自来水厂节能运行优化调度技术解决方案 市政有压输水管线爆管&泄漏在线监测技术解决方案 污水厂精准曝气&精准加药 城市雨洪数字孪生技术解决方案 长距离输调水工程安全调度与智慧运行技术解决方案 水库枢纽安全监测数字孪生技术解决方案 |
自来水厂节能运行优化调度技术解决方案
业务痛点
核心技术
价值效益
实施案例
①自来水厂传感器故障无法及时识别
②水泵设备性能下降无法及时识别
③水厂运行千吨水电耗、药耗过高
④管网运行时压力不合理，难以调控
⑤切泵过程中的不当操作影响供水安全
①节约能耗5%~15%；
②提升供水保证率；
③传感器异常判断、爆管等极端工况报警及免费提供运行调度咨询服务。
①上海某水厂（两期工程， 每期工程水处理能力为20万吨/天）：在不考虑避行设备改造更换的前提下，对取水泵站进行运行优化分析，进行耗电量分析，节省电费约20%。
②江西某20万吨级水厂：系统的运行减轻了巡检任务的压力，同时取、送水泵组的千吨水电耗降低了约5%-10%，为水厂带来了可观的收益。
③广西某20万吨级水厂：系统投运后，送水千吨水电耗降低超4%。
④南通某60万吨级水厂
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。
①数据清洗与性态参数反演分析技术
②取、送水泵站联合优化技术
③水平衡精准调控技术
④传感器异常自动识别技术
⑤管网控制点最低压力控制技术
⑥参数AI智能预测技术
市政有压输水管线爆管&泄漏在线监测技术解决方案
①长距离输水、城市供水管线爆管事故频发，漏损率居高不下
②管道老化失修，泄漏、阻塞、腐蚀问题严重
③现有爆管检测和定位技术难以实现爆管精确辨识、定位精度低
④政府近年来不断出台政策设定指标以加强对水务行业的漏损管控：到2025年全国城市公共供水管网漏损率需控制在9%以内
爆管的预测位置精度为100m以内，泄漏的预测位置精度为25m以内。
①宁波某工业供水系统（70公里）爆管渗漏监测：算法定位爆管位置约为1247m，真实爆管点位置约为1321m（精度74m＜100m）；算法定位漏点距离A-5号271.83m，距离A-6号275m，真是泄漏位置距离A-5号287.5m（精度15.67m＜25m），距离A-6号274.6m（精度0.4m＜25m）。
②南京某工业园区
从管道故障机理出发，对有压输水工程管道工艺系统建模和传感器阵列划分，基于管道瞬变流、声波理论、信号处理技术、优化算法和机器学习等先进技术，结合高频感知数据（压力、噪声等），进行开边界系统流场重构，建立管道故障在线监测、快速报警与精准定位平台。
①基于水力瞬变机理模型和高频压力感知的爆管诊断解决方案——技术亮点与特色
a. BIM+GIS数字化场景
b. 高精度数据清洗和滤波技术
c. 压力波动阈值检测技术
d. 数据提取和流场重构技术
e. 匹配度量化技术
f. 压力溯源技术
g. 无需系统细节信息，算法鲁棒性高
②基于声波联合技术的有压输水管线渗漏检测解决方案——功能技术亮点与特色
a. 利用背景压力波，诊断和定位大渗漏
b. 基于渗漏产生噪声，诊断和定位小渗漏
c. 声波互相关分析，实现波速精准率定
d. 背景压力波+渗漏噪声的联合泄漏检测技术
污水厂精准曝气&精准加药
①污水处理系统效率低，运行成本高。
②大量电能和药剂被浪费、间接导致了碳排放量大。
③为了保证安全运行，一般人工调节会将溶解氧（DO）维持在较高的数值上，导致风机经常高频运行，造成了极大的电能浪费。
④政府近年来不断出台政策：到2025年，地级及以上缺水城市再生水利用率达到25%以上，建成100座能源资源高效循环利用的污水处理绿色低碳标杆厂。
精准曝气：
精准曝气系统是基于大数据分析建立描述好氧污水处理系统运行参数、污水水质、微生物活性及系统需氧量之间关系的模型，利用AI算法对系统的需氧量进行精准预测，并深入研究风机、阀门和管路结构对曝气过程的影响。根据不同的进水水质，利用在线测量模型预测的出水参数值作为反馈信号，动态寻找与进水水质相对应的优化DO设定值，基于神经网络模型跟踪DO设定值。实现对曝气量的优化控制开发智慧化精准曝气系统，实现节能降耗。
精准加药：
精确加药控制技术，通过脱氮除磷工艺运行数据的分析，针对碳源投加，确定以缺氧区出水前馈加药控制为主，好氧区出水反馈加药控制为辅，实现进水负荷前馈和出水反馈相结合的控制策略。针对除磷剂投加，以进水总磷结合出水总磷信号，综合其他运行参数，建立数学模型，预测除磷剂投加量对总磷去除影响，对除磷剂投加进行提前调控，从而稳定提高了出水的达标排放，减少了人工运营时间，降低了生产运营成本。
精准曝气：
①水厂稳定运行：DO（含氧量）在90%时间内波动幅度控制在±0.5mg/L
②节能降耗：电耗能降低15%~25%（10万吨级污水厂，每年节省电费约40万以上）
③降低碳源投加量
④降低工作人员操作强度
精准加药：
①出水稳定化：出水总氮（TN）、总磷（TP）值稳定达标
②成本节约化：碳源药剂成本节省10~20%
③控制自动化：人工干预少，自动化控制程度高
①南京某污水处理厂（4万吨/天）：精准曝气吨水能耗降低14.29%~18.41%。
②天长市某污水处理厂
③江阴市某污水处理厂
④南京市浦口某污水处理厂
⑤滁州市某污水处理厂
⑥襄阳某污水处理厂
城市雨洪数字孪生技术解决方案
①历年来，洪涝灾害频发
②政府政策：加强智慧平台建设，建立完善城市综合管理信息平台
③政府政策：构建城市感知数字化体系，全面提升城市管理韧性
④政府政策：引入并发展“海绵城市”“韧性城市”等先进治水理念，提出并推动国家水网规划建设，在相关领域取得了重要进展，流域、区域水资源配置格局持续优化，水库、河道、堤防、蓄滞洪区等关键水利设施功能不断完善，以长江流域全覆盖水监控系统为核心的数字孪生水利重点建设项目取得积极进展，流域现代化防洪体系步入全新发展阶段。
①短临降雨预报模型
②河网水位预测模型
③洪涝过程精确、快速模拟
④洪涝诊断模型（洪涝全成因分析与应急对策）
⑤城市复杂排水系统联排联调模型
①基于雷达回波外推的短临降雨预报模型，30分钟预见期的预报误差低于25%。
②基于城市产汇流特性筛选输入站点系列，通过模型自动识别当前水情，并依据数据本身规律对未来水位进行预测，3h预见期平均误差小于5cm。
③基于数据与机理双驱动方法，进行洪涝成因诊断、实时模拟与预测，对易涝点的实时内涝水深/范围/水量、未来内涝风险等过程进行全过程、精准、实时感知，并自动生成应急处置对策和工程治理措施。
④通过优化数值求解格式，在5m分辨率下较传统扩散波格式计算效率可提升1120倍；用网格排水能力代替排水管网模型，在计算精度不变的条件下，将运行效率提升7.6~12.5倍；采用GPU并行技术，和数据结构优化等手段，较串行加速比400倍。
⑤针对洪水调度问题，在基于规则调度的基础上，通过骨干工程群优化调度，实现工程洪水调蓄效益提升30%；针对涝水调度问题，通过调蓄池与强排泵站的联合调度，最大可减少积涝范围和时间50%以上。
①城市雨洪数字孪生平台
②城市雨洪数字孪生平台的工程应用-防洪调度工程
长距离输调水工程安全调度与智慧运行技术解决方案
①长距离输水管道工程事故突发时造成人员、财产损失较大
②长距离输水管线工程具有线路长、地形复杂等特点，常常伴着其他重要基础设施，线路巡视比较困难，一旦发生事故不仅造成水量损失还会危及其他设施的正常运行和安全。
①精准仿真、预报预警技术
②数字孪生、智能决策技术
③构建实时水力系统“水力安全锁”，保障工况切换运行安全
④智能调度技术
①长距离复杂供水系统调度：实现了实时数据检测、设备智能控制、系统性能智慧监测、智慧运行调度、智能安全运行、实时视频监控、智慧巡检、智慧抢调、智慧培训、智慧档案管理等功能。
②长距离有压梯级输水系统调度：对水源水位、目标流量、目标供水压力进行预测；对水泵、阀门、管道等设备性能动态分析；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、调蓄能力、级间扬程分配、沿线支管供水目标等），优选满足目标函数的泵组组合和水泵频率，得到精准、经济、安全的调度控制方案。
③长距离高水头重力流调度：实现真实流域、真实场景、真实数据下的实时同步“预警、预报、预演、预案”功能，为工作人员提供水量精准调度、水锤防护、爆管风险预警、取水建筑安全监测功能，并提供相应解决方案。
④长距离高水头管道系统建模及优化调度：对水库的调水蓄水进行优化分析；对输水系统充放水过程及工况切换过程进行水力安全校核分析；保证减压阀联调时系统安全、稳定；根据系统分析理论，将系统实际运行参数（阀门阻力特性监测结果）与管道水力学特性参数结合起来，根据调水目标给出阀门联调控制方案。最终实现过渡安全、水量精准的调控目标。
①某梯级泵站
②龙泉市某引水工程
③山东某调水工程
④某江流域防洪工程
⑤泵站数字孪生系统平台
⑥某排水泵站一体化智慧管控平台
⑦水闸数字孪生系统平台的工程应用
水库枢纽安全监测数字孪生技术解决方案
①截止目前，中国建设了近十万座水库大坝工程，存在的安全风险不容忽视
②我国水库大坝安全监测项目不完善，较多水库未设计必要的安全监测项目
③水库大坝的复杂性和巨大规模导致监测系统的建设和运维成本高昂
④自动化监测设备配备不全或使用不当等
水库安全监测：
①三维建模与网格划分技术
②建立监测数据的高效利用方法和模型
③多种方法分析坝体抗滑稳定系数和演变规律
④建立坝体变形与抗滑稳定安全系数的关系模型
⑤根据三维模型预测未来的坝体空间变形场、温度场和应力场
①大坝安全监测数据智慧利用：对大坝进行监测，通过对监测数据的分析和利用，以掌握大坝的安全状态，进而形成相关的决策，是大坝安全监测的主要目的。
②水库安全监测数据智慧利用：基于工程力学、数值仿真、BIM建模等基础实现大坝安全状态的智慧监测和预警。
①水库安全监测三维全景可视化平台的工程应用-某水库
②水库安全监测三维全景可视化平台的工程应用-GTX大坝
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