解决方案 | 数字孪生水务平台

数字孪生平台可以通过建立真实的水厂工艺、设备和管网的数字化模型，实现对水厂运行情况的高度模拟和仿真。助力在建设阶段对水厂的工艺流程、设备配置等进行优化和调整，减少建设和运营成本。通过实时数据采集和模拟，对水厂生产过程进行动态监测和分析，发现潜在问题并进行预测。借助人工智能和大数据技术，提供对水厂运行的优化决策支持，提高生产效率和降低能耗。

水厂智慧化建设的挑战

Pain point

数据分散且缺乏有效利用

水厂中的厂房及构筑物、生产设备、各种管道系统繁杂众多，且存在大量数据，但缺乏有效整合和利用，影响了综合管理效率。

资产复杂和运维困难

传统水厂内设备众多、管线密集，导致监测困难、环境复杂，全面掌控难度大；运维工作量巨大且复杂，系统集成繁琐易出错，设备故障率高，数据采集不准确，控制操作滞后。自动化系统难以落地

自动化系统协同效应不足，水质提升效率受限；能耗成本上升，调节不精细；缺乏规范作业标准，交付质量不准确。

缺少全生命周期有效监管

传统水厂缺乏全生命周期监管，预警信息分散，历史数据未充分利用，导致经营风险预警不足。人工维护成本高，缺乏数据链串联，管理模式粗放，急需建立有效的监管和KPI评估体系。

数字孪生水务平台

Overall plan数字孪生水务平台是将现实世界中的水务系统通过数字孪生技术进行虚拟复制，从而在数字世界中构建一个与之相对应的虚拟模型。模型能够实时反映实际水务系统的状态，以便于进行分析、预测和优化。

数字孪生水务平台的数据流程涵盖了数据采集、传输、预处理、存储、处理与分析、应用、共享与交互等多个环节，通过先进的信息技术手段，实现对水务系统中各个环节的实时监测和数据采集，为水务管理提供科学决策支持，提高水务管理的效率和准确性。

数字孪生水务平台主要功能

Scheme details通过智慧水务数字孪生平台，水务部门可以实时监测和分析供水系统、排水系统、水质情况等各个环节的数据，进行系统运行状态的实时跟踪，及时发现问题并进行预警，有效应对各种突发情况和问题。从而帮助水务部门实现智能化管理、提高管理效率。针对目前水厂建筑、生产设备、管网等数据各自独立，不便于水厂统筹管理和运营的痛点，平台提供了统一管理的功能。

方案详情-数字孪生底座

Scheme details

水厂水库等核心区域多图层切换展示：采取了室内激光点云、室外倾斜摄影实景三维、水厂环境与设备工艺手工模型相结合，具备多图层切换展示的能力。

真实纹理与手工渲染：

展示水厂的真实精细纹理，建筑物、设备、管网模型按照真实工艺流程构建，既具备真实展示效果，又具备现实逻辑的孪生映射条件。大面积供水区域

实景模型构建：

采用3cm航飞倾斜摄影的实景模型，展现真实的三维立体、可视化、多角度环境。

统筹规划与协调融合：

在实景三维数据中进行统筹规划，供水区域管网和各类设备与终端现场实际地形场景协调融合，便于后期工作的规划和施工，使最终方案确定直观化、与周边环境协调，促进水务管理工作的精细化、科学化。

方案详情-综合态势浏览

Scheme details

场景浏览

通过三维建模技术，对水库、水厂内外建筑构件仿真模型，并按照实际比例及布局，还原水厂的地形地貌及区域环境。包括了对各种关键信息和数据的集成、展示和分析，帮助管理人员全面了解水厂的运营状况、和设备状态，为管理决策提供支持。

室内外飞行漫游支持固定路线或自定义路线漫游观察，满足用户不同需求。飞行漫游技术让用户沉浸在与实际环境高度相似的数字孪生模型中，以更直观的方式获取信息，加深对水厂设备布局、地理位置和空间关系的理解。建筑和设备展示用户可根据需求快速切换场景内主要区域和建筑，实现全方位展示。以标签形式标注建筑、监控和巡检路线，点击标签可快速跳转到对应位置。场景模型展示各建筑的真实监控点位，接入IOT监控设备，点击标签可显示实时监控画面。

天气切换展示

用户可切换不同的天气查看场景，也可以模拟一天二十四小时的光照条件来查看不同光照强度下场景的亮度变化。

方案详情-运行监管

Scheme details

集成水厂、管网节点的感知数据，并基于可视化三维模型，集中进行监视和管理，直观的展示系统实时运营参数，将生产实时数据、仪表数据、视频监控画面、关键指标数据实景体现，通过模型各个角度有效监控各关键指标。

