Семантическое моделирование при построении цифровых двойников энергетических объектов и систем

Семантическое моделирование при построении цифровых двойников энергетических объектов и систем

Автор: Массель Л.В., Массель А.Г.

Журнал: Онтология проектирования @ontology-of-designing

Рубрика: Прикладные онтологии проектирования

Статья в выпуске: 1 (47) т.13, 2023 года.

Бесплатный доступ

Рассматривается задача построения цифровых двойников и умных цифровых двойников для моделирования и управления в энергосистемах. Под энергосистемой понимается совокупность энергетических ресурсов всех видов, методы их получения (добычи), преобразования, распределения и использования, а также технические средства и организационные комплексы, обеспечивающие снабжение потребителей различными видами энергии. Анализируются интегрированные интеллектуальные энергосистемы и основные направления цифровизации энергетики. Рассмотрены понятие «цифровые двойники» в технических сферах, онтологический подход к построению цифровых двойников и семантические модели построения умных цифровых двойников. Предложено использование фрактального подхода при выполнении онтологического инжиниринга, который даёт возможность формализации понятий предметной области и позволяет строить разномасштабные онтологии с использованием метауровней онтологий. Представлены модели цифровых двойников и умных цифровых двойников. Разработанные подходы проиллюстрированы на примерах построения цифрового двойника солнечной электростанции и умного цифрового двойника топливно-энергетического комплекса. Описанный в статье подход даёт возможность интеграции цифровых и умных цифровых двойников разных уровней в единое цифровое решение при моделировании объектов энергетики и энергосистем.

Еще

Интегрированные интеллектуальные энергосистемы, цифровой двойник, фрактальный подход, онтологии, семантические модели

Короткий адрес: https://sciup.org/170198109

IDR: 170198109   |   DOI: 10.18287/2223-9537-2023-13-1-44-54

Список литературы Семантическое моделирование при построении цифровых двойников энергетических объектов и систем

