城投水務(wù)下屬南市水廠數(shù)字孿生系統(tǒng)一期建設(shè)于近日正式建成并投入生產(chǎn)運(yùn)行，這是本市水務(wù)行業(yè)首家數(shù)字孿生水廠。該系統(tǒng)融合了三維仿真、數(shù)據(jù)交互、運(yùn)行模擬、仿真控制等要素，通過(guò)對(duì)真實(shí)水廠的數(shù)字映射，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行的模擬、監(jiān)控、診斷、預(yù)測(cè)和控制，消除運(yùn)行過(guò)程中的不確定性，一旦得到復(fù)制推廣，將有效助推行業(yè)和城市的數(shù)字化和智能化發(fā)展。

場(chǎng)景一：全過(guò)程的自動(dòng)水平衡系統(tǒng)

百年南市水廠有著較好的數(shù)據(jù)積累和信息化基礎(chǔ)。作為數(shù)字孿生系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，水平衡系統(tǒng)能夠自動(dòng)接收來(lái)自于黃浦供水示范區(qū)管網(wǎng)模型推送的壓力需求和水量預(yù)測(cè)，通過(guò)模型計(jì)算后實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化調(diào)度方案并向生產(chǎn)系統(tǒng)下達(dá)指令，從而實(shí)現(xiàn)“按需供應(yīng)、動(dòng)態(tài)調(diào)整”。目前，該全自動(dòng)水平衡系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)“能效”和“穩(wěn)態(tài)”兩種模式調(diào)度，在能效模式下可以利用水庫(kù)高液位，實(shí)現(xiàn)供水能耗的最大節(jié)約；在穩(wěn)態(tài)模式下可以發(fā)揮水庫(kù)調(diào)蓄作用。實(shí)現(xiàn)四條產(chǎn)線的平穩(wěn)運(yùn)行。南市水廠通過(guò)全自動(dòng)水平衡系統(tǒng)讓黃浦供水示范區(qū)的整體服務(wù)壓力更加平穩(wěn)，不僅能夠直接給市民帶來(lái)用水體驗(yàn)的提升，而且能夠有效降低水管爆裂和用水設(shè)備故障的概率。

場(chǎng)景二：全指標(biāo)的水質(zhì)控制系統(tǒng)

水質(zhì)控制系統(tǒng)通過(guò)監(jiān)測(cè)水質(zhì)變化情況、預(yù)判水質(zhì)變化趨勢(shì)，識(shí)別當(dāng)前生產(chǎn)過(guò)程中的水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)、制定管控措施、形成分析報(bào)告，向相關(guān)生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)自動(dòng)推送水質(zhì)管控措施，從而大大提升水質(zhì)的穩(wěn)定性和管控的精準(zhǔn)度。從2021年的數(shù)據(jù)來(lái)看，在生產(chǎn)水量上升8.66%、出廠水綜合合格率100%基礎(chǔ)上，各類(lèi)藥劑投加平均減少了2.6%。

場(chǎng)景三：全生命的設(shè)備管理系統(tǒng)

依托數(shù)字孿生水廠建設(shè)，城投水務(wù)對(duì)南市水廠內(nèi)的構(gòu)筑物、生產(chǎn)設(shè)備、管路系統(tǒng)進(jìn)行了超精細(xì)三維數(shù)字化復(fù)原，利用unity3D技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)掃描方式實(shí)現(xiàn)了水廠內(nèi)1∶1的三維數(shù)字孿生，構(gòu)建了一個(gè)和現(xiàn)實(shí)水廠一模一樣的數(shù)字工廠，并對(duì)接物聯(lián)感知數(shù)據(jù)，使數(shù)字工廠里的設(shè)備情況完全與現(xiàn)實(shí)工廠同步。工作人員就可以在數(shù)字孿生平臺(tái)上，借助目光觸及技術(shù)、高清晰攝像頭以及巡檢機(jī)器人等實(shí)現(xiàn)定置化巡檢和設(shè)備的健康診斷，并能夠借助三維模型和傳感器對(duì)設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行可視化檢修。

場(chǎng)景四：全要素的安全管控系統(tǒng)

在安全管控系統(tǒng)中，整個(gè)水廠區(qū)域以及各類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)被劃分為四個(gè)不同顏色的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，并根據(jù)日常運(yùn)行和施工建設(shè)情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。同時(shí)，系統(tǒng)中還可以實(shí)時(shí)播報(bào)當(dāng)前的氣象數(shù)據(jù)，以及對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行的影響情況。工作人員可以在數(shù)字孿生平臺(tái)上發(fā)起應(yīng)急預(yù)案演練，通過(guò)不同場(chǎng)景的切換，模擬水廠可能發(fā)生的各類(lèi)突發(fā)事件，系統(tǒng)將推演出這一事件的發(fā)展趨勢(shì)、可能對(duì)水廠生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)造成的影響以及正確的處置流程，實(shí)現(xiàn)演練的“準(zhǔn)實(shí)戰(zhàn)化”。比如，以往對(duì)水廠供電電源失電事件的應(yīng)急預(yù)案一般都是以文字形式呈現(xiàn)的，但在數(shù)字孿生水廠系統(tǒng)中，就可以將應(yīng)急處置的標(biāo)準(zhǔn)化流程實(shí)景呈現(xiàn)在大家眼前，便于工作人員的日常培訓(xùn)和模擬操練，能夠使水廠的安全管理更具體、可追溯、可評(píng)估。

場(chǎng)景五：全方位的綠色節(jié)能系統(tǒng)

數(shù)字孿生平臺(tái)能夠?qū)λ畯S內(nèi)各工藝段設(shè)備和儀表的用電情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)耗電量較大的設(shè)備，在滿(mǎn)足水量、水壓的基礎(chǔ)上，通過(guò)優(yōu)化運(yùn)行模式，最大限度降低設(shè)備能耗，實(shí)現(xiàn)效率提升。從2021年的數(shù)據(jù)來(lái)看，制水用電單耗下降了4.1%、出水用電單耗下降了8.69%，充分體現(xiàn)了在運(yùn)維管理升級(jí)的同時(shí)所帶來(lái)的顯著的碳減排優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，城投水務(wù)在南市水廠試行光伏項(xiàng)目，年發(fā)電量約為26萬(wàn)度，有效降低了水廠外網(wǎng)用電負(fù)荷，也使南市水廠成為本市較早引入光伏發(fā)電的自來(lái)水廠。

    南市水廠數(shù)字孿生系統(tǒng)，是城投水務(wù)大力推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的一次試水，也是行業(yè)未來(lái)發(fā)展的方向。目前，南市水廠正在緊鑼密鼓地開(kāi)展國(guó)內(nèi)第一家自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室、PAM作業(yè)無(wú)人化車(chē)間、智慧安防及水質(zhì)模型等探索實(shí)踐。未來(lái)，城投水務(wù)將繼續(xù)以智慧水務(wù)實(shí)踐為城市治理、民生服務(wù)、行業(yè)發(fā)展等領(lǐng)域創(chuàng)新應(yīng)用提供有力支撐，為上海積聚高質(zhì)量發(fā)展的新動(dòng)能。