Система цифрового двойника сокращает энергопотребление устройств в режиме ожидания и снижает потери энергии

Новое исследование предполагает, что внедрение технологии цифровых двойников для управления энергопотреблением простаивающих устройств может сэкономить организациям тысячи фунтов в год и помочь уменьшить выбросы углекислого газа.

Инженеры из инженерной школы имени Джеймса Уотта при Университете Глазго разработали прототип цифрового инструмента, который может отслеживать и управлять «фантомной нагрузкой» — электричеством, потребляемым такими устройствами, как компьютеры или офисное оборудование, когда они подключены к электросети, но не используются активно.

Предыдущие исследования показали, что до одной трети электроэнергии, используемой в офисных зданиях, может составлять фантомное питание. Исследовательская группа намеревалась использовать свой опыт в области технологии цифровых двойников для разработки более интеллектуального, адаптивного к поведению подхода к управлению фантомной нагрузкой.

Цифровые двойники — это динамические виртуальные модели, управляемые данными, предназначенные для представления сложных адаптивных систем. Используя интеллектуальные датчики, они непрерывно собирают реальные данные о таких переменных, как потребление электроэнергии, что позволяет получать ценную информацию в реальном времени и использовать возможности прогнозирования.

Система команды получает данные из сети интеллектуальных датчиков энергии, которые отправляют информацию об электричестве на центральный сервер с использованием протокола LoRaWAN, широко используемого стандарта в системах «Интернета вещей».

Сервер использует сложные алгоритмы нечеткой логики для определения закономерностей энергопотребления и может определить, когда устройство активно используется, а когда оно потребляет фантомное питание.

Когда система обнаруживает длительные периоды простоя, она отправляет пользователям на экран запрос, чтобы определить, выполняют ли они удаленную работу или запускают фоновые процессы.

Этот подход направлен на повышение осведомленности пользователей о периодах простоя их устройств, возможно, побуждая их более осторожно использовать свои устройства, а также предотвращая прерывание законных рабочих процессов. Если пользователи не отвечают или подтвердят, что устройство не требуется, система может автоматически отключить оборудование, полностью отключив его фантомную нагрузку. Система также может использовать собранные данные для прогнозирования вероятного потребления электроэнергии устройствами на следующий день.

команды исследовать планируется представить в виде доклада на Международная конференция IEEE GLOBECOM.

Доктор Ахмад Таха из Инженерной школы имени Джеймса Уотта при Университете Глазго возглавляет работу вместе со своей командой Ювэнь Ван, Чжихун Сюй и Шилонг Янь. Он сказал: «Я твердо верю в идею о том, что небольшие коллективные действия по проблемам климата могут иметь большие последствия, и использование фантомной энергии является очевидным кандидатом для такого рода действий. Разработанная нами система цифровых двойников с поддержкой периферийных устройств предназначена для того, чтобы помочь организациям сократить потери энергии двумя разными способами.

«Во-первых, это может помочь определить эффективность управления питанием в режиме реального времени, сокращая энергопотребление и сокращая выбросы углекислого газа. Во-вторых, сокращая потребление электроэнергии устройствами, это может помочь уменьшить необходимость замены старых устройств на новые, более энергоэффективные. Это, в свою очередь, может помочь организациям сэкономить на стоимости оборудования в все более сложной экономической среде».

Команда проверила потенциал этого инструмента, применив его в лаборатории Университета Глазго, где расположены рабочие станции, подключенные к более чем 30 устройствам, потребляющим электроэнергию.

В документе показано, что использование этого инструмента в лаборатории снизило общее энергопотребление рабочих станций примерно на 40% каждую неделю за счет тщательного управления потреблением электроэнергии. По оценкам команды, инструмент, который использует 27 правил для оптимизации принятия решений, может снизить общую фантомную нагрузку на 82%, экономя университету около 9000 фунтов стерлингов на расходах на электроэнергию каждый год, если он будет использоваться на постоянной основе во всем университете.

Доктор Таха добавил: «Это действительно обнадеживающий результат, даже применительно к небольшой части устройств в университетском кампусе. Он предполагает, что можно добиться огромной экономии, применяя технологию цифровых двойников для решения проблемы фантомного питания.

«Достижение чистый ноль потребуется широкий спектр подходов к энергетическому мониторингу, и этот инструмент может стать ценной частью более широких институциональных подходов к минимизации углеродного следа с использованием цифровых двойников для мониторинга таких переменных, как занятость и контроль температуры.

«Мы работаем над исследованием того, как этот инструмент может сыграть роль в более широких усилиях университета по достижению нулевого уровня выбросов к 2030 году, и мы стремимся параллельно изучить, как его можно использовать в других университетах, на предприятиях и даже в домах в ближайшие годы».