城投水務(wù)下屬南市水廠(chǎng)數字孿生系統一期建設于近日正式建成并投入生產(chǎn)運行，這是本市水務(wù)行業(yè)首家數字孿生水廠(chǎng)。該系統融合了三維仿真、數據交互、運行模擬、仿真控制等要素，通過(guò)對真實(shí)水廠(chǎng)的數字映射，實(shí)現運行的模擬、監控、診斷、預測和控制，消除運行過(guò)程中的不確定性，一旦得到復制推廣，將有效助推行業(yè)和城市的數字化和智能化發(fā)展。
場(chǎng)景一：全過(guò)程的自動(dòng)水平衡系統
百年南市水廠(chǎng)有著(zhù)較好的數據積累和信息化基礎。作為數字孿生系統的一個(gè)重要組成部分，水平衡系統能夠自動(dòng)接收來(lái)自于黃浦供水示范區管網(wǎng)模型推送的壓力需求和水量預測，通過(guò)模型計算后實(shí)現最優(yōu)化調度方案并向生產(chǎn)系統下達指令，從而實(shí)現“按需供應、動(dòng)態(tài)調整”。目前，該全自動(dòng)水平衡系統可以實(shí)現“能效”和“穩態(tài)”兩種模式調度，在能效模式下可以利用水庫高液位，實(shí)現供水能耗的最大節約；在穩態(tài)模式下可以發(fā)揮水庫調蓄作用。實(shí)現四條產(chǎn)線(xiàn)的平穩運行。南市水廠(chǎng)通過(guò)全自動(dòng)水平衡系統讓黃浦供水示范區的整體服務(wù)壓力更加平穩，不僅能夠直接給市民帶來(lái)用水體驗的提升，而且能夠有效降低水管爆裂和用水設備故障的概率。
場(chǎng)景二：全指標的水質(zhì)控制系統
水質(zhì)控制系統通過(guò)監測水質(zhì)變化情況、預判水質(zhì)變化趨勢，識別當前生產(chǎn)過(guò)程中的水質(zhì)風(fēng)險點(diǎn)，評估風(fēng)險等級、制定管控措施、形成分析報告，向相關(guān)生產(chǎn)工藝環(huán)節自動(dòng)推送水質(zhì)管控措施，從而大大提升水質(zhì)的穩定性和管控的精準度。從2021年的數據來(lái)看，在生產(chǎn)水量上升8.66%、出廠(chǎng)水綜合合格率100%基礎上，各類(lèi)藥劑投加平均減少了2.6%。
場(chǎng)景三：全生命的設備管理系統
依托數字孿生水廠(chǎng)建設，城投水務(wù)對南市水廠(chǎng)內的構筑物、生產(chǎn)設備、管路系統進(jìn)行了超精細三維數字化復原，利用unity3D技術(shù)和現場(chǎng)掃描方式實(shí)現了水廠(chǎng)內1∶1的三維數字孿生，構建了一個(gè)和現實(shí)水廠(chǎng)一模一樣的數字工廠(chǎng)，并對接物聯(lián)感知數據，使數字工廠(chǎng)里的設備情況完全與現實(shí)工廠(chǎng)同步。工作人員就可以在數字孿生平臺上，借助目光觸及技術(shù)、高清晰攝像頭以及巡檢機器人等實(shí)現定置化巡檢和設備的健康診斷，并能夠借助三維模型和傳感器對設備內部進(jìn)行可視化檢修。
場(chǎng)景四：全要素的安全管控系統
在安全管控系統中，整個(gè)水廠(chǎng)區域以及各類(lèi)風(fēng)險點(diǎn)被劃分為四個(gè)不同顏色的風(fēng)險等級，并根據日常運行和施工建設情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)調整。同時(shí)，系統中還可以實(shí)時(shí)播報當前的氣象數據，以及對生產(chǎn)運行的影響情況。工作人員可以在數字孿生平臺上發(fā)起應急預案演練，通過(guò)不同場(chǎng)景的切換，模擬水廠(chǎng)可能發(fā)生的各類(lèi)突發(fā)事件，系統將推演出這一事件的發(fā)展趨勢、可能對水廠(chǎng)生產(chǎn)運營(yíng)造成的影響以及正確的處置流程，實(shí)現演練的“準實(shí)戰化”。比如，以往對水廠(chǎng)供電電源失電事件的應急預案一般都是以文字形式呈現的，但在數字孿生水廠(chǎng)系統中，就可以將應急處置的標準化流程實(shí)景呈現在大家眼前，便于工作人員的日常培訓和模擬操練，能夠使水廠(chǎng)的安全管理更具體、可追溯、可評估。
場(chǎng)景五：全方位的綠色節能系統
數字孿生平臺能夠對水廠(chǎng)內各工藝段設備和儀表的用電情況進(jìn)行統計分析，對耗電量較大的設備，在滿(mǎn)足水量、水壓的基礎上，通過(guò)優(yōu)化運行模式，最大限度降低設備能耗，實(shí)現效率提升。從2021年的數據來(lái)看，制水用電單耗下降了4.1%、出水用電單耗下降了8.69%，充分體現了在運維管理升級的同時(shí)所帶來(lái)的顯著(zhù)的碳減排優(yōu)勢。同時(shí)，城投水務(wù)在南市水廠(chǎng)試行光伏項目，年發(fā)電量約為26萬(wàn)度，有效降低了水廠(chǎng)外網(wǎng)用電負荷，也使南市水廠(chǎng)成為本市較早引入光伏發(fā)電的自來(lái)水廠(chǎng)。
南市水廠(chǎng)數字孿生系統，是城投水務(wù)大力推進(jìn)數字化轉型的一次試水，也是行業(yè)未來(lái)發(fā)展的方向。目前，南市水廠(chǎng)正在緊鑼密鼓地開(kāi)展國內第一家自動(dòng)化實(shí)驗室、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 )新應用提供有力支撐，為上海積聚高質(zhì)量發(fā)展的新動(dòng)能。
