市政供排水:一体化节能运行与水力调控
关键技术
水厂节能运行技术
采用自研深度创新技术成果，对自来水厂节能潜力进行评估，准确把握节能潜力。根据厂站网差异化提供定制化综合技术节能方案。通过自控系统改造融合，以更佳的优化调度策略实现水厂节能运行。
数据清洗与性态参数反演分析技术
系统基于水动力学能量守恒方程，融合水力反演计算方法，综合设计数据、历史数据，针对泵站中水泵、构筑物、管线及阀门等设备设施的水力动态特性，建立系统设施设备水力特性反演模型，利用能量方程的闭合性和系统工况数据的唯一性原理，对历史数据进行清洗。
取、送水泵站联合优化技术
以取水泵站、送水泵站总运行能耗最低为目标，采用机理模型与数理模型相结合的方式，对泵组多目标优化调度模型进行求解，充分考虑场景约束（如分时电价、清水池调蓄能力、恒压或恒流目标、水泵频繁启停、故障泵停用、工况切换水锤等），优选满足目标函数的泵组组合和变频泵频率，得到精准、经济的调度控制方案。
参数AI智能预测技术
系统根据出厂流量、压力长短周期历史数据建立LSTM（长短期记忆递归神经网络）与统计分析有机结合的预测模型，根据水厂供水片区的不同、时间因素引起的周期性用水量变化、温度、降雨的影响，并结合长短周期的早晚用水高峰趋势监测，及当前出厂流量驱动预测数据的实时校正，对一日的供水流量变化进行智能预测。
水平衡精准调控技术
通过充分利用清水池调蓄能力来有效降低机组能耗。清水池的水位的影响因素较多，包括取水流量、送水流量、反冲洗、排水回流、沉淀池排泥等，水厂智慧运行调控系统充分考虑水厂各工艺段水动力平衡、水量迟滞等影响，对水平衡进行精准调控，保证清水池水位安全。
管网控制点最低压力控制技术
采用牛顿拉夫森算法，综合考虑送水泵与用水户之间管网布置形式、加压泵、调流阀、水塔等设备设施，建立配水管网水力平衡计算模型，在保证管网控制点最低压力需求下，实现出厂压力需求精准计算功能。
传感器异常自动识别技术
监测传感器是实现智慧调度的重要基础。在实际水厂运行过程中，针对传感器故障/零点漂移等可能出现的传感器异常故障，利用系统数据的闭合性和唯一性原理，内置系统不同层级结构下监测参数的反演分析算法，实现不同传感器间的监测参数相互验证，达到传感器异常故障识别目的。
水厂节能运行技术-节能措施方案
自动化系统升级改造
建立先进的自动化控制系统，实现设备的智能化运行和精细化管理。通过自动化控制系统，可以实现设备设施的远程控制、定时启动等功能，提高运行效率，降低人工干预成本。
水厂精细化运行管理与运行优化
以取水泵站、送水泵站总运行能耗最低为目标，采用机理模型与数理模型相结合的方式，对泵组多目标优化调度模型进行求解，充分考虑场景约束，并结合自来水具体净水工艺（对净水工艺进行精细化调控，包括：排泥、反冲、回流等，形成良性循环），优选满足目标函数的泵组组合和变频泵频率，得到精准、经济的调度控制方案。
厂站群水量优化调度运行
水厂联合供水时，各处的出厂压力调度指令不当，将导致流量分配不合理，各厂泵组同时偏离高效区，造成能源的极大浪费。优化调度系统，在满足管网末端最低压力需求的情况下，进行比选分析，计算各厂出厂压力最佳控制值，合理分配流量，推荐最佳开泵策略，保证泵组高效运行。
水泵选型升级改造
根据自来水厂综合设计数据、历史运行数据，建立供水管路水损模型，选取典型水源水位、供水工况，以全时空运行优化能耗最低为目标，进行水泵重新选型，并结合变频改造技术，实现泵站运行效率的最大化，降低整体能耗。
管网压力节点控制优化
采用牛顿拉夫森算法，综合考虑送水泵与用水户之间管网布置形式、加压泵、调流阀、水塔等设备设施，建立配水管网水力平衡计算模型，在保证管网控制点最低压力需求下，实现出厂压力需求精准计算功能，对管网压力节点控制压力进行优化。
设备状态监测检修与运维改进
监测传感器是实现智慧调度的重要基础。在实际水厂运行过程中，针对传感器故障/零点漂移等可能出现的传感器异常故障，利用系统数据的闭合性和唯一性原理，内置系统不同层级结构下监测参数的反演分析算法，实现不同传感器间的监测参数相互验证，达到传感器异常故障识别目的。
市政水厂数字孪生系统的工程应用
江西某水厂
以经一级优化调度的基础依据，保证联合供水的水泵组总能耗最低，采用管网水力稳态计算分析模型，准确计算出最佳运行方案，有效的提高两个水厂联合调度效率与降低泵组的总能耗。
（1）根据运行人员设定的清水池低液位、供水出厂压力需求、管网压力需求，一键精准调度控制功能；
（2）根据运行人员导入的压力需求变化曲线，系统利用各清水池的调蓄能力，进行预见性调节。
武汉污水处理厂
武汉某污水处理厂数字孪生系统辅助决策系统示范工程
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