城市水環(huán)境不僅關(guān)系到國民生活的質(zhì)量，還對我國社會發(fā)展有著深入的影響。城市污水處理廠的存在不僅能夠提升生態(tài)環(huán)保工作發(fā)揮的效用，還能夠向城市居民宣傳生態(tài)環(huán)保的重要性，使得更多的市民認(rèn)識到節(jié)約、環(huán)保的意義，能夠從自身出發(fā)，注重節(jié)約用水及循環(huán)利用，減少水資源浪費(fèi)，起到強(qiáng)化生態(tài)環(huán)保工作的效果。

建設(shè)背景

市場背景

近年來，隨著我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷加快，使得城市人口急劇膨脹，市政及工業(yè)廢水的排放量持續(xù)走高，全國污水處理市場將保持穩(wěn)定增長態(tài)勢。根據(jù)數(shù)據(jù)，2021年我國城市年污水排放量達(dá)到625.08億立方米，2011-2021年復(fù)合增長率為4.47%。

政策背景

2021年1月，國家發(fā)展改革委、生態(tài)環(huán)境部等十部門聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于推進(jìn)污水資源化利用的指導(dǎo)意見》，明確到2035年，形成系統(tǒng)、安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的污水資源化利用格局。

2021年6月，國家發(fā)展改革委、住建部印發(fā)《“十四五”城鎮(zhèn)污水處理及資源化利用發(fā)展規(guī)劃》，明確到2025年，全國城市生活污水集中收集率達(dá)到74%以上，城市和縣城污水處理能力滿足社會發(fā)展需求。

2021年11月，國務(wù)院印發(fā)《中共中央國務(wù)院關(guān)于深入打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的意見》，指出扎實(shí)推進(jìn)城鎮(zhèn)污水處理和工業(yè)、農(nóng)業(yè)面源、船舶、尾礦庫等污染治理工程等。

系統(tǒng)概述

“智慧污水廠”結(jié)合視頻識別、機(jī)器人、BIM、互聯(lián)網(wǎng)+、物聯(lián)網(wǎng)、云計算及大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)，在前期進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)達(dá)標(biāo)、安全生產(chǎn)、高效節(jié)能等生產(chǎn)、運(yùn)營和管理目標(biāo)。從而達(dá)到提高城市生活污水處理率的目的。

開發(fā)平臺

數(shù)字孿生智慧污水廠三維可視化系統(tǒng)依托數(shù)維圖科技自主研發(fā)的可視化編輯器Sovit3D開發(fā)設(shè)計，無縫融合 2D、3D 技術(shù)，通過拖拉拽的編輯方式，建立了一個包含天空、環(huán)境、建筑、設(shè)備、沉淀池、曝氣池、生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、后沉淀池、污水泵、污泥泵、計量泵、螺桿泵、空氣壓縮機(jī)、羅茨鼓風(fēng)機(jī)、離心鼓風(fēng)機(jī)、電動葫蘆、橋式起重機(jī)等的三維場景。實(shí)現(xiàn)廠區(qū)人、機(jī)、水、場及環(huán)境等各要素的全面感知，輔助管理者全面掌控廠區(qū)運(yùn)行態(tài)勢。

系統(tǒng)功能

廠區(qū)綜合態(tài)勢

以真實(shí)污水廠為藍(lán)本，建立數(shù)字孿生3D模型，實(shí)現(xiàn)污水處理廠的三維實(shí)景可視化，傳統(tǒng)污水處理廠生產(chǎn)及配套系統(tǒng)主要包括污水處理系統(tǒng)、污泥處理系統(tǒng)、加藥系統(tǒng)等。利用數(shù)維圖Sovit2D和Sovit3D可視化編輯器搭建2D、3D場景，多維度動態(tài)展示污水處理廠外景;工藝流程的實(shí)時監(jiān)測、自動控制、智能調(diào)節(jié)、分析決策、系統(tǒng)互動等綜合管理功能，一站式呈現(xiàn)全廠運(yùn)營態(tài)勢。

廠區(qū)能耗監(jiān)測

通過大數(shù)據(jù)采集、錄入、計算，將污水處理廠內(nèi)的每個工藝段及設(shè)備的能耗成本進(jìn)行綜合統(tǒng)計展示，輔以實(shí)時動態(tài)的二維折線圖圖形，將一段時間內(nèi)的耗水量、耗電量、耗藥量數(shù)據(jù)與上一時間段進(jìn)行對比分析，形象直觀、精準(zhǔn)呈現(xiàn)，方便用戶及時洞察關(guān)鍵能源的使用成本。

廠區(qū)安防監(jiān)測

支持集成視頻監(jiān)控、物聯(lián)感知、周界告警等系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)，對管轄區(qū)域內(nèi)的人員、車輛、設(shè)備、告警事件等要素進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測;并可結(jié)合前端智能感知設(shè)備應(yīng)用，對人員入侵、車輛滯留、危險貨物作業(yè)等異常事件進(jìn)行實(shí)時告警。

