Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ Digital Twin trong quản lý hệ thống kỹ thuật tòa nhà

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG KHOA ĐA PHƯƠNG TIEN ĐỎ ÁN TÓT NGHIỆP ĐẠI HỌC DIGITAL TWIN TRONG QUẢN LÝ HỆ THONG KỸ THUẬT TOA NHÀ" Giảng viên hướng dẫn: TS Cao Minh Thắng Sinh viên thực hiện: Đỉnh Thị Hương Thảo Lớp: DI9PTDPT Khóa: D19 Hệ: Đại học Chính quy Hà Nội - 2023 DE CƯƠNG DE TÀI 1 Tên đồ án/khoá luận tốt nghiệp: Nghiên cứu va ứng dụng công nghệ Digital Twin trong quản lý hệ thống kỹ thuật tòa nhà 2 Lý do chọn đề tài: Công nghệ Digital Twin, hay còn gọi là bản sao số, là một nhóm công nghệ gồm công nghệ thực tế ảo cũng như mô hình hóa đữ liệu và đồ họa 3D để xây dựng nên mô hình ảo của quy trình, hệ thống, dịch vụ, sản phẩm hoặc các đối tượng vật lý khác Hay nói cách khác Digital Twins là một bản sao chính xác của thế giới vật lý Trạng thái bản sao chính xác của nó được duy trì thông qua các cập nhật thời gian thực Bản sao số là tô hợp các giải pháp công nghệ, cầu nối giữa thế giới thực và không gian số Bản sao số cũng sử dụng công nghệ thực tế ảo, mô hình hóa đữ liệu và đồ họa 3D xây dựng nên mô hình ảo của quy trình, hệ thống, dịch vụ, sản phẩm hoặc các đối tượng vật lý khác Trạng thái bản sao chính xác của nó được duy trì thông qua các cập nhật thời gian thực Bản sao kỹ thuật số của một vật thể thực tế, được tạo ra từ các luồng dữ liệu thu thập được từ các cảm biến gắn trong vật thé đó Với sự phát triển của Big Data, của ngành công nghiệp, đặt ra các yêu cầu về quản lý cơ sở hạ tầng thông minh hơn, chỉ tiết hơn đến cấp thiết bị, nâng cao hiệu quả sử dụng, quản lý Các dự án Smart city thực tế đã được triển khai ở rất nhiều quốc gia, có thé lay vi dụ của Virtual Singapore 3D Quy hoạch và triển khai thành phố thông minh với dữ liệu Digital Twins và IoT giúp tăng cường phát triển kinh tế, quản lý tài nguyên hiệu quả, tăng chất lượng chung của cuộc sống công dân Chính vì vậy, Em đã lựa chọn đề tài “Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ Digital Twin trong quản lý hệ thống kỹ thuật tòa nhà” Ứng dụng sẽ có các chức năng hiển thị các chỉ số môi trường, giám sát năng lượng tiêu thụ của thiết bị, đóng mở thiết bị nhằm quản lý hệ thống kỹ thuật của tòa nhà trên nền tảng web li Nội dung chính của đồ án: Đồ án được chia làm các chương như sau: Chương 1: Tổng quan về Digital Twins và ứng dụng trong quan lý hệ thống kỹ thuật tòa nhà Chương 2: Phân tích, thiết kế và phát triển hệ thông quản lý hệ thống kỹ thuật tòa nhà ứng dụng công nghệ Digital Twins Chương 3: Thử nghiệm và đánh giá kết quả Cơ sở dữ liệu ban dau: Ngày giao đề tài: /20 Ngày nộp quyễn: / /2 1H NHẬN XÉT CỦA GVHD IV LỜI CẢM ƠN Đề hoàn thành đồ án này, trước tiên em xin gửi đến các Quý Thay, Cô