iS3基础设施数字底座

# 体验项目二：建筑能耗监测

# 一、前言

本案例描述了构建同济大学四平路数字孪生体的过程，实现可视化的建筑能耗的监测。通过iS3底座的数字化工具，将现实场景中的建筑模型导入，并基于建筑的基本信息与年度用电量数据，按照流程组装成数字孪生体，并最终实现建筑能耗的监测。

🎫iS3数字底座 (opens new window)，iS3文档中心 (opens new window)，iS3数字孪生可视化平台 (opens new window)

# 下载专区

建筑能耗案例数据.rar

  • 建筑数据：包含南北楼、图书馆、衷和楼四栋楼的基本信息（建筑编号、建筑名称、建造年份、建筑面积）
  • 建筑年度电量数据：包含南北楼、图书馆、衷和楼四栋楼2021~2023年年度用电量数据（建筑编号、建筑名称、年份、年用电量）
  • 四平路建筑模型：包含南北楼、图书馆、衷和楼四栋楼的模型
  • 房屋能耗监测可视化脚本：

案例配置参数

  • 同济大学经纬度：121.500476，31.278637
  • 建筑模型空间参考：ENU:31.285377,121.49563
  • 传感器信息：
    • ip地址：129.211.174.77
    • 端口：31667
    • topic主题：building_electricity_case

# 二、案例目标

本案例的主线目标是构建一个房屋能耗孪生体，并支撑数字孪生机理（房屋能耗监测）的表达。它包括以下几个流程：

  • 创建项目：所有用户均可通过自己的账户登录iS3数字底座平台 (opens new window)，并创建数字项目
  • 上传模型数据：运行模型资源任务，将指定格式（如rvt、fbx等）的模型文件上传到数字底座，构建数字建筑
  • 存储建筑数据：创建数据存储表格，以Excel表格的方式上传建筑数据与年度用电量数据
  • 接入物联数据：通过物联处理任务，对接建筑电量传感器，接入实时用电数据
  • 构建数字孪生体：按照一定的逻辑或使用系统的孪生体模板，绑定模型、数据、孪生体三者的关系
  • 房屋能耗监测：基于房屋数字孪生体，利用iS3提供的SDK，简单编写几行代码，实现可视化能耗监测

最终显示效果

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# 三、系统登录与项目创建

# 3.1 登录iS3数字底座在线网站

  • 打开浏览器，建议 Edge或Chrome

  • 输入iS3数字底座在线网址：http://platform.is3.net.cn/

  • 输入分配的企业账号、用户账号和密码，点击“登录”按钮，进入系统

    分配的一般为租户管理员账号，即给到企业的总体管理员账号

    后续可登录租户管理员账号，创建该企业下的子账号并分配权限等（此案例中，暂时不展开）`

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网站适用于1920*1080分辨率下100%显示，如果您的显示结果不太合适，可能是您电脑的分辨率或显示比例设置不同，可以调整网页的放缩比例，以达到较好的查看效果。

# 3.2 项目列表页面查看

  • 登录系统后，可以查看项目列表界面，该页面显示的是当前租户下，当前用户可以访问的所有项目
  • 由于该账号是首次登录，还没有项目创建，所以列表为空。

用户可以看到哪些项目，可以通过分配项目权限实现，此案例中不展开

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# 3.3 新增项目

  • 点击+，弹出新增页面

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  • 填写项目的如下信息，点击完成

    • 项目名称：必填，填入项目的中文名称

  • 项目照片：非必填，请上传项目的示意图

    • 描述信息：非必填，填入项目描述信息

  • 位置：非必填,填写项目的行政区划位置，例如XX省XX市...

    • 经纬度：必选，输入坐标（同济大学经度xxx，纬度xxx），也可以通过右侧地图点选获取坐标，并支持切换影像图与行政图模式

图文无关，借鉴的体验项目一：桥梁检测案例

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# 四、建筑模型处理

进入项目后，视角会正对着同济大学四平路校区，点击+创建模型资源处理任务

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选择通用模型处理发布，点击下一步

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左上角是自动生成的任务名称，可自由修改，接下来是构建任务的流程

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任务包含两个节点，模型处理与模型回调发布。点击模型处理节点，点击编辑与自定义，输入模型名称，选择处理文件夹，上传四平路建筑.FBX模型，并调整空间参考为ENU:31.285377,121.49563。选择刚上传的文件作为处理文件，点击保存，点击存储。系统提示存储成功后，点击下一步，这便是完整任务流程的定义。

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最后是发布任务。点击运行，等待一会屏幕会显示模型处理日志，待出现FINISH Complete all字段后，说明模型处理完毕。