廠區(qū)智能巡檢

基于先進(jìn)的移動機(jī)器人平臺系統(tǒng)，使用巡檢機(jī)器人協(xié)助廠區(qū)的日常巡檢任務(wù)，實(shí)現(xiàn)表計識別、溫度識別、聲音分析、高清視頻監(jiān)控等功能?？商娲斯ね瓿纱蟛糠盅矙z任務(wù)，有工作效率高、無疲勞、巡檢質(zhì)量穩(wěn)定等特點(diǎn)。

設(shè)備管理監(jiān)測

基于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)實(shí)時采集現(xiàn)場內(nèi)多個設(shè)備的數(shù)據(jù)，對設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、故障信息進(jìn)行可視化展示，從設(shè)備投運(yùn)到報廢全程記錄設(shè)備巡查、維修、保養(yǎng)情況。統(tǒng)計分析、維修效率、設(shè)備狀態(tài)一目了然。

廠區(qū)管網(wǎng)監(jiān)測

針對污水廠各類管線布局，采用三維組態(tài)仿真技術(shù)，1:1 呈現(xiàn)污水處理廠管道分布的 3D模型。對污水處理管道實(shí)時感知、在線監(jiān)測。系統(tǒng)將管網(wǎng)按類型選用不同顏色標(biāo)識，與實(shí)際物理場景一一對應(yīng)，清晰的標(biāo)注出污水處理的各種管線流向，有污水管線、污泥管線、空氣管線、加藥管線等。幫助工作人員熟悉和認(rèn)知廠內(nèi)管線，提升污水廠管理水平。

周界安防系統(tǒng)

集視頻監(jiān)控、人臉視頻、自然環(huán)境采集、中心存儲、報警聯(lián)動、解碼上墻、地圖查看等技術(shù)，采用在圍欄上或磚墻上掛裝智能入侵探測器，實(shí)現(xiàn)圍界入侵目標(biāo)檢測、識別及定位，并能準(zhǔn)確區(qū)別入侵者與非入侵行為。智能監(jiān)測入侵、攀高、翻越圍墻等情況，完成報警視頻聯(lián)動，有效防范周界異?，F(xiàn)象產(chǎn)生。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)

采用圖像處理、模式識別和計算機(jī)視覺技術(shù)，通過在監(jiān)控系統(tǒng)中增加智能視頻分析模塊，自動檢索異常目標(biāo)，對視頻源中的主要和有效信息內(nèi)容開展解析和獲取，迅速精準(zhǔn)定位事發(fā)現(xiàn)場，分辨監(jiān)控顯示屏中的異?，F(xiàn)象，并以更快、最好的方法傳出報警，從而有效進(jìn)行事前預(yù)警，事中處理，事后及時取證的實(shí)時監(jiān)控。

智能報警系統(tǒng)

基于Web2D組態(tài)功能，再通過數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)設(shè)備報警監(jiān)測可視化，對閥門開/關(guān)到位故障、污水液位過低、藥劑量不足、設(shè)備工況異常等故障報警信息進(jìn)行展示。并按照突發(fā)事件發(fā)生的緊急程度以及可能造成的危害程度來進(jìn)行響應(yīng)級別分級，并通過不同顏色進(jìn)行標(biāo)示，幫助管理者提前預(yù)判可能出現(xiàn)的各種意外風(fēng)險，進(jìn)行相關(guān)事件預(yù)警和報警信息的及時推送和發(fā)布。

應(yīng)急指揮系統(tǒng)

整合險情來源渠道，利用地理信息數(shù)據(jù)、實(shí)時監(jiān)控信息、外部資源信息及以往事故資料、歷史數(shù)據(jù)和維搶修情況等基礎(chǔ)資料，對險情進(jìn)行統(tǒng)一受理、調(diào)度及監(jiān)控。打通調(diào)度中心與現(xiàn)場人員的溝通渠道，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急搶險工作的快、準(zhǔn)、便，有效排除險情，降低事故損失。

……

建設(shè)價值

數(shù)字孿生智慧污水廠三維可視化管理系統(tǒng)基于人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、5G、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)，在污水廠完整準(zhǔn)確的BIM竣工模型基礎(chǔ)上，同時接入的各類設(shè)備的實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)，進(jìn)行統(tǒng)一控制和調(diào)度。建立各類工藝模型構(gòu)建智慧污水處理模塊支撐決策支持系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)污水廠全流程自動化控制、運(yùn)維數(shù)字化管理、設(shè)備資產(chǎn)全生命周期管理、一體化安全管控，生產(chǎn)運(yùn)行安全可靠。以更加精細(xì)、動態(tài)和智慧的方式輔助水務(wù)企業(yè)管理運(yùn)維。

總結(jié)

5G、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、可視化、GIS、BIM 等新技術(shù)正在重構(gòu)整個社會的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，越來越多的傳統(tǒng)行業(yè)，都在積極謀求數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型，擁抱新時代。伴隨著技術(shù)的進(jìn)步，將極大提高水廠運(yùn)行的自動化、信息化、智能化水平，使污水廠的運(yùn)營管理能力提升到一個新的高度。

本文主要介紹了Sovit2D、Sovit3D可視化編輯器在污水處理廠智慧化場景開發(fā)中的實(shí)踐應(yīng)用，數(shù)維圖科技只提供前端可視化開發(fā)編輯器產(chǎn)品，不提供行業(yè)解決方案。

審核編輯黃宇