導語：智(zhi)慧水廠數字孿(luan)生技術分析一文來(lai)源于網友(you)上傳，不代(dai)表本站(zhan)觀(guan)點(dian)，若需要原創文章可咨詢客服(fu)老師，歡迎參考(kao)。

【摘要】數字孿生作為水廠實現智慧化的重要使能技術和手段，如何能在智慧水廠的建設中結合工藝控制需求發揮其巨大的作用，是水處理行業從業者需要聚焦解決的重要技術難題。文章提出基于“數字孿生”的智慧水廠技術架構體系，并列舉出(chu)“數字(zi)孿生”在智慧(hui)水廠中涉及的(de)(de)關(guan)鍵技術，結(jie)合具體的(de)(de)水廠案例說明“數字(zi)孿生”技術在智慧(hui)水廠的(de)(de)巨大運用價值和(he)意義。

【關鍵詞】智慧水廠；數(shu)字孿生

1智慧水廠實現數字孿生的需求

1.1污水處理(li)廠的智(zhi)慧(hui)化現狀

目前(qian)的(de)凈水廠(chang)建設(she)發展存(cun)在(zai)控(kong)制系統繁(fan)瑣，易出(chu)錯(cuo)，設(she)備故障率高等(deng)問題(ti)。在(zai)水廠(chang)運營管理的(de)過(guo)(guo)程中，往往需(xu)要配置較(jiao)多人員，工作(zuo)協調難(nan)、效率低(di)，粗(cu)放式的(de)管理，對于(yu)日(ri)常作(zuo)業過(guo)(guo)程都以結果為導向，缺少有效移動化過(guo)(guo)程監管。依賴人工調整也會存(cun)在(zai)過(guo)(guo)量的(de)曝(pu)氣(qi)投藥導致(zhi)整體能耗(hao)和藥耗(hao)成本上升，缺乏精細化調節(jie)。這些問題(ti)導致(zhi)凈水廠(chang)的(de)智慧化程度很(hen)低(di)，嚴(yan)重影響水廠(chang)的(de)生產效率。