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上传成功后，点击四平路建筑，页面会显示建筑的模型

若出现位置不准确的情况，可自行调整（不影响后续数字孪生体与能耗分析流程的实践）

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# 五、建筑数据接入

点击页面左边的数据资源，点击+

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点击案例相关，点击下一步

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依次选择建筑年度用电、建筑主表两个系统元数据并点击完成

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依次选中两张表，点击发布按钮

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发布后，可以在项目数据资源中查看到两张表格

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# 4.1 建筑信息接入

选择建筑主表，点击右边的上传按钮，选择建筑数据.xlsx

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# 4.2 年度用电量接入

选择建筑年度用电，点击右边的上传按钮，选择建筑年度电量数据.xlsx

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# 六、物联数据接入

建筑实时电量通过传感器，存入数字底座。首先需要应用物联产品，点击+，选择Mon_Electricity

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接着通过构建任务流，接入实时电量传感器，并存储其上传的数据。

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点击+

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选择mqtt接入与存储，点击下一步

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输入任务名称，比如建筑实时电量接入

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点击MQTT主动监听，点击编辑，勾选自定义

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填入ip地址、端口、topic主题等信息（见下载专区），之后点击保存

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点击数据存储，点击编辑，勾选是否自定义

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选择产品为Mon_Electricity，元数据为mon_electricity，即建筑实时电量表，接入的数据（时间间隔为5min）都会存入这张表里，后续可在数字资源中的项目数字资源查看（参考项目数据资源）；点击保存

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点击存储，并点击下一步

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点击上线，系统提示成功后，点击完成

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页面上可以看到启用状态的物联任务

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# 七、建筑能耗数字孪生体

数字孪生，是将现实世界的物体与虚拟世界的数字对象一一映射、链接的过程。简单来说，就是将模型、数据、机理融合有机融合。在案例之前的介绍中，我们已经有了建筑的模型与建筑的数据，接下来就是构建一个完整的数字孪生体，并在它的基础上去实现机理的表达（即房屋能耗监测）

# 7.1 系统孪生体模板引用

点击右上角的工具箱

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选择孪生对象模板，点击右上角的从标准创建

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选择建筑能耗孪生体模板，点击确定

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# 7.2 数字孪生对象创建

点击孪生体定义，点击+创建孪生对象

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选择建筑能耗孪生体模板，点击下一步

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类似的，需要输入一个对象名称

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点击建筑模型节点，选择刚才上传的模型集，并点击保存

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点击中间的建筑信息主表节点，无需修改，点击保存

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点击年度用电节点，选择建筑年度用电数据集，点击保存

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点击实时用电，选择mon_electricity数据集，点击保存

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最后点击完成，即可完成创建。

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选择任意一个对象实例，可以查看到它的建筑信息和关联数据，下面以衷和楼举例

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点击右下角的年度用电与实时用电查看相关数据

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至此，一个建筑孪生体就已经创建完毕。

# 八、发布数字孪生场景

再进行房屋能耗监测可视化之前，需要利用平台提供的接口将其发布。点击右上角的开放服务

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点击中间的编辑按钮

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点击图中的按钮，将图层与对象发布

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提示视点修改成功即发布成功

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点击左上角的返回，点击默认视图中的查看

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记录视图编号（viewCode），项目Id（prjId），后续将在房屋能耗监测可视化使用

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# 九、房屋能耗监测可视化

房屋能耗监测是数字孪生机理中的组成部分，它根据每栋建筑的年用电量与面积，计算了建筑平均面积年用电量，并大致分为三个等级，可视化就是将三种等级对应的颜色展示出来

建筑平均面积年用电量（kW*h/m^2) 用量等级 颜色渲染
0~85 1 绿色
85~100 2 蓝色
100~150 3 红色

打开iS3数字孪生可视化平台 (opens new window)，将房屋能耗监测可视化脚本填入，并修改其中的prjId与viewCode（见项目Id与viewCode），点击运行，可以看到房屋能耗的运行结果

let accessKey = "beDjWoWDd3R8GXzr-YoCSg"
let secretKey = "pWuL20YhhpK7TOZIufcw4mwbkiIHyefuWUmzuk5QzUA"

