掣肘后疫情时代机场数字化转型进程以及一线运营团队智慧化服务能力提升。

为此,大兴机场通过多项举措增强全员经营意识,提升创新能力,整合内部资源,引入外部科研力量,成立“基于BIM和GIS融合的一体化运维平台架构”项目组。同时,大兴机场借助物联网、BIM建模、微服务等技术,搭建可视化运行管理平台,以提高运行数据采集的自动化程度、机电系统与需求的匹配度以及运行资源的利用效率,探索自控系统多能感知、预测研判、协同运行和智能决策的创新技术路线。

按照项目总体规划,大兴机场计划取得发明专利两项、软件著作权两项。目前,发明专利“一种基于航站楼GIS和BIM模型的可视化配电管理方法”和“一种智能照明调节方法、系统及计算机存储介质”已进入申报环节,软件著作权“航站楼智能照明调节管理控制系统V1.0”和“航站楼BIM模型可视化配电管理系统V1.0”已分别于今年2月22日和2月23日完成登记并正式获得登记证书。

构建电力资源时空底座是其中的一项重要工作。项目组以数字孪生智慧机场总体规划为蓝图,针对能源系统中对信息关联度及组织管理能力要求较高的电力资源,利用BIM模型编码系统唯一性的特点,编制建筑构件、电力机房、电气干线、末端电箱等基础构建ID,将真实世界的电力资源分布情况一一映射在BIM模型和数据库中,实现电力资源的三维可视化展示;与此同时,打破航站楼电力运行监控系统与配电系统的数据壁垒,在完成数据清洗、治理、分类的基础上,建立电力系统专项数据库,不仅将各类构件整合在一个三维空间里,更可以随时对电力系统做“三维彩超”,精准、直观地展现第一现场原貌并作出诊断分析,辅助人工进行控制决策。

面对不断变化的用电需求,除适配与兼容外,“大数据库”系统也会自主分析状态变化趋势。未来,随着机器学习技术的发展,项目组将持续优化系统路线规划及数据研判等功能,从数据层面不断提升航站楼电力资源管理效率,拓展智能决策广域,“让机器能理解、会思考”成为现实。

算法支撑,创造数字化空间

一直以来,大兴机场通过创新算法构建智控网络。基于大兴机场航站楼照明回路设计特点与不同空间自然光照数据采集结果,一线运营团队将照明系统分区分时精细化控制策略作为动态调节手段。然而,此类实操局限于人工调光控制层级,与实际需求匹配仍存在一定时间差。

鉴于此,项目组在搭建可视化平台的基础上,将照明系统迁移到数字化空间,在三维场景中进行自然光照算法模拟,运用Re?vit、Rhino、Grasshopper等多种辅助工具建立了自适应无极调光控制模型,既实现了航站楼照明系统光源远程控制,又可依托算法的可靠性实现根据时段、光照、人流等预设数据的自动调节。

与传统群控方案相比,自适应无极调光模式采取的是单灯控制策略,每一盏灯都有独立的“绽放”方式,一簇又一簇花灯在光感上呈现出平滑而柔美的过渡,在提供给旅客温馨舒适的视觉感受的同时,也极大提高了设备应用效能,是节能增效、绿色降碳的有效措施,为绿色机场建设助力。

万物互联聚合多样生态。与照明系统有所区别的是,项目组在空调系统可视化展示与智能控制方面则采用了无线监控技术:创新利用大兴机场私有云平台,部署空调机组云端控制系统,实现了对两台试点空调机组的远程监视与个性化温度控制。“云+”技术的应用极大地降低了传统系统智慧化升级难度,可以低成本将建筑设备短平快地接入远程控制系统,为位置离散、服务标准有差异、设备品类不一的个性化需求提供专项方案,成为智慧化运行的重要手段。

智慧开放,构建科技减碳生态圈

在航站楼基于BIM和GIS融合的一体化运维平台架构研究项目一期成果基础上,大兴机场正持续推进智慧机场建设。

一方面,引入“外脑”,联合科研院所深度合作,完善创新成果内涵与表现形式,加快前期研究成果的效益转化,助力专利成果在民航领域商用推广;另一方面,修炼“内功”,基于楼宇自控系统在数字孪生方面先行先试的成功案例,系统性整合资源,开发关键系统状态实时感知、运行模拟、故障预测、自适应智能调控等功能,以满足多场景、多任务、联动式资源管理的实际需求,实现能源系统智慧化运行。

今年,大兴机场按计划推进楼宇自控系统与航班生产运行系统、行李转盘分配系统等互联互通方案实施,丰富“云+”技术应用圈,探索能源系统航班联动控制模式。从原先聚焦单一系统、单一环节、单一旅客区的能源控制,拓展到旅客全流程、可连续、多系统的并行控制,通过运行数据深度挖掘和智能分析,实现科学决策、自主动态调整,进一步推动系统运行状态更健康、运行保障资源更集约、运行管理更高效。

作为“双碳”战略的关键一环,大兴机场将以运行需求为导向,加快研究适合大兴机场航站楼的碳排放标准,以智慧能源管理作为科技减碳的发力点之一,汇聚各系统构建减碳生态圈,产生良好的社会效益,打造行业标杆。

“云+”模式的启用提高了楼控智慧化管理平台的数据赋能价值。未来,大兴机场将继续探索传统自动化控制技术与云平台、大数据分析及人工智能等创新技术的深度融合,稳妥推动新型基础设施项目落地,优化楼控数据服务,挖掘运行数据价值,最终实现数据赋能楼宇“生命”的智慧化管理目标。(《中国民航报》、中国民航网 通讯员周拓、武鑫、杨茜)

责任编辑:张薇 000
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