Технология программной имплементации цифрового двойника в контур IoT управления HVAC-системой

Развитие прикладного программного обеспечения киберфизических систем зданий подразумевает широкое использование интеграционных платформ Интернета вещей (IoT). На практике гибкая функциональность IoT-платформ часто приводит к дополнительным затратам на программную доработку существующих и подключение новых блоков, в частности цифровых двойников. В статье предложено технологическое решение по программной имплементации цифрового двойника процесса проветривания в состав контура IoT управления системы отопления, вентиляции и кондиционирования (HVAC) для зданий и промышленных сооружений.

Рассматривается реализация и исполнение цифрового двойника в виде динамической имитационной модели на языке объектно-ориентированного моделирования Modelica в среде OpenModelica. В качестве примера интеграционной среды рассматривается IoT-платформа InfluxData на базе стека TICK. Это горизонтально-ориентированная платформа Интернета вещей, которая содержит механизм сбора данных с устройств и базу данных временных рядов InfluxDB для хранения метрик. Для интеграции имитационных моделей на Modelica с InfluxDB предложено использовать сервер OMPython. В этом случае управляющие и интерфейсные сценарии выполняются на языке Python, что в результате в значительной степени расширяет традиционные возможности IoT-платформы до уровня системы управления с цифровым двойником. Такое управление HVAC предусматривает адаптацию контуров управления за счет учета динамики процесса воздухораспределения по вентиляционной сети, оценки и компенсации инерционности процессов. Публикация подготовлена в ходе проведения исследования (№ 21–04–039) в рамках программы «Научный фонд Национального исследовательского университета „Высшая школа экономики (НИУ ВШЭ)“» в 2020–2021 гг.