城市水環境不僅關系到國民生活的質量，還對我國社會發展有著深入的影響。城市污水處理廠的存在不僅能夠提升生態環保工作發揮的效用，還能夠向城市居民宣傳生態環保的重要性，使得更多的市民認識到節約、環保的意義，能夠從自身出發，注重節約用水及循環利用，減少水資源浪費，起到強化生態環保工作的效果。

建設背景

市場背景

近年來，隨著我國城鎮化進程不斷加快，使得城市人口急劇膨脹，市政及工業廢水的排放量持續走高，全國污水處理市場將保持穩定增長態勢。根據數據，2021年我國城市年污水排放量達到625.08億立方米，2011-2021年復合增長率為4.47%。

政策背景

2021年1月，國家發展改革委、生態環境部等十部門聯合印發《關于推進污水資源化利用的指導意見》，明確到2035年，形成系統、安全、環保、經濟的污水資源化利用格局。

2021年6月，國家發展改革委、住建部印發《“十四五”城鎮污水處理及資源化利用發展規劃》，明確到2025年，全國城市生活污水集中收集率達到74%以上，城市和縣城污水處理能力滿足社會發展需求。

2021年11月，國務院印發《中共中央國務院關于深入打好污染防治攻堅戰的意見》，指出扎實推進城鎮污水處理和工業、農業面源、船舶、尾礦庫等污染治理工程等。

系統概述

“智慧污水廠”結合視頻識別、機器人、BIM、互聯網+、物聯網、云計算及大數據等先進技術，在前期進行精細化設計，實現水質達標、安全生產、高效節能等生產、運營和管理目標。從而達到提高城市生活污水處理率的目的。

開發平臺

數字孿生智慧污水廠三維可視化系統依托數維圖科技自主研發的可視化編輯器Sovit3D開發設計，無縫融合 2D、3D 技術，通過拖拉拽的編輯方式，建立了一個包含天空、環境、建筑、設備、沉淀池、曝氣池、生物濾池、生物轉盤、后沉淀池、污水泵、污泥泵、計量泵、螺桿泵、空氣壓縮機、羅茨鼓風機、離心鼓風機、電動葫蘆、橋式起重機等的三維場景。實現廠區人、機、水、場及環境等各要素的全面感知，輔助管理者全面掌控廠區運行態勢。

系統功能

廠區綜合態勢

以真實污水廠為藍本，建立數字孿生3D模型，實現污水處理廠的三維實景可視化，傳統污水處理廠生產及配套系統主要包括污水處理系統、污泥處理系統、加藥系統等。利用數維圖Sovit2D和Sovit3D可視化編輯器搭建2D、3D場景，多維度動態展示污水處理廠外景;工藝流程的實時監測、自動控制、智能調節、分析決策、系統互動等綜合管理功能，一站式呈現全廠運營態勢。

廠區能耗監測

通過大數據采集、錄入、計算，將污水處理廠內的每個工藝段及設備的能耗成本進行綜合統計展示，輔以實時動態的二維折線圖圖形，將一段時間內的耗水量、耗電量、耗藥量數據與上一時間段進行對比分析，形象直觀、精準呈現，方便用戶及時洞察關鍵能源的使用成本。

廠區安防監測

支持集成視頻監控、物聯感知、周界告警等系統實時監測數據，對管轄區域內的人員、車輛、設備、告警事件等要素進行實時監測;并可結合前端智能感知設備應用，對人員入侵、車輛滯留、危險貨物作業等異常事件進行實時告警。

廠區智能巡檢

基于先進的移動機器人平臺系統，使用巡檢機器人協助廠區的日常巡檢任務，實現表計識別、溫度識別、聲音分析、高清視頻監控等功能。可替代人工完成大部分巡檢任務，有工作效率高、無疲勞、巡檢質量穩定等特點。

設備管理監測

基于工業物聯網網關實時采集現場內多個設備的數據，對設備的運行狀態、故障信息進行可視化展示，從設備投運到報廢全程記錄設備巡查、維修、保養情況。統計分析、維修效率、設備狀態一目了然。

廠區管網監測

針對污水廠各類管線布局，采用三維組態仿真技術，1:1 呈現污水處理廠管道分布的 3D模型。對污水處理管道實時感知、在線監測。系統將管網按類型選用不同顏色標識，與實際物理場景一一對應，清晰的標注出污水處理的各種管線流向，有污水管線、污泥管線、空氣管線、加藥管線等。幫助工作人員熟悉和認知廠內管線，提升污水廠管理水平。

周界安防系統

集視頻監控、人臉視頻、自然環境采集、中心存儲、報警聯動、解碼上墻、地圖查看等技術，采用在圍欄上或磚墻上掛裝智能入侵探測器，實現圍界入侵目標檢測、識別及定位，并能準確區別入侵者與非入侵行為。智能監測入侵、攀高、翻越圍墻等情況，完成報警視頻聯動，有效防范周界異常現象產生。

視頻監控系統

采用圖像處理、模式識別和計算機視覺技術，通過在監控系統中增加智能視頻分析模塊，自動檢索異常目標，對視頻源中的主要和有效信息內容開展解析和獲取，迅速精準定位事發現場，分辨監控顯示屏中的異常現象，并以更快、最好的方法傳出報警，從而有效進行事前預警，事中處理，事后及時取證的實時監控。

智能報警系統

基于Web2D組態功能，再通過數據采集，實現設備報警監測可視化，對閥門開/關到位故障、污水液位過低、藥劑量不足、設備工況異常等故障報警信息進行展示。并按照突發事件發生的緊急程度以及可能造成的危害程度來進行響應級別分級，并通過不同顏色進行標示，幫助管理者提前預判可能出現的各種意外風險，進行相關事件預警和報警信息的及時推送和發布。

應急指揮系統

整合險情來源渠道，利用地理信息數據、實時監控信息、外部資源信息及以往事故資料、歷史數據和維搶修情況等基礎資料，對險情進行統一受理、調度及監控。打通調度中心與現場人員的溝通渠道，實現應急搶險工作的快、準、便，有效排除險情，降低事故損失。

……

建設價值

數字孿生智慧污水廠三維可視化管理系統基于人工智能、物聯網、5G、大數據等先進技術，在污水廠完整準確的BIM竣工模型基礎上，同時接入的各類設備的實時監測數據，進行統一控制和調度。建立各類工藝模型構建智慧污水處理模塊支撐決策支持系統，實現污水廠全流程自動化控制、運維數字化管理、設備資產全生命周期管理、一體化安全管控，生產運行安全可靠。以更加精細、動態和智慧的方式輔助水務企業管理運維。

總結

5G、物聯網、云計算、可視化、GIS、BIM 等新技術正在重構整個社會的經濟結構，越來越多的傳統行業，都在積極謀求數字化、智能化轉型，擁抱新時代。伴隨著技術的進步，將極大提高水廠運行的自動化、信息化、智能化水平，使污水廠的運營管理能力提升到一個新的高度。

本文主要介紹了Sovit2D、Sovit3D可視化編輯器在污水處理廠智慧化場景開發中的實踐應用，數維圖科技只提供前端可視化開發編輯器產品，不提供行業解決方案。

審核編輯黃宇