图层结构树

整理汇总水务所有的相关资产，水务运营结构一目了然，用户可展开查看不同水司在当前平台中的资产和相关数据。

设备列表对图层树中不同层级的单位或者建筑进行设备的分类管理汇总，可查看具体某一设备可以进行跳转切换查看实时数据。

方案详情-安全报警

Meaning数字化水厂与预警平台结合，实现系统状态的实时监控和响应。数字孪生平台能够迅速触发安全报警，及时通知操作或管理人员，实现对危险情况的预警和快速响应，确保人员和设备安全。

这有效发现并解决各类安全隐患，预防事故发生，减少设备故障、停产、损失等不利影响，保障水厂运营的稳定性和安全性。

方案详情-三维巡检

Meaning

水厂漫游可以按固定路线实现从面到点、由表及里的空间巡游；也可以从虚拟者的角度，实现自定义的路线巡游。可设定巡检路线，以第一人称的视线依次进行巡检。

固定路线巡检根据水厂日常运营的巡检工作，可设置几条固定的巡检路线，方便周期化的巡检。自定义路线巡检可根据需要随时绘制一条巡检路线，进行设备的巡检。

随时可以发起三维巡检，查看实际水务系统的运行状况，并数字化记录巡检过程，可回溯可跟踪，可视化串联设备、监控、工艺流程，帮助水厂运维即时发现问题，在设备故障之前就采取行动，减少停工时间和维修成本。

巡检过程设备信息弹出当在巡检的过程中，按照制定的巡检路线，每到一个巡检点后，会依次弹出展示相关设备的实时数据信息。

巡检报告闭环管理三维巡检后台与工单管理系统进行对接，前端巡检发现异常信息或监控发现异常，自动创建工单并推送到现场责任人，实现现场和管理后台的高效联动。

方案详情-城市管廊Meaning还原城市地下综合管廊，可视化统一集成式管理，提高运维效率。从以下几种视角查看。从宏观视角查看整个城市的管廊分布，从施工视角查看各类管廊排布与设备信息，横切面视角精细查看管廊尺寸。管网信息展示实时显示管网上压力设备和流量设备的在线情况，以及管网上监测设备的报警情况。

压力设备状态可视化

对处于不同压力下的设备赋予不同的颜色进行展示，可直观的看到压力设备的状况，并及时定位查看采取措施。

管线信息拾取展示在“拾取”功能开启的状态下，可任意选中某一根管线进行属性信息的展示查看。

方案详情-生产管理Meaning综合监控与统计分析：能够汇总监控水厂整体生产情况，并进行统计分析，有助于全面了解水厂运行状况。生产指标分类汇总统计：对各生产指标进行分类汇总统计，能够更清晰地了解各项指标的情况，便于及时发现问题和优化管理。历史变化趋势分析：通过分析大量的历史数据，从而对未来的发展趋势进行预测。辅助全方位监管：结合具体业务分析，实现点面结合的监管方式，确保水厂按需生产与运行，提高生产效率和管理水平。

方案详情-应急处置能力

Meaning远程调度与控制数字孪生3D可视化管理平台支持远程调度和控制功能，管理人员可远程监控设施运行情况，并进行远程操作和调度，实现动态跟踪变化。该模块实现对水厂设备的远程控制和自动化管理，管理者可远程监控和操作设备，如启停水泵、调整水质处理等，提高管理效率，降低维护成本。应急处置管理

漏损位置快速定位：根据漏损检测算法，快速定位水管泄漏位置，提高应急响应效率。

接入企业工单系统

将三维巡检中的异常情况及时派发工单到企业具体负责人，负责人实地检查设备，及时维修处理，并将处理情况反馈至工单系统，全流程数字化、透明化。

数字孪生水务核心价值

Meaning全息化沉浸式体验

利用数字孪生技术提供的实时、沉浸、低延时特性，实现水厂的动态数据、运营数据等多源时空数据融合，让水务管理者以上帝视角感知水厂的运营状态。

资产对象全量映射

基于数字孪生技术与现实世界实时映射的属性，将所有水务问题全量映射到数字孪生水厂中，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。

多维业务融合在数字孪生的场景中实现安全生产管理、设备资产管理、水厂安全巡检、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场景、多变态势、实时数据，全面提升应急能力。智能化决策水厂运行突然发生意外状况时，能够将IoT 实时数据、大数据分析和仿真模拟充分结合，预测未来可能发生的各种情况，进而做出最佳决策，实现决策功能,即赋予数字虚体和物理实体一个大脑。

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往期回顾

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