giáo Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất, đã truyền dạy kiến thức và tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình theo học tại Học viện Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn Thầy TS Cao Minh Thắng đã hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp Em rất biết ơn vì sự tận tâm và kiến thức chuyên môn của Thay đã chỉ day em trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thiện đồ án Vì kiến thức bản thân còn nhiều hạn chế, trong quá trình hoan thiện đồ án tốt nghiệp này, em không tránh khỏi những sai sót Kính mong nhận được những góp ý từ các Thầy, Cô đề hoàn thiện hơn công trình nghiên cứu của mình Em xin chúc Quy Thay, Cô giáo có được that nhiều sức khỏe, hạnh phúc và gặt hái nhiều thành công trong sự nghiệp trồng người cao cả của mình Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng 12 năm 2023 Sinh viên thực hiện Đinh Thị Hương Thảo vi MUC LUC DE CƯƠNG DE TÀII - 2-2251 SE92E12E1E712112212717112112111112112211112E111y101 i NHAN XÉT CUA GVHD owocecsscssessessessessesssssssssssssessvssessessessessesissiesissussnsssansaeeseess iii LỜI CẢM ON ee csccssssssessesssssssssessussssssssssssussssssussussssssessusssessessussussessussesissuseessssesseees iv MỤC LUC ooeeececcsscsssessesssessessesssessessessssssesssssusssetsessussssssssussusssessessusssetiessssiessessssesees v DANH MỤC CÁC TU VIET TẮTT 2:.22.+E2.+EE.£EE.tEE.E2.EEE.EE2.EE2.E12.71.71E.21.22 c.xeeviii QUY TAC VE SƠ DO XU LÝ QUY TRINH NGHIỆP VỤ . ¿2-5-2 xi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU .2.-2.: ©.5£2.SE.2SE.£EE.2E.EEE.EEE.E2.EE2.EE2.21.222.222.22.122.22e-e xii DANH MỤC CÁC BẢNG .2.-52.-5.22.1 S.EE2.1122.127.121.127.127.1711.211.211.21.21.1 ce.xiii DANH MỤC CÁC HINH VE sscsscssessessessessessessessessessssscssssesstssessessesstssetsesseseeess xiv I0 0 LÔ | CHUONG 1 TONG QUAN VE DIGITAL TWIN VÀ UNG DỤNG TRONG QUAN LY HE THONG KY THUAT TOA NHÀ .¿.2.s cv E.E+E.cE.vEe.Er-erx-ea 4 1.1 MỞ ĐẦU CHƯƠNG .52-.52 S22.2 2.E21.E21 5217.171.211.212.171.111.1 1.11 1E xe.4 1.2 TONG QUAN VE DIGITAL TWIN 5-.522.2.22 22.2.22.22.22.2.r.xe-rr-ei4 1.2.1 Giới thiệu về Digital Twin .2-.52.5c t.t E.1.2.1 -r-e 4 1.2.2 Khái niệm về Digital Twin 5-.5 sS.s tk 2E 2E E.12.1 r-e- 5 1.2.3 Công nghệ sử dụng trong Digital TWin .-.s e 6 1.2.4 Ứng dụng của Digital Twin hiện nay 2.-2 2+.5e+.Ec.zE.ezE.ez.xe.rxe-rx-ez 7 1.3 TIEM NANG UNG DUNG CUA DIGITAL TWIN TRONG QUAN LÝ HE THONG KY THUAT TOA NHA ccccccssssssssssesecsessrsscsesecscevsecevsececevevevevees 10 1.3.1 Tống quan về hệ thống kỹ thuật tòa nhà 5.2 2.2x-+-2s22:52-2 10 1.3.2 Một số hệ thống quan lý hạ tầng kỹ thuật tòa nhà .-.-5-: 12 vil 1.3.3 Các tiềm năng ứng dung cua Digital Twin trong quan ly hệ thống kỹ thuật tòa nhà - - - E2 11122311111 12331 1111199311111 1 ve 23 1.4 XÁC ĐỊNH PHAM VI XÂY DỰNG HE THONG QUAN LÝ HẠ TANG KỸ THUAT TOA NHÀ UNG DỤNG CÔNG NGHỆ BSS CUA ĐỎ ÁN 25 1.