1.2數字孿生對(dui)于智慧水(shui)廠的(de)價值

“數字孿生”是用數字化的方法構建一個和現實污水廠一模一樣的數字世界的技術，通過該技術實現對污水廠物理實體的了解、分析和(he)(he)優化(hua)(hua)。充分(fen)利用(yong)基(ji)(ji)于(yu)(yu)BIM的(de)(de)(de)(de)(de)三維(wei)數(shu)(shu)(shu)字(zi)(zi)物理(li)(li)模型、傳感器(qi)協(xie)議數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)傳輸、運行歷(li)史存儲等數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)，在(zai)(zai)數(shu)(shu)(shu)字(zi)(zi)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)虛(xu)擬空間(jian)中完成污(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)廠(chang)(chang)設(she)施的(de)(de)(de)(de)(de)物理(li)(li)映射(she)，形成物理(li)(li)維(wei)度上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)實(shi)體(ti)(ti)(ti)世(shi)界和(he)(he)信(xin)(xin)息(xi)維(wei)度上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)(shu)(shu)字(zi)(zi)世(shi)界同生(sheng)(sheng)(sheng)共存、虛(xu)實(shi)交融的(de)(de)(de)(de)(de)格局（見圖1）。基(ji)(ji)于(yu)(yu)BIM三維(wei)可視化(hua)(hua)平臺可實(shi)現實(shi)轉虛(xu)、虛(xu)控(kong)(kong)實(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)過程，將數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)、算法和(he)(he)決策分(fen)析結(jie)合在(zai)(zai)一(yi)起，建(jian)立模擬，即物理(li)(li)對象的(de)(de)(de)(de)(de)虛(xu)擬映射(she)的(de)(de)(de)(de)(de)過程，實(shi)現生(sheng)(sheng)(sheng)產監控(kong)(kong)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)體(ti)(ti)(ti)化(hua)(hua)、精細(xi)化(hua)(hua)管理(li)(li)。數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)采(cai)集依(yi)靠可靠的(de)(de)(de)(de)(de)工業(ye)通(tong)信(xin)(xin)設(she)計，保證采(cai)集任(ren)務(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)穩(wen)定運行，為平臺提(ti)供(gong)完整的(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)(shu)(shu)字(zi)(zi)化(hua)(hua)表(biao)現基(ji)(ji)礎。基(ji)(ji)于(yu)(yu)數(shu)(shu)(shu)字(zi)(zi)孿(luan)(luan)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)智(zhi)(zhi)慧(hui)水(shui)(shui)(shui)(shui)廠(chang)(chang)基(ji)(ji)于(yu)(yu)工業(ye)互(hu)聯網平臺的(de)(de)(de)(de)(de)應用(yong)，挖掘大量有(you)效的(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)產實(shi)時數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)，結(jie)合業(ye)務(wu)專家的(de)(de)(de)(de)(de)知(zhi)識領域，并通(tong)過數(shu)(shu)(shu)字(zi)(zi)孿(luan)(luan)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)現形式為工廠(chang)(chang)各種決策層(ceng)提(ti)供(gong)數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)分(fen)析和(he)(he)應用(yong)。基(ji)(ji)于(yu)(yu)信(xin)(xin)息(xi)流的(de)(de)(de)(de)(de)集成，構(gou)建(jian)具(ju)有(you)“全面感知(zhi)、設(she)備(bei)互(hu)聯、數(shu)(shu)(shu)字(zi)(zi)集成、智(zhi)(zhi)能預測”等特征的(de)(de)(de)(de)(de)智(zhi)(zhi)能水(shui)(shui)(shui)(shui)廠(chang)(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)運行體(ti)(ti)(ti)系。數(shu)(shu)(shu)字(zi)(zi)孿(luan)(luan)生(sheng)(sheng)(sheng)作(zuo)(zuo)為凈水(shui)(shui)(shui)(shui)廠(chang)(chang)實(shi)現智(zhi)(zhi)慧(hui)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)重要技(ji)術和(he)(he)手段，如何能在(zai)(zai)智(zhi)(zhi)慧(hui)水(shui)(shui)(shui)(shui)廠(chang)(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)建(jian)設(she)中結(jie)合工藝控(kong)(kong)制需(xu)(xu)求發揮其巨大的(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)，是水(shui)(shui)(shui)(shui)處理(li)(li)行業(ye)從業(ye)者需(xu)(xu)要聚焦解決的(de)(de)(de)(de)(de)重要技(ji)術難題。本文提(ti)出基(ji)(ji)于(yu)(yu)“數(shu)(shu)(shu)字(zi)(zi)孿(luan)(luan)生(sheng)(sheng)(sheng)”的(de)(de)(de)(de)(de)智(zhi)(zhi)慧(hui)水(shui)(shui)(shui)(shui)廠(chang)(chang)技(ji)術架構(gou)體(ti)(ti)(ti)系，列舉出“數(shu)(shu)(shu)字(zi)(zi)孿(luan)(luan)生(sheng)(sheng)(sheng)”在(zai)(zai)智(zhi)(zhi)慧(hui)水(shui)(shui)(shui)(shui)廠(chang)(chang)中涉及的(de)(de)(de)(de)(de)關鍵技(ji)術，結(jie)合具(ju)體(ti)(ti)(ti)案例(li)說明(ming)“數(shu)(shu)(shu)字(zi)(zi)孿(luan)(luan)生(sheng)(sheng)(sheng)”技(ji)術在(zai)(zai)智(zhi)(zhi)慧(hui)水(shui)(shui)(shui)(shui)廠(chang)(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)巨大運用(yong)價值和(he)(he)意義[1]。