  • Бушуев В.В., Каменев А.С., Кобец Б.Б. Энергетика как инфраструктурная «система систем» / Энергетическая политика. 2012. № 5. С.3-14.
  • Воропай Н.И., Стенников В.А., Сендеров С.М., Барахтенко Е.А. и др. Интегрированные инфраструктура энергетических систем регионального и межрегионального уровня / Энергетическая политика. 2015. Т.3. С.24-32.
  • Воропай Н.И., Стенников В.А., Сендеров С.М. Интегрированные интеллектуальные системы в энергетике России / Системные исследования в энергетике: методология и результаты. Под редакцией А. А. Макарова и Н.И. Воропая. М.: ИНЭИ РАН. 2018. С.87-101.
  • Воропай Н.И., Стенников В.А. Интегрированные интеллектуальные энергетические системы / Известия РАН. Энергетика. 2014. № 1. С.64-73.
  • Воропай Н.И., Стенников В.А. Интегрированные энергетические системы / Инновационная энергетика-21. Под редакцией В.М. Батенина, В.В. Бушуева, Н.И. Воропая. М.: ПК «Энергия». 2017. С.181-193.
  • Массель Л.В., Массель А.Г. Интеллектуальные вычисления в исследованиях направлений развития энергетики // Известия Томского политехнического университета. 2012. № 5. Управление, вычислительная техника и информатика. С. 135-141.
  • Massel L. V., Massel A. G. Intelligent system of semiotic type for decision-making support in Russia energy sector based on situational management conception / Proceedings of IV International scientific conference "Information technologies in science, management, social sphere and medicine" (ITSMSSM 2017)) // Advances in Computer Science Research (ACSR). Volume 72, 2017. P.423-429. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202020902019.
  • «Цифровая экономика РФ». Минцифры России. Последнее обновление: 9 августа 2022. https://digital.gov.ru/ru/activity/directions/858/?utm_referrer=https%3a%2f%2fwww.google.com%2f.
  • Ведомственный проект «Цифровая энергетика». https://minenergo.gov.ru/node/14559.
  • Сойфер В.А. Human fActor // Онтология проектирования. 2021. Т.11, №1(39). С.8-19. D0I:10.18287/2223-9537-2021-11-1-8-19.
  • Андрюшкевич С.К., Ковалев С.П., Нефедов Е.А. Подходы к разработке и применению цифровых двойников энергосистем // Цифровая подстанция. 2019. № 12. С.38-43.
  • Ковалев С.П. Проектирование информационного обеспечения цифровых двойников энергосистем // Системы и средства информатики. 2020. Т.30. №1. С.66-81.
  • Massel L., Massel A. Development of Digital Twins and Digital Shadows of Energy Objects and Systems Using Scientific Tools for Energy Research // ENERGY-21 - Sustainable Development & Smart Management: proceedings. E3S Web of Conferences, 2020. Volume 209. P.1-7. DOI: 10.1051/e3sconf/202020902019.
  • Воропай Н.И., Массель Л.В., Колосок И.Н., Массель А.Г. ИТ-инфраструктура для построения интеллектуальных систем управления развитием и функционированием энергосистем на основе цифровых двойников и цифровых образов / Известия РАН. Энергетика. 2021. №1. С.3-13. DOI: 10.31857/S0002331021010180.
  • Grieves M. W. Digital Twin: Manufacturing Excellence through Virtual Factory Replication-LLC, 2014, 7 p.
  • Fei Tao, Fangyuan Sui, Ang Liu, Qinglin Qi, Meng Zhang, Boyang Song, Zirong Guo, Stephen C.-Y. Lu & A. Y. C. Nee. Digital twin-driven product design framework, International Journal of Production Research, 2019; 57:12, pp. 1-19. DOI: 10.1080/00207543.2018.1443229.
  • Lim, Kendrik Yan Hong & Zheng, Pai & Chen, Chun-Hsien. A state-of-the-art survey of Digital Twin: techniques, engineering product lifecycle management and business innovation perspectives. Journal of Intelligent Manufacturing. 2020. P.1313-1337. DOI: 10.1007/S10845-019-01512-W.
  • Ferguson S., Bennett E., Ivashchenko A. Digital twin tackles design challenges. World Pumps. 2017 (4). P.26-28. DOI: 10.1016/S0262-1762(17)30139-6.
  • Karanjkar N., Joglekar A., Mohanty S., Prabhu V., Raghunath D., Sundaresan R. Digital Twin for Energy Optimization in an SMT-PCB Assembly Line, IEEE International Conference on Internet of Things and Intelligence System (IOTAIS), Bali, 2018. P.85-89. DOI:10.1109/IOTAIS.2018.8600830.
  • Pileggi P., Verriet J., Broekhuijsen J., C. van Leeuwen, Wijbrandi W., Konsman M. A Digital Twin for Cyber-Physical Energy Systems, 7th Workshop on Modeling and Simulation of Cyber-Physical Energy Systems (MSCPES), Montreal, QC, Canada, 2019. P.1-6. DOI: 10.1109/MSCPES.2019.8738792.
  • Tao F., Zhang H., Liu A., Nee A.Y.C. Digital Twin in Industry: State-of-the-Art, in IEEE Transactions on Industrial Informatics, vol.15, no.4. Р.2405-2415, April 2019. DOI: 10.1109/TII.2018.2873186.
  • Прохоров А., Лысачев М. Цифровой двойник. Анализ, тренды, мировой опыт. М.: ООО «АльянсПринт». 2020. 401 с.
  • Марьясин О.Ю. Разработка онтологий для цифрового двойника зданий // Онтология проектирования. 2019. Т.9, №4(34). С.480-495. DOI: 10.18287/2223-9537-2019-9-4-480-495.
  • Stennikov V., Barakhtenko E., Sokolov D., Mayorov G. Principles of Building Digital Twins to Design Integrated Energy Systems. Computation, vol.10, no.12, Dec. 2022. P.222. DOI:10.3390/COMPUTATION10120222.
  • Steinmetz C., Rettberg A., Ribeiro F.G.C, Schroeder G., Pereira C.E. Internet of things ontology for digital twin in cyber physical systems. Brazilian Symp Comput Syst Eng SBESC, vol. 2018-November, P.154-159, Jul. 2018. DOI: 10.1109/SBESC.2018.00030.
  • Anthony R. N. Planning and Control: a Framework for Analysis. Cambridge MA: Harvard University Press, 1965.
  • Макаров А.А. Подходы к оценке устойчивости и рисков долгосрочного развития российской энергетики / Системные исследования в энергетике: методология и результаты. М.: ИНЭИ РАН. 2018. С.87-101.
  • Euzenat J., Shvaiko P. Ontology matching: Second edition. Springer-Verlag Berlin Heidelberg. 2013. P.511. DOI:10.1007/978-3-642-38721 -0/COVER.
  • Suarez-Figueroa M.C., Gomez-Perez A., Motta E., Gangemi A. (Eds.). Ontology engineering in a networked world. Springer Science & Business Media, 2012. P.444. DOI:10.1007/978-3-642-24794-1.
  • Groumpos P., Stylios C. Modelling supervisory control systems using fuzzy cognitive maps / Chaos, Solitons & Fractals. 2000, Vol.11, №1-3. Р.329-336.
  • [31] Papageorgiou E., Stylios C., Groumpos P. An integrated two-level hierarchical system for decision making in radiation therapy based on fuzzy cognitive maps / IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 2003, Vol. 50. № 12. Р.1326-1339.
  • Ruiz J.C.S., Bru J.M., Escoto R.P. Smart Digital Twin for ZDM-based job-shop scheduling. 2021 IEEE International Workshop on Metrology for Industry 4.0 & IoT (MetroInd4.0&IoT), Rome, Italy, 2021, P.510-515, DOI: 10.1109/MetroInd4.0IoT51437.2021.9488473.
  • Массель Л.В. Фрактальный подход к структурированию знаний и примеры его применения // Онтология проектирования. 2016. Т.6, №2(20). С.149-161. DOI: 10.18287/2223-9537-2016-6-2-149-161.
  • Массель Л.В., Массель А.Г., Щукин Н.И., Цыбиков А.Р., Лосев А.С. Построение цифровых двойников ветровой и солнечной электростанций на основе онтологического подхода // Автоматизация в промышленности, 2022. № 7. С.28-32. DOI: 10.25728/avtprom.2022.07.04.
  • Мамедов Т.Г., Массель А.Г. Адаптация методики реинжиниринга унаследованного программного обеспечения // Информационные и математические технологии в науке и управлении. 2021. №4(24). С.88-99. DOI: 10.38028/ESI.2021.24.4.009.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp