一、前言
“数字孪生”（Digital Twin）是一项用数字化的方法构建一个和现实世界一模一样的数字世界的技术，通过这项技术可以实现对物理实体的了解、分析和优化。在数字化发展的今天，可以充分利用数字物理模型、传感器协议数据传输、运行历史存储等数据，是一个通过集成多个学科、多个物理变量、多维度测量、事件概率统计的仿真过程，通过在虚拟空间中建立映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期。它是一种超越现实的概念，可以被视为一个或多个重要的、彼此依赖的装备系统的数字映射系统。
二、项目概况某水务集团辖区有数十个污水处理厂，分布在多个不同的省/市地域，在运营管理中人力、费用消耗严重，运营效率低、缺乏有效监管及运行模式粗放。计划新建一套污水处理厂集中管控云平台，实现各污水处理厂生产、安防、环境、设备等数据的集中上传，云平台实现数十个厂站的集中管控和运营；经过多轮的系统验证与架构测试，标志卓信公司凭借数字孪生技术的成熟运用，以及在水务运营管理的广泛业绩，最终在多个竞争对手中脱颖而出，通过DigitalTwin技术，物联感知应用，将水厂所有元素的状态实时获取并映射到信息模型中，利用时空大数据处理将生产、人员、事件等要素叠加到信息模型中，最终形成与现实世界相互映射且实时的数字孪生水厂，实现动态化、精细化、数字化、智能化的污水处理智慧运营管理。
三、数字孪生水厂简介标志卓信数字孪生水厂以实际水厂运营管理为蓝本，整合静态数据、动态数据和生产管理数据，通过三维场景模型、机理模型分析和大数据分析等方法，将水厂过去、现在和未来的状态进行直观的呈现和预测，其虚拟厂区模型为基本呈现形式，基于企业云，运用大数据分析技术，开发出水质预测、水量预测、生化分析、物料平衡、工艺调整模拟、设备故障诊断等多种功能，实现以数据为驱动的智慧化运营。
四、系统优势1、全息化沉浸式体验：充分利用DigitalTwin技术提供的实时、沉浸、低延时特性，实现水厂的设计数据、静态数据、动态数据、工艺数据、运营数据等多源时空数据融合，让水务管理者置身于其孪生水厂中，以上帝视角感知污水处理厂的运营状态，获取水厂工艺信息，充分发挥水务管理者的能力。
2、资产对象全量映射：基于DigitalTwin技术与现实世界实时映射的属性，现实中所有人和物都可以在数字孪生水厂中体现，将所有水务问题全量映射到数字孪生水厂中，通过在数字孪生水厂中观察事件的动态，提前发现态势的变化，模拟问题处置，为现实世界水务管理提供预处置。
3、多维业务融合：在DigitalTwin的场景中实现安全生产管理、设备资产管理、水厂漫游、应急演练、设备拆解等应用功能，整个过程可以充分体现真实的场景、多变的态势、全员的参与，将应急能力进行全面提升。同时对于厂区运营可能存在的问题可以及早发现，并且可以基于模拟的方式或者AI的分析提供更新、更有效的规划建议。
五、系统业务运营管理1、沉浸式场景感知监控基于地理信息系统，可对辖区内污水处理厂的分布、状态进行实时监测；支持对污水厂、泵站周边环境、详细结构进行三维仿真显示，并可集成、设备巡检、环境检测等系统数据，对污水厂、泵站运行态势进行综合监测，结合丰富的可视化分析手段，对污水来源、污水排放量变化趋势、出厂水质达标情况、运行能耗等关键指标进行可视化分析，辅助管理者精确掌控厂站运行态势
2、资产设施运维管理系统通过读取流量、压力、运行时间等常规仪表及进出水电导、COD、氨氮等化学仪表数据的传感器或者PLC\DCS控制系统的各种实时参数，构建可视化的远程监控，并给予采集的历史数据，构建层次化的部件、子系统乃至整个设备的健康指标体系，并使用人工智能实现趋势预测；基于预测的结果，对系统维修策略以及备品备件的管理策略进行优化，降低和避免客户因为非计划停机带来的损失。
3、智能预警支持基于时间、空间、数据等多个维度，为各类焦点事件建立阈值告警触发规则，对各污水处理厂报警点（周界、消防、来自于DCS的工艺）进行报警设置，如超限情况、推送方式、推送范围。系统自动监控各类焦点事件的发展状态，对来自不同部门和不同系统的告警信息进行关联分析，结合预警模型进行风险研判，确定告警信息的风险级别，提前进行可视化预警告警。
4、事件追溯与视频融合 系统提供历史数据回溯查询，对特定时间段某一件事进行追溯和轨迹追踪，同时联动视频融合技术，支持深度集成海康、大华、宇视、华为等主流视频平台，AI/AR/鹰眼/高点/云台/IVS等视频监控系统应用，可在三维态势地图上标注摄像头对象，并关联其视频信号源，可以通过在地图上点击、圈选等多种交互方式，调取相应监控视频。将 2D 视频图像融合至场景的 3D 模型中，为用户提供直观的视频图像和视图控制，如同身临其境查看现场情况。
5、厂站工艺数据分析 围绕监测污水排放区域、设施运行评估及成分参数分析（COD、氨氮、HP、总磷）等设施的运行态势，进行厂网协同分析和可视化图表展示，支持表图联动、表表联动、上卷下钻、数据回放等丰富的分析查询手段，可点选查看同一数据指标在不同维度下的分布特征，辅助用户全面掌控数据变化态势、深度挖掘运行数据的时空特征及变化规律。为污水全网溯源监测、辅助决策、应急处置提供基础辅助。5.1、支持各厂站一级管口、关键设备的有功功率、功率因数、电能、单位污水电耗等指标的趋势分析，通过柱状图、折线图、数据表格进行展示。5.2、全厂站角度：不同时间维度用能总值，用能趋势图、各厂站间用能分布饼状图、用能排行及占比，电耗趋势图，电耗排名；5.3、单厂站角度：各厂站不同时间维度总量、关键设备用能柱状图、单位污水电耗趋势及表格
6、应急预案协同
当出现污水泄漏类突发事故时，系统将迅速追踪定位，根据应急预案流程自动告警相关部门，跨部门、跨业务、跨层级发起协同调度指挥。深度集成视频会议、手台、电话会议、广播、实景指挥等技术应用，实现各系统应用的互联互通，实现实时视频及数据交互、远程沟通协作、协同指挥调度，满足通讯指挥应用场景的需求，提升通信指挥效能。
六、经典水厂案例赏析
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关于ICONICS
创立于1986年的ICONICS 公司，目前是全球领先的可视化与运营平台软件公司，连续7年成为微软金牌合作伙伴。公司专注为城市基础设施、工业和消费品制造、能源和资源生产三大领域提供全息化物联网应用解决方案。致力于帮助用户建立一体化调度指挥平台、三维全景式生产与设备管理系统与基于云和物联网技术的移动监管作业系统，公司业务机构遍及英国、澳大利亚、中国、法国、德国、日本、俄罗斯、印度、新加坡以及荷兰等，累计装机量达50多万台套。
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