城市水环境不仅关系到国民生活的质量，还对我国社会发展有着深入的影响。城市污水处理厂的存在不仅能够提升生态环保工作发挥的效用，还能够向城市居民宣传生态环保的重要性，使得更多的市民认识到节约、环保的意义，能够从自身出发，注重节约用水及循环利用，减少水资源浪费，起到强化生态环保工作的效果。
建设背景
市场背景
近年来，随着我国城镇化进程不断加快，使得城市人口急剧膨胀，市政及工业废水的排放量持续走高，全国污水处理市场将保持稳定增长态势。根据数据，2021年我国城市年污水排放量达到625.08亿立方米，2011-2021年复合增长率为4.47%。
政策背景
2021年1月，国家发展改革委、生态环境部等十部门联合印发《关于推进污水资源化利用的指导意见》，明确到2035年，形成系统、安全、环保、经济的污水资源化利用格局。
2021年6月，国家发展改革委、住建部印发《“十四五”城镇污水处理及资源化利用发展规划》，明确到2025年，全国城市生活污水集中收集率达到74%以上，城市和县城污水处理能力满足社会发展需求。
2021年11月，国务院印发《中共中央国务院关于深入打好污染防治攻坚战的意见》，指出扎实推进城镇污水处理和工业、农业面源、船舶、尾矿库等污染治理工程等。系统概述“智慧污水厂”结合视频识别、机器人、BIM、互联网+、物联网、云计算及大数据等先进技术，在前期进行精细化设计，实现水质达标、安全生产、高效节能等生产、运营和管理目标。从而达到提高城市生活污水处理率的目的。
开发平台
数字孪生智慧污水厂三维可视化系统依托数维图科技自主研发的可视化编辑器Sovit3D开发设计，无缝融合 2D、3D 技术，通过拖拉拽的编辑方式，建立了一个包含天空、环境、建筑、设备、沉淀池、曝气池、生物滤池、生物转盘、后沉淀池、污水泵、污泥泵、计量泵、螺杆泵、空气压缩机、罗茨鼓风机、离心鼓风机、电动葫芦、桥式起重机等的三维场景。实现厂区人、机、水、场及环境等各要素的全面感知，辅助管理者全面掌控厂区运行态势。
系统功能
厂区综合态势
以真实污水厂为蓝本，建立数字孪生3D模型，实现污水处理厂的三维实景可视化，传统污水处理厂生产及配套系统主要包括污水处理系统、污泥处理系统、加药系统等。利用数维图Sovit2D和Sovit3D可视化编辑器搭建2D、3D场景，多维度动态展示污水处理厂外景;工艺流程的实时监测、自动控制、智能调节、分析决策、系统互动等综合管理功能，一站式呈现全厂运营态势。厂区能耗监测通过大数据采集、录入、计算，将污水处理厂内的每个工艺段及设备的能耗成本进行综合统计展示，辅以实时动态的二维折线图图形，将一段时间内的耗水量、耗电量、耗药量数据与上一时间段进行对比分析，形象直观、精准呈现，方便用户及时洞察关键能源的使用成本。
厂区安防监测
支持集成视频监控、物联感知、周界告警等系统实时监测数据，对管辖区域内的人员、车辆、设备、告警事件等要素进行实时监测;并可结合前端智能感知设备应用，对人员入侵、车辆滞留、危险货物作业等异常事件进行实时告警。
厂区智能巡检
基于先进的移动机器人平台系统，使用巡检机器人协助厂区的日常巡检任务，实现表计识别、温度识别、声音分析、高清视频监控等功能。可替代人工完成大部分巡检任务，有工作效率高、无疲劳、巡检质量稳定等特点。
设备管理监测
基于工业物联网网关实时采集现场内多个设备的数据，对设备的运行状态、故障信息进行可视化展示，从设备投运到报废全程记录设备巡查、维修、保养情况。统计分析、维修效率、设备状态一目了然。
厂区管网监测
针对污水厂各类管线布局，采用三维组态仿真技术，1:1 呈现污水处理厂管道分布的 3D模型。对污水处理管道实时感知、在线监测。系统将管网按类型选用不同颜色标识，与实际物理场景一一对应，清晰的标注出污水处理的各种管线流向，有污水管线、污泥管线、空气管线、加药管线等。帮助工作人员熟悉和认知厂内管线，提升污水厂管理水平。
周界安防系统
集视频监控、人脸视频、自然环境采集、中心存储、报警联动、解码上墙、地图查看等技术，采用在围栏上或砖墙上挂装智能入侵探测器，实现围界入侵目标检测、识别及定位，并能准确区别入侵者与非入侵行为。智能监测入侵、攀高、翻越围墙等情况，完成报警视频联动，有效防范周界异常现象产生。
视频监控系统
采用图像处理、模式识别和计算机视觉技术，通过在监控系统中增加智能视频分析模块，自动检索异常目标，对视频源中的主要和有效信息内容开展解析和获取，迅速精准定位事发现场，分辨监控显示屏中的异常现象，并以更快、最好的方法传出报警，从而有效进行事前预警，事中处理，事后及时取证的实时监控。
智能报警系统
基于Web2D组态功能，再通过数据采集，实现设备报警监测可视化，对阀门开/关到位故障、污水液位过低、药剂量不足、设备工况异常等故障报警信息进行展示。并按照突发事件发生的紧急程度以及可能造成的危害程度来进行响应级别分级，并通过不同颜色进行标示，帮助管理者提前预判可能出现的各种意外风险，进行相关事件预警和报警信息的及时推送和发布。
应急指挥系统
整合险情来源渠道，利用地理信息数据、实时监控信息、外部资源信息及以往事故资料、历史数据和维抢修情况等基础资料，对险情进行统一受理、调度及监控。打通调度中心与现场人员的沟通渠道，实现应急抢险工作的快、准、便，有效排除险情，降低事故损失。
……
建设价值
数字孪生智慧污水厂三维可视化管理系统基于人工智能、物联网、5G、大数据等先进技术，在污水厂完整准确的BIM竣工模型基础上，同时接入的各类设备的实时监测数据，进行统一控制和调度。
建立各类工艺模型构建智慧污水处理模块支撑决策支持系统，实现污水厂全流程自动化控制、运维数字化管理、设备资产全生命周期管理、一体化安全管控，生产运行安全可靠。以更加精细、动态和智慧的方式辅助水务企业管理运维。
总结
5G、物联网、云计算、可视化、GIS、BIM 等新技术正在重构整个社会的经济结构，越来越多的传统行业，都在积极谋求数字化、智能化转型，拥抱新时代。伴随着技术的进步，将极大提高水厂运行的自动化、信息化、智能化水平，使污水厂的运营管理能力提升到一个新的高度。
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