2“數字孿生”智慧水廠技術體系

基(ji)于(yu)“數(shu)(shu)字(zi)(zi)(zi)(zi)孿生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)”的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)智(zhi)慧(hui)水(shui)(shui)(shui)廠(chang)具(ju)體(ti)由基(ji)礎層、平臺層、應(ying)(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)層三層架構(gou)組成（見圖(tu)2），涉及(ji)智(zhi)慧(hui)水(shui)(shui)(shui)廠(chang)“數(shu)(shu)字(zi)(zi)(zi)(zi)孿生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)”體(ti)系(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)(shu)據(ju)(ju)保(bao)障、數(shu)(shu)據(ju)(ju)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)融合與仿真以(yi)及(ji)最終的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)功能交互。其(qi)中，基(ji)礎層是(shi)基(ji)礎條件(jian)，平臺層是(shi)核心環節，應(ying)(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)層是(shi)呈現(xian)(xian)(xian)(xian)方式。從基(ji)礎層開始，每一(yi)層的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)實現(xian)(xian)(xian)(xian)都建立在前面各(ge)層的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)基(ji)礎之上，是(shi)對前面各(ge)層功能的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)進(jin)(jin)(jin)一(yi)步(bu)豐富和(he)(he)拓展。將(jiang)(jiang)建立在BIM等數(shu)(shu)字(zi)(zi)(zi)(zi)化(hua)(hua)(hua)基(ji)礎上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)污(wu)水(shui)(shui)(shui)廠(chang)數(shu)(shu)字(zi)(zi)(zi)(zi)化(hua)(hua)(hua)模(mo)型構(gou)建于(yu)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)管(guan)(guan)理體(ti)系(xi)中，在運(yun)(yun)(yun)營(ying)(ying)(ying)和(he)(he)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)管(guan)(guan)理的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)平臺上對生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)進(jin)(jin)(jin)行(xing)調度、調整(zheng)和(he)(he)優(you)化(hua)(hua)(hua)。在設(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)管(guan)(guan)理領域，通(tong)過(guo)(guo)(guo)(guo)模(mo)型模(mo)擬設(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)運(yun)(yun)(yun)動和(he)(he)工(gong)(gong)作狀(zhuang)態(tai)(tai)(tai)，實現(xian)(xian)(xian)(xian)機(ji)(ji)械和(he)(he)電器的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)聯動。數(shu)(shu)字(zi)(zi)(zi)(zi)孿生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)在傳(chuan)(chuan)統(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)PLC等控(kong)(kong)(kong)制(zhi)設(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)基(ji)礎上更(geng)進(jin)(jin)(jin)一(yi)步(bu)，通(tong)過(guo)(guo)(guo)(guo)廠(chang)區內部署的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)(shu)字(zi)(zi)(zi)(zi)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器采(cai)集各(ge)種(zhong)實時(shi)數(shu)(shu)據(ju)(ju)，借助智(zhi)慧(hui)水(shui)(shui)(shui)廠(chang)管(guan)(guan)理系(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)大數(shu)(shu)據(ju)(ju)分析(xi)，通(tong)過(guo)(guo)(guo)(guo)機(ji)(ji)器學習預(yu)測(ce)原本(ben)無法直接測(ce)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)指標(biao)。由此完成評估、診斷、分析(xi)、模(mo)擬、預(yu)測(ce)和(he)(he)決策(ce)等一(yi)系(xi)列操作，從而解決運(yun)(yun)(yun)行(xing)管(guan)(guan)理問(wen)題。該過(guo)(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)主要包含：對產(chan)(chan)(chan)品(pin)進(jin)(jin)(jin)行(xing)BIM等數(shu)(shu)字(zi)(zi)(zi)(zi)化(hua)(hua)(hua)手段(duan)建模(mo)；對運(yun)(yun)(yun)維階段(duan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)關鍵(jian)指標(biao)進(jin)(jin)(jin)行(xing)分析(xi)掌(zhang)握(wo)產(chan)(chan)(chan)品(pin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)具(ju)體(ti)情(qing)況；利用(yong)(yong)(yong)(yong)同步(bu)和(he)(he)交互（VR和(he)(he)AR技術）等技術，提前發現(xian)(xian)(xian)(xian)問(wen)題并(bing)(bing)及(ji)時(shi)修(xiu)復。