市政水厂数字孪生系统

一、系统介绍

针对已建或新建自来水厂工程，采用系统水力学水环境创新核心技术研究成果，研发自来水厂运行调度的“智慧大脑”,并与当前SCADA综合监控系统无缝融合，实现水厂供水水量、水压、水质等目标保障下的科学调控、经济运行、安全运行、自动化运行，同步实现设备实时性能监测、在线虚拟巡检等。

二、适用对象

· 取送一体化供水工程

· 单个供水水厂、泵站

· 水司调度中心：多厂站

· 城乡一体化供水

三、亮点与特色

全三维数字化场景，实现沉浸式业务管理

基于水厂实际场景与图纸，进行水厂完整工艺单元与场景的全三维BIM建模，实现沉浸式系统监控操作、三维情景化虚实联动巡检等业务管理。

内置“智慧大脑”,实现取送水全局优化运行

系统面向水厂水量调度、水质加药、水力安全、设备运维等核心业务管理，应用自主创新的数据预测、水力仿真、水质仿真、Al优化算法等技术研究成果，实现水厂智慧化业务应用的核心底层决策模型支撑。

支持辅助决策和闭环控制(SCADA融合)双模式

系统基于接入的水厂监测数据，经智慧大脑分析得到最优运行方式操控结果后，支持两种操控模式：(1)作为方案供操作人员参考，并自主下发SCADA指令；(2)联动SCADA系统直接下发，实现系统闭环控制。

兼顾水厂个性化特点和运营需求，适用性强

系统可根据水厂对取水泵站、供水管网压力的差异化控制权限，水厂供水、排水回流、反冲洗的差异化运行方式，以及水司对水厂的差异化供水目标管理，进行个性化设定和适用性配置。

四、系统功能

传感器故障监测功能

数据监控中心以接入系统实时监测数据，进行关联展示为基础功能。同时，数据监控中心模块可根据系统水力学反演分析方法，对增压泵站流场进行重构。在关键点位无传感器情况，生成虚拟传感器，显示水质水力参数的仿真模拟数据。应对传感器故障，或电信号偏移，数据失真情况的情况，采用仿真数据与实时采集同步展示的方式高亮提醒，并进行及时报警处理。

设备性能监测与异常报警功能

分析模型能够接入实际工程实时监测数据，进行系统和设备性能的实时反演分析，确定实际运行性能状态参数，用于状态检修维护的决策支撑。得到实时运行中水泵的流量扬程、流量效率曲线、管道综合摩阻及调流阀阻力特性曲线等。

需水量智能预测功能

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。

智慧调度功能

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。

虚实联动在线巡检

建立自来水厂高精度三维仿真数字模型及其周边区域的地理景观数字模型，包括水泵、管道、阀门、明渠、各蓄水构筑物、净水工艺等。漫游场景中可点击设备设施展示属性信息，近景设备挂载实时数据，同时将监控视频与三维模型的关联展示，实现虚实结合的安全巡检。

支持超级管理员制定巡检计划，安排各值班班组进行巡检、签到，支持后台查询巡检记录。

五、案例

江西某20万吨级水厂

工作内容包含：三维数字场景搭建、与已有的SCADA系统联调互通、构建智慧大脑”实现闭环控制等。该水厂采用取送水联合调度方式。取水泵组由系统自主调频、切泵，管网最不利点控制压力由系统自主调频控制，送水泵房切泵指令由调度中心下达。取、送水泵组千吨水电耗降低约5%。

广西某20万吨级水厂

基于B/S构架为该水厂开发网页版优化调度系统。该水厂送水机组处于恒压运行模式，压力恒定值由调度中心下达，开泵方式由水厂决定。系统投运后，送水千吨水电耗降低超4%。