智慧水務(wù)作為行業(yè)發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的關(guān)鍵，數(shù)字孿生智慧水務(wù)成為了近年來水資源管理和城市水務(wù)系統(tǒng)管理的重要發(fā)展方向。通過構(gòu)建實(shí)現(xiàn)水務(wù)系統(tǒng)的虛擬三維場(chǎng)景，集成物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)水資源的實(shí)時(shí)監(jiān)控、精準(zhǔn)管理和高效利用。以產(chǎn)業(yè)數(shù)字化為主線，大力助推數(shù)字水務(wù)新業(yè)態(tài)。

圖撲軟件應(yīng)用自主研發(fā)的 HT for Web 產(chǎn)品，搭建了從城市區(qū)域級(jí)，到水廠泵站級(jí)，再到局部工藝級(jí)別的多種范圍可視化解決方案。

城市級(jí)管理

本模塊案例搭建以廈門區(qū)域?yàn)檩d體的 2D 智慧水務(wù)地圖，顛覆了傳統(tǒng)的衛(wèi)星地圖模式，采用更加簡(jiǎn)潔的六邊形色塊組成了城市區(qū)域范圍，選用不同色塊標(biāo)明泵站、自來水廠、污水處理廠、水源及水源保護(hù)區(qū)域等位置，河流分支則運(yùn)用簡(jiǎn)約線條展現(xiàn)，使城市水務(wù)監(jiān)控一張圖更加簡(jiǎn)潔明了

兩側(cè) 2D 數(shù)據(jù)看板通過接入業(yè)務(wù)系統(tǒng)接口，展示出實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，以供水調(diào)度數(shù)據(jù)、運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，為給水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)等眾多子系統(tǒng)提供運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)分析支撐。形成感知、診斷、調(diào)度、預(yù)警、校正一體化水務(wù)管理體系。

水量數(shù)據(jù)可視化

圖撲軟件 HT 通過接入儲(chǔ)水量、水質(zhì)、壓力、流量等物聯(lián)設(shè)備數(shù)據(jù)，在看板上實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)展示，重點(diǎn)關(guān)注各水庫、水廠、泵站的關(guān)鍵性指標(biāo)。主頁場(chǎng)景匯總各水庫、水廠、泵站定位信息，用戶可點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)查看。

運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)可視化

根據(jù)當(dāng)?shù)厮畡?wù)管理需求，通過對(duì)區(qū)域用水走勢(shì)、供水量、水費(fèi)總收益等層面信息的綜合采集，準(zhǔn)確獲取各地區(qū)服務(wù)人口、水廠、水庫、泵站的動(dòng)態(tài)情況，對(duì)應(yīng)生成直觀的可視化圖表，提高管理效率。

水廠級(jí)管理

數(shù)字孿生技術(shù)在污水處理廠中的應(yīng)用，為污水處理和管理提供了一個(gè)全新的視角和工具，線上反應(yīng)了場(chǎng)內(nèi)的真實(shí)情況，為實(shí)時(shí)監(jiān)控診斷、過程優(yōu)化、預(yù)測(cè)預(yù)防、設(shè)備管理維護(hù)、仿真培訓(xùn)等提供了平臺(tái)支持。

綜合監(jiān)視

圖撲軟件 HT 對(duì)污水處理廠進(jìn)行全方位的數(shù)字化建設(shè)，幫助用戶全方面掌握所有站點(diǎn)的整體運(yùn)維狀況。可通過鼠標(biāo)和鍵盤的常規(guī)交互操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)場(chǎng)景的旋轉(zhuǎn)、平移、縮放。

畫面兩側(cè)數(shù)據(jù)看板展示廠區(qū)設(shè)備管理、能耗管理、實(shí)時(shí)報(bào)警、運(yùn)營(yíng)監(jiān)管等關(guān)鍵指標(biāo)參數(shù)，將采集的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的圖形信息，直觀地展示全廠綜合指標(biāo)。

功能區(qū)監(jiān)視

在管理監(jiān)視模塊，提供了全場(chǎng)所有生產(chǎn)區(qū)域的定位功能，定位后自動(dòng)揭開建構(gòu)筑物外結(jié)構(gòu)，展示出內(nèi)部設(shè)施設(shè)備真實(shí)布局，點(diǎn)擊設(shè)備即可查看實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，再結(jié)合左右兩側(cè)固定看板提取的關(guān)鍵工藝段數(shù)據(jù)，幫助用戶實(shí)時(shí)監(jiān)視廠內(nèi)運(yùn)作情況。

管網(wǎng)監(jiān)視

針對(duì)污水廠各類工藝管線布局，采用 HT 引擎 1:1 呈現(xiàn)污水處理廠管道分布的 3D 渲染效果。系統(tǒng)將管網(wǎng)按類型選用不同顏色表示，清晰地標(biāo)注出污水處理的各種管線流向，如污水管線、污泥管線、加藥管線等。幫助用戶熟悉廠內(nèi)管網(wǎng)布局，提升污水廠管理水平。

管網(wǎng)場(chǎng)景選用科技感夜景風(fēng)格進(jìn)行展示，將周邊相關(guān)模型進(jìn)行透視設(shè)計(jì)，突出管網(wǎng)效果。