利用(yong)(yong)(yong)(yong)廠(chang)區部署的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)大量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)(shu)字(zi)(zi)(zi)(zi)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器采(cai)集污(wu)水(shui)(shui)(shui)廠(chang)運(yun)(yun)(yun)行(xing)階段(duan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)環境和(he)(he)工(gong)(gong)作狀(zhuang)態(tai)(tai)(tai)，并(bing)(bing)通(tong)過(guo)(guo)(guo)(guo)數(shu)(shu)據(ju)(ju)分析(xi)和(he)(he)優(you)化(hua)(hua)(hua)結(jie)合智(zhi)慧(hui)水(shui)(shui)(shui)廠(chang)專家(jia)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)系(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)避免設(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)故障，改(gai)善(shan)運(yun)(yun)(yun)營(ying)(ying)(ying)管(guan)(guan)理。通(tong)過(guo)(guo)(guo)(guo)數(shu)(shu)字(zi)(zi)(zi)(zi)化(hua)(hua)(hua)呈現(xian)(xian)(xian)(xian)形式，將(jiang)(jiang)污(wu)水(shui)(shui)(shui)廠(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)運(yun)(yun)(yun)營(ying)(ying)(ying)狀(zhuang)態(tai)(tai)(tai)、運(yun)(yun)(yun)行(xing)規(gui)律(lv)等進(jin)(jin)(jin)行(xing)全(quan)方位(wei)多維度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)反應(ying)(ying)(ying)，讓使用(yong)(yong)(yong)(yong)系(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)理者能夠全(quan)面掌(zhang)握(wo)水(shui)(shui)(shui)廠(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)現(xian)(xian)(xian)(xian)實運(yun)(yun)(yun)行(xing)情(qing)況。通(tong)過(guo)(guo)(guo)(guo)讀(du)取(qu)流量(liang)、壓(ya)力、運(yun)(yun)(yun)行(xing)時(shi)間等常規(gui)過(guo)(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)儀表及(ji)進(jin)(jin)(jin)出水(shui)(shui)(shui)TP、TN、COD、氨(an)氮等水(shui)(shui)(shui)質儀表數(shu)(shu)據(ju)(ju)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器或者PLC控(kong)(kong)(kong)制(zhi)系(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)各(ge)種(zhong)實時(shi)參數(shu)(shu)，構(gou)建可視化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)遠程(cheng)(cheng)監控(kong)(kong)(kong)，并(bing)(bing)給予采(cai)集的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)歷史數(shu)(shu)據(ju)(ju)，構(gou)建層次化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)部件(jian)、子系(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)乃(nai)至整(zheng)個設(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)健康指標(biao)體(ti)系(xi)，并(bing)(bing)使用(yong)(yong)(yong)(yong)人(ren)工(gong)(gong)智(zhi)能實現(xian)(xian)(xian)(xian)趨勢預(yu)測(ce)。基(ji)于(yu)預(yu)測(ce)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)果，對系(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)維修(xiu)策(ce)略以(yi)及(ji)備(bei)(bei)(bei)(bei)品(pin)備(bei)(bei)(bei)(bei)件(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)理策(ce)略進(jin)(jin)(jin)行(xing)優(you)化(hua)(hua)(hua)（見圖(tu)3），降低和(he)(he)避免客戶(hu)因(yin)為非計劃停機(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)損失(shi)。以(yi)實際污(wu)水(shui)(shui)(shui)廠(chang)為藍本(ben)，整(zheng)合靜態(tai)(tai)(tai)數(shu)(shu)據(ju)(ju)、動態(tai)(tai)(tai)數(shu)(shu)據(ju)(ju)和(he)(he)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)管(guan)(guan)理數(shu)(shu)據(ju)(ju)，通(tong)過(guo)(guo)(guo)(guo)機(ji)(ji)理模(mo)型分析(xi)和(he)(he)大數(shu)(shu)據(ju)(ju)分析(xi)等方法，將(jiang)(jiang)水(shui)(shui)(shui)廠(chang)過(guo)(guo)(guo)(guo)去、現(xian)(xian)(xian)(xian)在和(he)(he)未來(lai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)狀(zhuang)態(tai)(tai)(tai)進(jin)(jin)(jin)行(xing)直觀呈現(xian)(xian)(xian)(xian)和(he)(he)預(yu)測(ce)，并(bing)(bing)結(jie)合智(zhi)慧(hui)水(shui)(shui)(shui)廠(chang)專家(jia)系(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)提出建議，為運(yun)(yun)(yun)營(ying)(ying)(ying)管(guan)(guan)理提供決策(ce)支持，并(bing)(bing)實現(xian)(xian)(xian)(xian)高度保(bao)障、管(guan)(guan)理高效(xiao)、成本(ben)優(you)化(hua)(hua)(hua)和(he)(he)產(chan)(chan)(chan)能挖潛的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。

