Pasak projekto vadovo, KTU Statybos ir architektūros fakulteto dekano prof. dr. Dariaus Pupeikio, kuris idėjos vystymo metu vadovavo Išmaniųjų miestų ir infrastruktūros centrui (IMIC), šio projekto atsiradimą padiktavo globalūs tvarumo iššūkiai.

„Pastatų statyba ir eksploatacija bendrai sudaro apie 40 procentų visų išmetamų šiltnamio efektą sukeliančių dujų. Nors visuomenėje dažnai akcentuojamas statybos ar medžiagų gamybos etapas, skaičiuojant per visą gyvavimo ciklą net apie 75 procentai CO₂ pėdsako atitenka būtent pastatų naudojimo ir eksploatacijos etapui, kuomet vartojama įvairių rūšių energija (šiluma, elektra, tiekiamas vanduo, šviežias, šalinamos nuotekos, užterštas oras, atliekos) . Mūsų projektas koncentruojasi būtent į šį ilgalaikį eksploatacinį poveikį“, – pabrėžia prof. dr. D.Pupeikis.

Technologinis pamatas: nuo BIM iki daiktų interneto

KTU studentų miestelio skaitmeninis dvynys unikalus tuo, kad jame statinių informacinis modeliavimas (BIM) veikia ne kaip statiškas projektas, o kaip dinamiškas, nuolat atsinaujinantis organizmas. Kadangi detalus informacinis modeliavimas reikalauja didelių laiko ir ekspertinių resursų, komanda sprendimą papildė kitomis lanksčiomis technologijomis: dronų sukurta fotogrametrija, 360 laipsnių panoraminių nuotraukų turais bei požeminių inžinerinių tinklų 3D modeliais.

Vis dėlto didžiausia projekto inovacija ir „varomoji jėga“ – daiktų internetas (IoT). Miestelyje buvo integruota daugybė skirtingų jutiklių bei prieigų (API), veikiančių per įvairius ryšio protokolus (Zigbee, Bluetooth, Wi-Fi, LoRa, BACnet, Modbus). Ši integruota sistema realiu laiku – kas 5–30 minučių – tiekia duomenis apie pastatų mikroklimatą, energijos vartojimą ir generaciją, žmonių buvimą, atliekų šalinimą, vėdinimo intensyvumą ir kt.

Duomenų ežeras ir dirbtinio intelekto „vyšnia ant torto“

Visi surinkti jutiklių rodmenys plaukia į bendrą KTU duomenų ežerą (Data Lake). „Realiu laiku transliuojame daugiau nei 3000 skirtingų parametrų. Įprastai, vienas jutiklis gali siųsti nuo 1 iki 10 ar daugiau parametrų, o sukaupta istorinė informacija yra kritiškai svarbi prognozavimui. Kad galėtume sėkmingai analizuoti energetinius procesus, mums reikalinga mažiausiai metų laikotarpio ir skirtingų sezonų istorija“, – aiškina prof. dr. D.Pupeikis.

Projekto vadovas pastebi, kad dirbtinis intelektas skirtas prognozavimui šiame projekte yra tik „vyšnia ant torto“, o pats didžiausias darbas (apie 80 procentų resursų) tenka duomenų mokslui – žalių duomenų supratimui, jų matematiniam apdorojimui ir valymui. Tik tinkamai apdorojus duomenis, juos galima integruoti su geometrine pastatų reprezentacija (BIM modeliais bei taškų debesimis) ir pateikti ekspertams patogiose švieslentėse (dashboards).

CO₂ pėdsako vertinimas: (de)kompozicija ir neigiamas balansas

Platformoje pritaikyta unikali metodika leidžia atlikti energijos vartojimo ir iš to sekančio CO₂ pėdsako kompoziciją ir dekompoziciją – pastebėjus padidėjusią pastato taršą, galima virtualiai „priartinti“ (detalizuoti) skaitmeninę reprezentaciją ir identifikuoti, kuri sistema (šildymas, vėdinimas ar kt.) ir kiek yra atsakinga už atitinkamą taršą.

Sistemoje realiu laiku integruojami ir viešieji ES duomenys apie elektros energijos CO₂ ekvivalentą bei „Nordpool“ biržos kainas, kintančias kas valandą. Tai leidžia pastatų administratoriams elgtis išmaniai: pavyzdžiui, kai elektra biržoje yra pigi ir gaminama iš atsinaujinančių išteklių (saulės, vėjo), pastatus galima intensyviau pašildyti ar vėdinti, o kainų pikų metu – vartojimą sumažinti.

Įdomu tai, kad skaitmeniniame dvynyje fiksuojamas ir teigiamas aplinkosauginis poveikis (vadinamasis neigiamas CO₂ pėdsakas). Miestelyje veikianti megavato galios saulės elektrinė generuoja žaliąją energiją, kuri tiesiogiai mažina bendrą anglies dvideginio balansą. Taip pat jutikliais stebimas elektromobilių krovimo intensyvumas ir net studentų miestelio atliekų konteinerių užpildymas – pagal konteinerių tūrį ir atliekų rūšį algoritmai apskaičiuoja utilizavimo sukeliamą CO₂ pėdsaką.

Projektas, keičiantis studijas ir ateities miestų strategiją

Nors dalis duomenų dėl IT saugumo ir privatumo išlieka konfidencialūs, KTU sukurta platforma jau dabar atveria milžiniškas galimybes. Ji aktyviai naudojama ne tik pastatų administravimui, bet ir studijų procese, leidžiant studentams dirbti su realiais, o ne teoriniais duomenimis.

„Skaitmeninis dvynys savo tikrąjį gyvenimą pradeda tada, kai pastatoma fizinė aplinka. Šie duomenys atskleidžia labai daug pastatų naudojimo ypatumų, pavyzdžiui, kaip žmonių užimtumas ir patalpų oro kokybė koreliuoja su energijos sąnaudomis“, – reziumuoja prof. dr. D.Pupeikis, išreikšdamas padėką strateginiams partneriams, įmonėms „Staticus“, „YIT Lietuva“, „Civinity“, „Kauno tiltai“, INHUS, „Bentley Systems“, kurie padėjo šią viziją paversti realybe.

Konkurso „Lietuvos BIM projektai 2026“ laimėjimas įrodo, kad KTU sukurta metodika ir skaitmeninė ekosistema brėžia naują standartą visai šalies išmaniųjų miestų plėtrai.