2026年,湖北省已汇聚全省16.4万公里地下管网数据,布设6.7万多套物联感知设备,成功预警处置各类风险事件2000余起-。重庆建成了全国首个省级全域全量地下管线一体化数字孪生系统,累计归集9大类地下管线矢量数据14.5万公里-。青岛以CIM平台为数字底座,将地下管网、道路桥梁等城市基础设施进行三维数字化,打造城市基础设施生命线安全监测体系-。
数字孪生管网的建设,正从“感知层”走向“执行层”——传感器能“看见”问题,系统能“分析”问题,但最终需要设备去“执行”解决方案。
一、数字孪生管网的“感知”已经铺开,但“执行”仍在路上
数字孪生管网的建设通常分三步:感知层(传感器采集数据)、分析层(平台研判预警)、执行层(设备自动响应)。
当前,各地数字孪生管网建设主要集中在感知层和分析层。雄安新区将“地下一座城”与“云上一座城”深度融合,运用BIM技术为综合管廊构建数字孪生模型,管廊内布设摄像头与传感器,运行数据实时汇聚至智慧平台-。苏州工业园区以GIS和SCADA系统为支撑,搭建高精度水力模型,液位、流量、压力等感知数据成为数字孪生基底-。青岛能源集团基于物联网、数字孪生、AI算法等技术,实现了1.5万公里燃热管线、170余万台物联感知设备的运行全过程数字化监控。
但“感知”和“分析”的价值,最终要通过“执行”来兑现。当平台研判出管网水位超限、泵站设备异常、管廊环境超标时,需要有末端设备自动响应——打开照明、启动通风、关闭阀门、开启水泵。如果“大脑”发出了指令,但“手脚”没有跟上,数字孪生的价值就打了折扣。
二、照明设备为何是数字孪生管网中关键的“末端执行单元”?
数字孪生管网覆盖供水、排水、燃气、供热等多个领域,涉及大量泵站、调蓄池、阀室、管廊等设施。这些设施的共同特点是:空间封闭、人员进出少、对照明的依赖度高,且需要通过远程控制实现按需照明。
照明是感知设备运行的“前提条件”:传感器、摄像头等感知设备需要照明才能正常工作。夜间或地下空间,没有照明,感知设备的数据采集质量会大打折扣。
照明是应急响应的“第一道指令”:当平台研判出管网异常时,首先需要点亮对应区域的照明,为后续处置(人员到场、设备操作、视频确认)提供光环境。照明响应速度直接决定了应急响应的效率。
照明是节能降耗的“直接抓手”:泵站、管廊等设施的照明能耗占比可达15%-25%。接入数字孪生平台后,照明可按需点亮、自动调光,避免“长明灯”浪费。青岛“AI哨兵”上岗后,地下管网实现了“可感、可控、可管”,照明作为能耗控制的重要环节,同样需要纳入平台的统一管控体系。
三、智能照明如何接入数字孪生平台?——技术路径
结合浙江巨川电气的物联网数据接入平台与智能照明控制模块,智能照明接入数字孪生平台的技术路径可分为三个层次:
第一层:数据接入——让照明“被看见”
照明控制模块通过MQTT/Modbus协议接入数字孪生平台的数据采集层。平台可实时读取每盏灯、每个回路的电压、电流、功率、开关状态、故障状态等数据。通过视频融合模块(支持RTSP/GB28181/ONVIF协议),平台可调用摄像头画面,点击设备即可查看对应区域的实时照明画面-。
第二层:空间定位——让照明“有位置”
数字孪生平台的基础是GIS数据建库与处理——管线数据入库、拓扑关系建立、关键节点坐标录入-。照明控制模块的位置信息(配电箱坐标、控制回路覆盖范围)可同步录入平台,与管线、阀门、泵站等设施形成空间关联。当平台研判出某段管网异常时,可自动定位该区域对应的照明回路并下发控制指令。
第三层:联动控制——让照明“会执行”
平台通过MQTT协议向下发指令,照明控制模块接收指令后执行开关、调光、场景切换等操作-。典型联动场景包括:
| 触发条件 | 联动动作 | 响应时间 |
|---|---|---|
| 平台研判管网水位超限 | 自动点亮对应泵站/调蓄池照明 | ≤3秒 |
| 管廊环境监测数据异常 | 自动点亮管廊全段照明并推送报警 | ≤3秒 |
| 泵站设备故障报警 | 自动点亮设备间照明并切换至“检修模式” | ≤2秒 |
| 夜间人员进入管廊 | 通过传感器联动,分段点亮巡检路径照明 | ≤1秒 |
| 平台下发节能策略 | 按预设时段自动调光或关闭非必要照明 | 即时 |
四、项目案例参考
湖北全省数字孪生管网平台:已实现省、市、县三级联动,17个市州、60个县完成平台部署-。“十五五”期间,湖北还将改造供水、污水、排水、燃气等各类地下管网1.5万公里以上,持续扩大城市生命线工程监测覆盖范围-。数字孪生平台与末端执行设备的协同,将成为下一步建设的重点方向。
青岛CIM+智慧排水系统:平台构建的数字孪生模型可精准模拟管网水流路径与压力分布-。青岛将以CIM平台为数字底座,整合打通燃气、热力、供水、排水等行业监管系统-。照明作为泵站、管廊等设施的末端执行设备,可纳入CIM平台的统一管控体系。
重庆数字管线系统:重庆在全国率先建成省级全域全量地下管线数字孪生系统,中心城区数字孪生率已达100%-。下一步将推动城市“生命线”管理由“被动响应”升级为“主动预警”,由“单兵作战”迈向“协同联动”-。照明等末端执行设备的协同联动,是实现“主动预警”后快速处置的关键一环。
五、常见问题
Q1:现有照明系统能否接入数字孪生平台?
可以。通过在配电箱加装智能照明控制模块(支持MQTT/Modbus协议),即可将现有照明回路接入数字孪生平台,无需更换灯具或重新布线。
Q2:平台与照明控制模块之间的通信延迟是多少?
采用MQTT协议,端到端延迟通常在1-3秒内。对于管廊照明、泵站照明等场景,这一延迟完全可接受。
Q3:数字孪生平台断网时,照明还能正常工作吗?
能。智能照明控制模块内置本地策略存储,断网期间仍按预设的定时、感应策略独立运行,网络恢复后自动补传数据。
Q4:照明接入数字孪生平台需要哪些准备工作?
主要包括:①统计各回路覆盖范围和灯具清单;②确认各回路对应的配电箱坐标;③在平台GIS系统中标注照明控制点位;④配置联动策略(触发条件→执行动作)。
Q5:照明系统的能耗数据能否接入数字孪生平台的能耗分析模块?
可以。照明控制模块实时采集各回路的电压、电流、功率、电量数据,通过MQTT协议上传至平台,可纳入平台的能耗统计与能效分析模块。
六、总结
数字孪生管网正在从“看得见”走向“管得住”。传感器解决的是“感知”问题,平台解决的是“分析”问题,而照明等末端执行设备解决的,是“响应”问题。当16.4万公里地下管网的数据汇聚到数字孪生平台,照明的价值就不再只是“照亮”,而是成为平台指令的“最后执行者” ——水位超限时自动点亮泵站、管廊异常时自动开启照明、设备检修时自动切换模式。
浙江巨川电气智能照明控制模块支持MQTT/Modbus协议接入数字孪生平台,提供GIS坐标标注、视频联动、远程控制、能耗监测等完整功能,可作为数字孪生管网的末端执行单元-。