//prjId和viewCode
let prjId = ""  //项目Id，自行填入
let viewCode = ""        //视图编号，自行填入

let params = {
    viewCode, prjId,
    tokenParams: { "type": "static_token", accessKey, secretKey },
    serverBaseUrl: "/iS3Api/"
}

let iS3Core = new iS3JSSDK("map3d", { type: "online", params })

await iS3Core.initialView()


let objCollectionList =await iS3Core.getObjCollectionList()


let buildingCollection =await objCollectionList[0]

let buildingList =await buildingCollection.getObjsInstanceList()

let buildTemplate =await buildingCollection.getObjsDef()

params={
    "whereConditions": [
        {
            "column": "year",
            "logic": "EQUALS",
            "value": 2023
        }
    ]}

let electricity = await buildingCollection.
      getObjsSubDataList("building_year_electricity",params)

let analyseResult=[]
for(let i=0;i<buildingList.length;i++){
    analyseResult.push({
        code:buildingList[i].building_id,
        value: electricity[i].year_electricity/buildingList[i].building_area
    })
}
let condition= [['${value} <85 ', "rgb(0,255,0)"],
                ['${value} <100 ', "rgb(0,0,255)"],
                ['${value} <150', "rgb(255,0,0)"],
               ]

buildingCollection.setObjsConditionshow(analyseResult,condition)

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感兴趣的读者可以继续阅读下面的代码，理解实现数字孪生机理的流程

总的来说，iS3数字底座平台封装了成套的JavaScript SDK，使用面向对象的思想，以简单快捷的函数调用获取数据；并提供相应的规则与接口来渲染结果

let accessKey = "beDjWoWDd3R8GXzr-YoCSg"
let secretKey = "pWuL20YhhpK7TOZIufcw4mwbkiIHyefuWUmzuk5QzUA"

//prjId和viewCode
let prjId = ""   //项目Id，自行填入
let viewCode = ""        //视图编号，自行填入

let params = {
    viewCode, prjId,
    tokenParams: { "type": "static_token", accessKey, secretKey },
    serverBaseUrl: "/iS3Api/"
}

let iS3Core = new iS3JSSDK("map3d", { type: "online", params })

await iS3Core.initialView()


let objCollectionList =await iS3Core.getObjCollectionList()


let buildingCollection =await objCollectionList[0]

let buildingList =await buildingCollection.getObjsInstanceList()

let buildTemplate =await buildingCollection.getObjsDef()

params={
    "whereConditions": [
        {
            "column": "year",
            "logic": "EQUALS",
            "value": 2023
        }
    ]}

let electricity = await buildingCollection.
      getObjsSubDataList("building_year_electricity",params)

let analyseResult=[]
for(let i=0;i<buildingList.length;i++){
    analyseResult.push({
        code:buildingList[i].building_id,
        value: electricity[i].year_electricity/buildingList[i].building_area
    })
}
let condition= [['${value} <85 ', "rgb(0,255,0)"],
                ['${value} <100 ', "rgb(0,0,255)"],
                ['${value} <150', "rgb(255,0,0)"],
               ]

buildingCollection.setObjsConditionshow(analyseResult,condition)

其中buildingCollection.getObjsDef用于获取数字孪生对象元数据信息，对于当前案例来说，结果如下；这也从另一个角度反映了数字孪生体组装的流程，即模型、数据、机理的有机融合。

let buildTemplate =await buildingCollection.getObjsDef()

{
    "keyField": "building_id",
    "childrenList": [
        {
            "subName": "年度用电",
            "subType": "building_year_electricity"
        },
        {
            "subName": "实时用电",
            "subType": "building_realtime_electricity"
        }
    ],
    "layers": [
        {
            "layerCode": "ohCsSGZGj4",
            "layerName": "四平路建筑"
        }
    ]
}

查询数据流程，即用电年份为2023年的所有建筑电量

params={
    "whereConditions": [
        {
            "column": "year",
            "logic": "EQUALS",
            "value": 2023
        }
    ]}

let electricity = await buildingCollection.
      getObjsSubDataList("building_year_electricity",params)

[
    {
        "building_id": "SPL_088",
        "building_name": "衷和楼",
        "year": 2023,
        "year_electricity": 3699200
    },
    {
        "building_id": "SPL_092",
        "building_name": "北楼",
        "year": 2023,
        "year_electricity": 1971928
    },
    {
        "building_id": "SPL_093",
        "building_name": "图书馆",
        "year": 2023,
        "year_electricity": 2444750
    },
    {
        "building_id": "SPL_094",
        "building_name": "南楼",
        "year": 2023,
        "year_electricity": 1993362
    }
]

机理表达过程，即使用year_electricity/building_area计算结果，再通过特定的渲染接口setObjsConditionshow输入条件condition与分析结果analyseResult，最终呈现可视化的效果。

let analyseResult=[]
for(let i=0;i<buildingList.length;i++){
    analyseResult.push({
        code:buildingList[i].building_id,
        value: electricity[i].year_electricity/buildingList[i].building_area
    })
}
let condition= [['${value} <85 ', "rgb(0,255,0)"],
                ['${value} <100 ', "rgb(0,0,255)"],
                ['${value} <150', "rgb(255,0,0)"],
               ]

buildingCollection.setObjsConditionshow(analyseResult,condition)

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