3“數字孿生”智慧水廠關鍵技術

3.1工藝建模與優化系統

污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)廠(chang)(chang)(chang)運(yun)(yun)(yun)行(xing)(xing)(xing)專家智能(neng)決(jue)策(ce)系(xi)統具(ju)有定(ding)制化(hua)建(jian)模(mo)、多樣化(hua)的(de)可視配置交互、水(shui)(shui)廠(chang)(chang)(chang)運(yun)(yun)(yun)行(xing)(xing)(xing)能(neng)耗仿真(zhen)、工(gong)藝(yi)優(you)化(hua)決(jue)策(ce)等功能(neng)。系(xi)統采(cai)用污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)處(chu)理(li)工(gong)藝(yi)優(you)化(hua)與高級控制軟件針對(dui)全廠(chang)(chang)(chang)工(gong)藝(yi)運(yun)(yun)(yun)行(xing)(xing)(xing)進(jin)行(xing)(xing)(xing)建(jian)模(mo)和仿真(zhen)，為污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)廠(chang)(chang)(chang)的(de)運(yun)(yun)(yun)行(xing)(xing)(xing)管理(li)提供運(yun)(yun)(yun)行(xing)(xing)(xing)效果預測、方(fang)案(an)決(jue)策(ce)支持、工(gong)藝(yi)優(you)化(hua)等功能(neng)。污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)處(chu)理(li)工(gong)藝(yi)優(you)化(hua)系(xi)統基于污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)廠(chang)(chang)(chang)生(sheng)物處(chu)理(li)工(gong)藝(yi)流程建(jian)立(li)數學模(mo)型，以運(yun)(yun)(yun)行(xing)(xing)(xing)報表記錄的(de)進(jin)水(shui)(shui)歷史(shi)數據(ju)，或將在(zai)線監測儀表的(de)進(jin)水(shui)(shui)實(shi)時數據(ju)作(zuo)為模(mo)型的(de)輸入參數，對(dui)污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)廠(chang)(chang)(chang)的(de)各種(zhong)運(yun)(yun)(yun)行(xing)(xing)(xing)狀況進(jin)行(xing)(xing)(xing)仿真(zhen)、診斷，優(you)化(hua)關鍵運(yun)(yun)(yun)行(xing)(xing)(xing)參數，滿(man)足污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)廠(chang)(chang)(chang)出(chu)水(shui)(shui)水(shui)(shui)質達(da)標和節(jie)能(neng)降耗的(de)要(yao)求[1]。