泵站泵房級(jí)管理

水泵站

針對(duì)水務(wù)行業(yè)市場(chǎng)需求，圖撲軟件 HT 打造了泵站數(shù)字孿生系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于物聯(lián)網(wǎng)理念，采用信息化手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)管網(wǎng)運(yùn)行指標(biāo)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，包括管網(wǎng)液位、流量、水質(zhì)、氣體、泵站運(yùn)行狀態(tài)等信息，保證管網(wǎng)安全高效地發(fā)揮作用。

供水泵房

供水系統(tǒng)是指按一定質(zhì)量要求供給不同的用水部門所需的蓄水庫、水泵、管道和其它工程的綜合體。本案例的泵房場(chǎng)景，用動(dòng)態(tài)線條代表蓄水池中的水由給水管道供水的全流程。

進(jìn)入水泵房局部三維場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的空間位置展示以及供水流量、水泵頻率、進(jìn)出口壓力以及水質(zhì)的濁度、pH 值、余氯等數(shù)據(jù)的綜合展示，為供水系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行提供了可視化監(jiān)控畫面。

工藝流程組態(tài)

設(shè)備工藝組態(tài)通過圖形和可視化表示方法，將復(fù)雜的設(shè)備狀態(tài)、工藝流程、操作步驟以直觀易懂的方式呈現(xiàn)給操作人員和管理者，大幅度提高人們對(duì)生產(chǎn)過程的理解和控制能力，是現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化和信息化管理不可或缺的一部分。

水廠工藝可視化

將水廠關(guān)鍵工藝段的設(shè)備設(shè)計(jì)成 2.5D 組態(tài)圖形，根據(jù)工藝系統(tǒng)圖將設(shè)備進(jìn)行組態(tài)連接，界面上加入關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)展示，精確監(jiān)控整個(gè)工藝流程，確保全廠設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，讓水處理在質(zhì)量、效率方面取得顯著提升。

泵站工藝可視化

HT 可視化支持“一張圖”展現(xiàn)城市泵房分布，鼠標(biāo)懸停在泵站節(jié)點(diǎn)，展示出當(dāng)前流量、水位等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，根據(jù)圖例可得知不同類型圖標(biāo)和管道所對(duì)應(yīng)的含義。

將每座泵站工藝?yán)L制成組態(tài)圖紙，呈現(xiàn)水泵房、清水池、加藥間等工藝的實(shí)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。應(yīng)用 HT 2D 渲染技術(shù)，可將泥閥、液池、閥門等設(shè)備、管線及其他生產(chǎn)相關(guān)的構(gòu)筑物進(jìn)行直觀呈現(xiàn)，并在對(duì)應(yīng)區(qū)域疊加關(guān)鍵儀表讀數(shù)，選用不同顏色區(qū)分各管線功能。系統(tǒng)可根據(jù)監(jiān)控到的水池液位，控制泵閥的啟停，實(shí)現(xiàn)設(shè)備自控。

污水廠工藝可視化

污水處理廠的處理流程是：粗格柵→細(xì)格柵→初次沉淀池→生物池→二次沉淀池→陶粒濾料→快濾池→消毒池→回用。

圖撲軟件自主研發(fā)的 HT 產(chǎn)品，結(jié)合 2.5D 組態(tài)設(shè)計(jì)風(fēng)格，將污水處理廠各個(gè)工藝段的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行繪制，并連接地下管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)示意呈現(xiàn)，便于用戶了解到各個(gè)工藝段之間的連接關(guān)系。

HT 數(shù)據(jù)看板界面支持接入 M3U8、FLV 等格式的 Web 視頻流，可切換不同監(jiān)控點(diǎn)位查看實(shí)時(shí)視頻，支持?jǐn)?shù)據(jù)和視頻在同一屏幕展示。

圖撲 HT 還提供視頻融合技術(shù)，通過圖形圖像處理的技術(shù)，將視頻畫面與三維場(chǎng)景圖形進(jìn)行疊加。將視頻信號(hào)按照三維場(chǎng)景的虛擬攝像機(jī)位置、角度和視野進(jìn)行校準(zhǔn)，使視頻畫面與場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)一致的視覺效果，達(dá)到視頻融合。通過視頻融合可以提供更直觀、全面的視覺信息，幫助用戶更好地理解和分析場(chǎng)景中的實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻。

圖撲軟件 HT 對(duì)再生水廠的主要工藝流程進(jìn)行 2D/2.5D 可視化設(shè)計(jì)，根據(jù)業(yè)務(wù)單元“消化池系統(tǒng)”、“絮凝劑系統(tǒng)”、“外來污泥接收系統(tǒng)”進(jìn)行分類設(shè)計(jì)，接入測(cè)點(diǎn)后監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，直觀呈現(xiàn)工藝流程和工藝設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

智慧水務(wù)數(shù)字孿生技術(shù)在城市級(jí)、水廠級(jí)以及泵房級(jí)管理中，不僅能夠提高管理和運(yùn)營(yíng)的效率，確保水資源的可持續(xù)利用，還能增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性和安全性，這就是發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力在產(chǎn)業(yè)上的重要體現(xiàn)。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字孿生在水務(wù)行業(yè)中的應(yīng)用將日益深入，為實(shí)現(xiàn)更加智慧、高效、綠色的水務(wù)管理提供強(qiáng)有力的工具。

審核編輯 黃宇