数字孪生，给自来水厂装上“智慧大脑”

自来水厂也能数字化吗？近日，上海首家数字孪生水厂系统在有着百年历史的南市水厂正式上线。以数字治理赋能水厂管理，提升市民百姓的用水感受，靠经验吃饭的传统行业从此有了数字化的“智慧大脑”。

这是城投水务在本市打造的第一个数字孪生水厂系统，基于“一网统管”的框架和“智慧水务”的理念，依托黄浦供水示范区建设，对南市水厂的构筑物、生产设备、管路系统进行了超精细三维数字化复原，利用unity3D系统实现了水厂内1∶1的三维数字孪生，构建了一个和现实水厂一模一样的数字工厂，并对接生产业务数据、水质监测数据、物联感知数据等多维实时动态数据，使数字工厂里的设备情况、生产情况、水质情况完全与现实工厂同步。

南市水厂作为本市最早实现全厂深度处理的自来水厂，一直有着较好的数据积累和信息化基础。而数字孪生工厂，则是把这些数据通过完整的应用逻辑链串了起来，把多套业务系统在一个平台上整合了起来，不仅可以对整个生产过程进行仿真、评估和优化，而且可以对一些突发事件进行场景模拟，通过系统就能够直接定位事件起源，分析发生原因，找到解决方案。

▲上海城投水务集团南市水厂数字孪生与仿真平台

在系统平台上，工作人员可以直观地看到一家虚拟的水厂在连续生产运行。但是，仅仅模拟水厂现实运行是不够的。通过不同场景的切换，还可以模拟各类水厂可能发生的突发事件，并通过算法加持，推演出这一事件的发展趋势、可能对水厂生产运营造成的影响以及正确的处置流程。

比如，以往对水厂供电电源失电事件的应急预案一般都是以文字形式呈现的，但在数字孪生水厂系统中，就可以将应急处置的标准化流程实景呈现在大家眼前，便于工作人员的日常培训和模拟操练，能够使水厂的安全管理更具体、可追溯、可评估。

又如，城投水务将水质评价指数体系和食品危害分析与关键点控制（HACCP）体系融入数字孪生水厂系统。既能够动态展现水质变化情况，又能够预判水质变化趋势，同时使水质监控的关键点在平台上一目了然，无疑大大提升了水质的稳定性和管控的精准度。

▲南市水厂全貌

目前，在南市水厂的服务区域内，可以实现调度指令自动执行率100%，出厂水服务压力绝对波动值小于2 KPa，水厂能效运行模式下水库内存水液位波动值小于0.2米。区域水压力稳定，不仅能够直接给市民带来用水体验的提升，而且能够有效降低水管爆裂和用水设备故障的概率。

从今年1-10月的数据来看，南市水厂在制水量同比增加7.7%的基础上，制水用电单耗下降7.41%，出水用电单耗下降6.68%，各类药剂投加平均减少5.4%，砂滤池平均反冲洗周期延长11%。这充分体现了智慧水厂在运维管理升级的同时所带来的显著的碳减排优势。

这样的数字孪生工厂，是城投水务大力推进数字化转型的一次试水，也是集团积极开展“我为群众办实事”活动的一个缩影。自“我为群众办实事”活动开展以来，城投水务聚焦企业发展的战略路径和市民群众的期待愿景，切实把好事办实，把实事办好，通过水厂数字化转型实现企业管理能级提升。目前，城投水务正重点通过黄浦供水示范区建设，推动系统运行智慧化、水质保障终端化、供水服务精准化，重塑面向未来的水务基础设施和运营系统，不断提升供水保障能级，不断优化供水终端水质，不断增强人民群众获得感。

作者：史博臻