3.2設備健康檢測診斷系統

實時(shi)了解(jie)設備(bei)(bei)(bei)當前的(de)(de)(de)運(yun)行狀況、判斷(duan)(duan)未來的(de)(de)(de)發展趨勢（提供(gong)運(yun)行的(de)(de)(de)安全周期數(shu)據(ju)）、診(zhen)(zhen)斷(duan)(duan)故(gu)(gu)(gu)障(zhang)(zhang)發生的(de)(de)(de)部位，以及檢(jian)查和驗(yan)收大(da)修或(huo)臨時(shi)維(wei)修的(de)(de)(de)效果，實現對設備(bei)(bei)(bei)故(gu)(gu)(gu)障(zhang)(zhang)早知道、早預(yu)(yu)報(bao)(bao)、早診(zhen)(zhen)斷(duan)(duan)，把故(gu)(gu)(gu)障(zhang)(zhang)消滅在萌芽之中(zhong)，提高(gao)設備(bei)(bei)(bei)運(yun)行的(de)(de)(de)完好率、減(jian)少設備(bei)(bei)(bei)停機(ji)時(shi)間及降低維(wei)修成本。根據(ju)設備(bei)(bei)(bei)的(de)(de)(de)實際狀態或(huo)預(yu)(yu)測狀態制定最佳的(de)(de)(de)維(wei)修周期，而(er)(er)不是(shi)定期進(jin)(jin)行維(wei)修。通(tong)過(guo)建立(li)機(ji)、泵等(deng)(deng)關(guan)(guan)鍵(jian)(jian)設備(bei)(bei)(bei)的(de)(de)(de)在線健(jian)(jian)康狀況監測與分析評價系統（見圖(tu)4），實時(shi)監控設備(bei)(bei)(bei)振動、溫度(du)等(deng)(deng)參(can)量(liang)狀態，及時(shi)準(zhun)確(que)(que)(que)地通(tong)過(guo)報(bao)(bao)警，防止機(ji)、泵設備(bei)(bei)(bei)等(deng)(deng)關(guan)(guan)鍵(jian)(jian)設備(bei)(bei)(bei)事故(gu)(gu)(gu)的(de)(de)(de)發生，同時(shi)采(cai)用(yong)先進(jin)(jin)的(de)(de)(de)多信(xin)息融合技術，最大(da)程度(du)的(de)(de)(de)評估機(ji)泵等(deng)(deng)關(guan)(guan)鍵(jian)(jian)設備(bei)(bei)(bei)運(yun)行狀態、延長(chang)設備(bei)(bei)(bei)預(yu)(yu)警時(shi)間，從而(er)(er)實現預(yu)(yu)知維(wei)修，并通(tong)過(guo)智能診(zhen)(zhen)斷(duan)(duan)，精(jing)確(que)(que)(que)診(zhen)(zhen)斷(duan)(duan)故(gu)(gu)(gu)障(zhang)(zhang)源，實現精(jing)密(mi)維(wei)修，縮短維(wei)修用(yong)時(shi)，為檢(jian)測維(wei)修合理化(hua)提供(gong)及時(shi)準(zhun)確(que)(que)(que)的(de)(de)(de)數(shu)據(ju)基礎(chu)，從而(er)(er)有效保證(zheng)設備(bei)(bei)(bei)長(chang)期穩定運(yun)行。降低備(bei)(bei)(bei)品備(bei)(bei)(bei)件(jian)費用(yong)，提質增效。圖(tu)4數(shu)字孿生水廠的(de)(de)(de)設備(bei)(bei)(bei)健(jian)(jian)康檢(jian)測診(zhen)(zhen)斷(duan)(duan)系統