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG -2-22-©2+22+22Et2EEEEEESEErSExrrrrrrrrerrrerree 26 CHƯƠNG2 PHAN TÍCH, THIET KE VÀ PHÁT TRIEN HE THONG QUAN LY HE THONG KY THUAT TOA NHA UNG DUNG CONG NGHE DIGITAL TWIN 27 2.1 MỞ ĐẦU CHUONG woceeccccccecscsssesssesssssesesesesesscecsvevscscscstsecasseacsevacseeeesesees 27 2.2 PHAN TÍCH HE THONG QUAN LY HA TANG KỸ THUAT TOA NHÀ 27 2.2.1 Yêu cầu tổng quan hệ thong ececececceccscseseesesesessesesssseseseseseseeseseeees 27 2.2.2 Yêu cầu về hệ thống thu thập và điều khiển IoT . -5 +29 2.2.3 Yêu cầu về mô hình 3D BSS tòa nhà -cc¿-cccccccrvcrrrrrreee 30 2.2.4 Sơ đồ Usecase UML và kịch bản mô tả hệ thống ¬— 30 2.2.5 Yêu cầu chức năng giao diện WEB 5.c 2 E.E.rr-r-rr-e-g 36 2.3 THIẾT KE HỆ THONG QUAN LÝ HỆ THONG KỸ THUAT TOA NHÀ 40 2.3.1 Thiết kế co sở dit liệu của hệ thống 2.-5.2 52.E.Et.2E.E.rz-E-er-s-re-d 40 2.3.2 Thiết kế mô hình 3D tòa nhà 2 2.52.2.52.22.£.E£.EE.Ez.EvE.zE.rr-rr2rr-ed 40 2.3.3 Thiết kế hệ thong IoT ha tang kỹ thuật tòa nhà 5:- 4I 2.3.4 Thiết kế hệ thống Web quản trị hạ tang kỹ thuật khu đô thị dựa trên công nghệ bản SaO SỐ - 5-5-1 SSSSỀEESEEEEE2E12112112112112112171111111c11y116 45 2.4 PHÁT TRIEN HE THONG QUAN LÝ HỆ THONG KỸ THUẬT TOA NHÀ UNG DUNG CONG NGHỆ DIGITAL TWIN cccccccscscsesseeesssseeeseeeeees 53 Vili 2.4.1 Xây dựng CSDL bằng hệ quản trị CSDL Oracle -2 -5-:53 2.4.2 Thu thập dữ liệu LoT oo ccc ccccccsccseceeeeesecesseeeseeeseeeeeeeseeeseneeeees 53 2.4.3 Xây dựng mô hình 3D tòa nhà - G.à n g .n.e n 56 2.4.4 Tích hop mô hình 3D vào giao diện Web sử dụng thư viện ThreeJS, i0 ằa 1lÍŸÍDI 57 2.4.5 Xây dung giao diện hiển thi dit liệu BSS ceeecccccccseseseseseseceeseseseeees 65 2.4.6 Kết hop dit liệu giữa IoT va mô hình 3D để tao lập BSS 68 2.5 KET LUẬN CHƯƠNG - 2.-©2.222.t 2E.2E2.221.22.121.122.12.71.21.222.12.212.r-e 71 CHUONG 3 THU NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIA KET QUẢ 5-+73 3.1 MỞ ĐẦU CHƯƠNG 25.s SE‡.EE.2E1.2E.12E.12.112.12.121.21.211.12.121.2-121-cy-e6 73 3.2 DANH MỤC CÁC KỊCH BAN THU NGHIỆM 2 -2-2-525-2 73 3.3 TIEN HANH THỨ NGHIEM TẠI MOT TOA NHÀ : 74 3.3.1 TT3D.01 Bai do nhóm chức nang thao tac quan sát trong môi trường 3D (xoay, di chuyền, phóng to thu nhỏ) .ce.ss.see.see.ees.es.ese.sss.ees.ese.see.eee-es 74 3.3.2 LC3D.02 Bài đo nhóm chức nang chon BSS .-.5 - 2 - 76 3.3.3 GS3D.03 Nhóm chức năng giám sát BSS trên Web . - 78 3.3.4 DK3D.04 Nhóm chức năng điều khiến thiết bị (quạt, điều hòa) trên Web 87 3.4 KET LUẬN CHƯƠNG -. 2.2s S.3S1.232.E1E5.555.151.5121.215.E11.1511.111.1 11.11.12 xe 92 4009 ằằằ 94 TÀI LIEU THAM KHẢO - 5.522 E921 SE2E512323151215511121151115111111111111E115E1.96