近日，上海城投水務(wù)（集團(tuán)）有限公司制水分公司副總工程師王子瑜在 “2025（第十屆）供水高峰論壇"上，分享了公司如何以數(shù)字孿生技術(shù)賦能無人水廠的實(shí)踐路徑。

王子瑜（點(diǎn)擊圖片，播放現(xiàn)場演講視頻）

制水分公司隸屬于上海城投水務(wù)集團(tuán)，主要負(fù)責(zé)自來水生產(chǎn)和中途輸配，下屬14家基層單位，包含9家水廠、2家泵站管理所和3家托管單位，員工1400余人。供水能力為680萬立方米/日，總供應(yīng)服務(wù)人口約1358萬，供水范圍1500余平方公里，覆蓋了上海市中心城區(qū)浦西地塊以及松江、金山、青浦、崇明長興島等郊縣區(qū)域。

百年水廠 智水惠民

王子瑜介紹南市水廠位于上海市黃浦區(qū)，最早可以追溯到1902年，當(dāng)時(shí)也是中國自主建設(shè)的第一座水廠。2009年為了迎接上海世博會(huì)，上海城投在原址重建了“常規(guī)處理+臭氧活性炭深度處理”的南市水廠，供水規(guī)模為70萬噸/天，供水區(qū)域覆蓋黃浦、徐匯兩區(qū)，服務(wù)人口約100萬人。

作為上海城投水務(wù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型示范點(diǎn)，南市水廠2019年啟動(dòng)數(shù)字孿生水廠建設(shè)，實(shí)施了數(shù)字水廠智能無人調(diào)度實(shí)現(xiàn)路徑技術(shù)研究及示范應(yīng)用，2022年數(shù)字孿生一期建成投運(yùn)，實(shí)現(xiàn)了水廠水量調(diào)度智能化、無人化以及供水服務(wù)品質(zhì)提升，成為上海市水務(wù)行業(yè)首家數(shù)字孿生水廠。

目前，南市水廠總體建設(shè)目標(biāo)是深度運(yùn)用數(shù)字孿生、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、機(jī)器人等數(shù)字化技術(shù)，建立智慧化生產(chǎn)運(yùn)營模式，以管理精細(xì)化、生產(chǎn)智能化、運(yùn)維高效化、決策科學(xué)化為目標(biāo)，助力萬千市民享受高品質(zhì)飲用水的美好生活，向“無人運(yùn)行、少人管理”的無人工廠邁進(jìn)。

數(shù)字孿生賦能無人水廠實(shí)踐路徑

“1+2+1+N”數(shù)字化特色

“1+2+1+N”是以數(shù)字孿生與仿真平臺(tái)為底座，通過BIM+Unity 3D技術(shù)實(shí)現(xiàn)1:1三維虛擬水廠建模，依托高性能算力融合MES系統(tǒng)與機(jī)器作業(yè)雙管理工具，構(gòu)建了覆蓋感知層、傳輸層、模型層、應(yīng)用層N個(gè)智慧應(yīng)用場景。

論壇現(xiàn)場，王子瑜詳細(xì)介紹了上海城投是如何在這些場景中落地?cái)?shù)字孿生，實(shí)現(xiàn)無人乃至少人運(yùn)營的。

1、生產(chǎn)“智”造——無人化調(diào)度控制

上海城投依托兩個(gè)“智慧大腦”，完成了從傳統(tǒng)人工依賴模式向無人化與少人化的轉(zhuǎn)型。以南市水廠所在的黃埔高品質(zhì)飲用水供水示范區(qū)為例，該體系在供水、治水、源水三個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)均部署了智能調(diào)度模型，形成了全流程閉環(huán)的無人化調(diào)度新模式。

2、運(yùn)行“智”能——無人化巡檢作業(yè)

巡檢作業(yè)無人化主要有三個(gè)場景：一是智能裝備保障設(shè)備運(yùn)行，智能巡檢機(jī)器人實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備全方位監(jiān)控，人機(jī)協(xié)同自動(dòng)執(zhí)行作業(yè)；二是水質(zhì)化驗(yàn)質(zhì)控?zé)o人作業(yè)，自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)化在線智能檢測，顯著提升水廠質(zhì)控能力；三是倉儲(chǔ)智能管控?zé)o人配藥，PAM無人化車間創(chuàng)新倉儲(chǔ)智能管理，實(shí)現(xiàn)物料智能拉動(dòng)。

3、運(yùn)營”智“聯(lián)——少人化韌性安全保障

智慧賦能設(shè)備預(yù)測性維護(hù)，機(jī)泵健康診斷系統(tǒng)助力設(shè)備故障診斷與預(yù)測；HACCP食品安全健康管理，數(shù)智賦能建立食品級(jí)安全管控模式；多維智聯(lián)安全管理，多措并舉、少人干預(yù)，保障現(xiàn)場安全生產(chǎn)。

4、管理”智“慧——精益化最優(yōu)資源配置

MES精益化智慧管理，包括五大理念：精益的數(shù)據(jù)思維、精心的圖表設(shè)計(jì)、精確的分析評(píng)估、精細(xì)的管理模型、精準(zhǔn)的畫像標(biāo)簽；基于MES成本績效分析實(shí)現(xiàn)數(shù)智精益管理，包括：成本績效可視化分解、成本績效指標(biāo)分析、WQI水質(zhì)評(píng)價(jià)指數(shù)質(zhì)量分析、水廠碳排放監(jiān)測分析。

5、先進(jìn)效益

管理效益方面，是城市水生命健康保障。南市水廠智能化系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，出廠水服務(wù)壓力更穩(wěn)定、水質(zhì)更安全優(yōu)質(zhì)。其中，閉環(huán)自動(dòng)控制率提升至93%。在此基礎(chǔ)上，水質(zhì)水量模型調(diào)度方案采納率穩(wěn)定達(dá)到100%，助力實(shí)現(xiàn)運(yùn)行班組人數(shù)減少20%；能耗藥耗水平顯著降低，出水泵房運(yùn)行效率從77%提升至83%，混凝劑投加量下降6%，過程水水質(zhì)穩(wěn)定性提升32%。

創(chuàng)新效益方面，擁有授權(quán)專利9項(xiàng)、論文11篇、標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)、軟件著作權(quán)9項(xiàng)，助力水務(wù)行業(yè)智能化發(fā)展。

行業(yè)效益方面，打造了供水全鏈條無人化協(xié)同示范。自2024年初，南市水廠已接待140余次各類訪問（近5000人到訪交流），與來自20個(gè)省份/自治區(qū)/直轄市的水司及來自10余個(gè)不同國家的專家學(xué)者、水務(wù)同行進(jìn)行深入交流，對(duì)外輸出數(shù)字化無人水廠建設(shè)經(jīng)驗(yàn)。

編輯：陳偉浩