3.3虛(xu)擬現實和呈現

工(gong)(gong)(gong)(gong)業(ye)仿(fang)真三(san)(san)(san)維(wei)(wei)引擎(qing)融合(he)VR交互，是(shi)(shi)實(shi)現(xian)“人(ren)—機—環”互通最(zui)直接(jie)有效(xiao)的(de)(de)方式，是(shi)(shi)工(gong)(gong)(gong)(gong)業(ye)仿(fang)真的(de)(de)有效(xiao)延伸。最(zui)基(ji)礎的(de)(de)應用便是(shi)(shi)VR工(gong)(gong)(gong)(gong)廠(chang)巡(xun)檢，通常(chang)大型工(gong)(gong)(gong)(gong)業(ye)生(sheng)產(chan)(chan)流程(cheng)很難(nan)一窺全(quan)貌，采(cai)用工(gong)(gong)(gong)(gong)業(ye)仿(fang)真+VR技術，將現(xian)實(shi)工(gong)(gong)(gong)(gong)廠(chang)以(yi)多角度(du)、全(quan)方位地投影(ying)到VR世界中（見圖5）。圖5數(shu)字(zi)(zi)孿(luan)生(sheng)水廠(chang)的(de)(de)三(san)(san)(san)維(wei)(wei)可視化(hua)系(xi)統VR虛(xu)擬巡(xun)檢設備(bei)(bei)(bei)結合(he)基(ji)于BIM的(de)(de)三(san)(san)(san)維(wei)(wei)可視化(hua)數(shu)字(zi)(zi)孿(luan)生(sheng)系(xi)統，使管(guan)理者足不(bu)出戶就能(neng)從各個(ge)(ge)(ge)角度(du)身臨其(qi)境(jing)、鳥瞰整(zheng)個(ge)(ge)(ge)工(gong)(gong)(gong)(gong)廠(chang)設備(bei)(bei)(bei)及管(guan)網(wang)布(bu)置(zhi)細節，監(jian)控、管(guan)理整(zheng)個(ge)(ge)(ge)生(sheng)產(chan)(chan)過(guo)程(cheng)的(de)(de)每(mei)一個(ge)(ge)(ge)環節、每(mei)一個(ge)(ge)(ge)空間、每(mei)一臺設備(bei)(bei)(bei)，甚至每(mei)一個(ge)(ge)(ge)人(ren)，以(yi)加(jia)強信息管(guan)理和(he)(he)服(fu)務(wu)，提高生(sheng)產(chan)(chan)和(he)(he)管(guan)理效(xiao)率。基(ji)于BIM的(de)(de)三(san)(san)(san)維(wei)(wei)可視化(hua)數(shu)字(zi)(zi)孿(luan)生(sheng)系(xi)統將廠(chang)區廠(chang)房、車間、設備(bei)(bei)(bei)、人(ren)體模型等(deng)，按照1：1的(de)(de)比例3D復原(yuan)數(shu)字(zi)(zi)化(hua)工(gong)(gong)(gong)(gong)廠(chang)的(de)(de)整(zheng)個(ge)(ge)(ge)生(sheng)產(chan)(chan)環境(jing)，結合(he)傳感器、數(shu)據可視化(hua)、物聯(lian)網(wang)和(he)(he)設備(bei)(bei)(bei)監(jian)控等(deng)技術，將整(zheng)個(ge)(ge)(ge)工(gong)(gong)(gong)(gong)廠(chang)的(de)(de)各種元(yuan)素(su)動態(tai)生(sheng)產(chan)(chan)過(guo)程(cheng)實(shi)時反映(ying)其(qi)生(sheng)產(chan)(chan)流程(cheng)和(he)(he)運(yun)行狀態(tai)，再(zai)以(yi)虛(xu)擬現(xian)實(shi)（VR）的(de)(de)形式可視化(hua)呈現(xian)[2]。

4總結與展望

基(ji)于(yu)“數(shu)字孿(luan)生”的(de)(de)(de)(de)智慧水廠建立了(le)智慧化的(de)(de)(de)(de)污水處理控制系(xi)(xi)統，實現了(le)建立資源(yuan)集約化的(de)(de)(de)(de)運(yun)(yun)營(ying)中心管理體(ti)(ti)系(xi)(xi)，打造全過程、可追溯(su)的(de)(de)(de)(de)廠級生產(chan)工藝可視化管理模式，基(ji)于(yu)移動端的(de)(de)(de)(de)生產(chan)任務跟蹤管理機(ji)制，建立完善的(de)(de)(de)(de)設備運(yun)(yun)維(wei)管理體(ti)(ti)系(xi)(xi)，建立基(ji)于(yu)大(da)數(shu)據的(de)(de)(de)(de)廠級KPI運(yun)(yun)營(ying)指數(shu)分(fen)析，展示了(le)水務企(qi)業(ye)(ye)運(yun)(yun)營(ying)的(de)(de)(de)(de)良好(hao)企(qi)業(ye)(ye)形象(xiang)。

參考文獻

[1]周圣文，郭順生，杜百崗，郭鈞，李益兵，王磊(lei)，查大虎(hu)，張富江，于磊(lei)．數字孿生凈水廠運維管控一體化平臺關鍵技術(shu)及應用[J]．計算機集成制造系統，2021，27（2）：432-444.

[2]張鶴，陳馨，朱(zhu)志斌．打造數字(zi)孿生工廠實現三維可視化全過程管理[J]．中國勘察設計，2021（8）：86-89.

作者：鄭宇祺(qi) 單位：廣州市市政(zheng)工程設計研究總院有限公(gong)司