摘要：在21世纪城镇化进程加速的背景下，全球水资源管理面临严峻考验。世界卫生组织数据显示，全球仍有21亿人无法获得安全饮用水，而发达国家供水管网的平均漏损率高达20%-30%。传统水厂在应对水质安全、运营效率、应急响应等方面逐渐显露疲态。随着物联网、大数据、人工智能
在21世纪城镇化进程加速的背景下，全球水资源管理面临严峻考验。世界卫生组织数据显示，全球仍有21亿人无法获得安全饮用水，而发达国家供水管网的平均漏损率高达20%-30%。传统水厂在应对水质安全、运营效率、应急响应等方面逐渐显露疲态。随着物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术的发展，水厂智慧化升级已成为破解现代水务管理难题的关键路径。
1.传统检测手段的滞后性
传统水厂依赖人工采样和实验室检测，存在检测频次低（通常4小时/次）、结果反馈慢（需6-8小时）的缺陷。
2.智慧化解决方案
通过部署在线水质监测系统，可实现：
√ 实时动态监测：浊度、余氯、pH值等16项关键指标秒级更新
√ 污染溯源预警：基于机器学习的水质预测模型，可提前2-3小时预警污染事件
√ 闭环处理系统：自动调节加药装置，投药精度提升至±0.1mg/L
1.传统能耗黑洞
供水系统能耗占城市总能耗的4%-8%，其中：
√ 水泵效率损失达15%-25%
√ 管网压力失衡导致额外能耗占比12%
√ 设备空转浪费占比7%
2.智慧化节能体系
构建数字孪生模型，可实现：
√ 泵站智能群控：基于需水量预测的变频调节，节能效率提升18%-25%
√ 管网压力优化：分布式压力传感器构建水力模型，能耗降低12%-15%
√ 光伏-储能协同：厂区可再生能源占比最高可达40%
1.传统维护的被动性
设备故障导致的水厂停机成本高达$5000/小时，而预防性维护覆盖率不足30%。
2.预测性维护体系
部署工业物联网后，可实现：
√ 设备健康评估：振动、温度、电流等20+参数实时监测
√ 寿命周期预测：轴承等关键部件剩余寿命预测准确率达92%
√ 维护决策支持：维护工单自动生成，备件库存优化35%
1.传统应急机制的局限
突发污染事件平均处置时间超过8小时，管网爆管定位误差达±300米。
2.智慧应急系统
构建三维应急指挥平台，可实现：
√ 风险模拟推演：100+种突发事件预案数字化
√ 智能调度系统：应急资源匹配效率提升60%
√ AR远程指导：现场处置时间缩短40%
1.传统成本困局
人工成本占比超过25%，药剂浪费率7%-12%，漏损导致的年损失达营收的8%-15%。
2.智慧化成本优化
√ 无人值守车间：自动化控制减少60%现场人员
√ 精准加药系统：混凝剂节约18%，消毒剂节约22%
√ 漏损控制体系：声波+AI分析定位漏点，漏损率降至5%以下
1.环境效益量化
√ 碳减排：智慧水厂较传统模式减少碳排放25%-40%
√ 水资源保护：智能灌溉系统节水30%，中水回用率提升至45%
√ 生态补偿：基于GIS的取水口生态监测系统
2.管理范式转变
√ 从"经验驱动"到"数据驱动"的决策模式
√ 从"单一供水"到"水-能-碳"协同管理
√ 从"末端治理"到"全过程控制"的体系升级
下面是我司为辛集水厂与江门鹤山水厂智慧化升级研发的两大水厂管理系统，这些系统通过将数据采集设备、无线网络设备、智能采集终端、水质检测传感器等现代信息化技术进行深度融合，提高了水厂的运行效率和管理水平。
辛集智慧水厂系统
智慧水厂管理系统主要采用先进的自动控制方案解决水厂无人或少人的制水生产过程，实现对水厂运维智能管控、区域中心集中监控、移动巡检智能管理、重点工艺智能控制、运维平台信息化管理，以自控系统代替人的工作，将运营、设备、设施、巡检、维修等流程互联互通，打破信息孤岛。
1.实景+GIS+BIM融合
通过无人机和实景三维建模技术，航拍园区实景并转化为可操作展示的三维模型，形象直观的展现水厂的真实样貌、布置及周围环境。系统支持大体量BIM数据、GIS数据、倾斜影像数据的快速加载。
2.三维水厂实时看板
运维人员通过三维水厂实时看板，总览全局，一目了然的掌握重要数据指标，包括原水数据、出水数据、加药间数据、重要液位监控数据以及报警数据等。
3.三维模型设备定位
在三维模型中快速定位任一设备的位置状态，方便运维人员及时排查、发现及修复问题。
4.三维巡检
基于水厂的运维需求，定制个性化巡检路径，在三维场景中模拟巡检漫游路径，将巡检点、设备和传感器实时数据、视频监控相结合，高效代替人工巡检。
5.设备状态实时展示
基于传感器设备数据，在三维模型中直观地查看各个设备的实时状态，如水泵的开停，运行频率、进出水管的瞬时流量，压力等。
6.全管道分层展示
通过三维模型，分层展示整个厂区的所有管道，包括产生管线、自用水管、雨水管、污水管、排泥管、回用管和电力布置管线等，方便员工培训及维修和定位每一根管线及管件。
7.工艺流程及设备操作可视化培训
基于三维模型，直观地让水厂新员工快速掌握水厂工艺流程，并模拟设备操作，迅速成为熟悉水厂运维的专业人员。
8.设备资产管理
基于三维模型进行资产管理，每个资产都能在三维模型中定位，并显示相应的基础信息、实时状态数据，如水泵的开关、实时频率等。
每个设备均可录入和查看保养日志，设置保养周期，系统会自动推送保养通知，提醒相关维修人员。
9.应急预案在线演练
模拟水厂日常中发生的各种突发事故，如水质事故、停电停产事故、设备故障、气体泄漏及火灾等，供水厂员工及运维人员进行沉浸式仿真演练。
系统详情：「链接」
江门鹤山智慧水厂系统
鹤山北控水务智慧运维平台（下称鹤山水务运维平台）是集BIM、GIS、人工智能、大数据、云计算等技术，和污水运营企业安全管理、生产运行、水质化验、设备管理、日常办公等关键业务于一体的信息管理平台。平台通过实时数据采集技术、即时数据传输网络、精确统计分析工具、轻量化数据展示以及高效决策支持系统，实现对水厂的智能感知、智能生产、智能运维以及智能调度，为水厂的持续运营和优化管理提供高度信息化和智慧化支持。
1.智慧管理
鹤山水务运维平台对企业实时生产数据、视频监控数据、工艺设计、日常管理等相关数据进行集中管理；利用统计分析、数据挖掘技术为不同层面的生产运行管理者提供即时、丰富的生产运行信息，为辅助分析决策奠定良好的基础，为企业规范管理、节能降耗、减员增效和精细化管理提供强大的技术支持，从而形成完善的城市污水处理信息化综合管理解决方案。
设备数据采集
视频数据采集
2.BIM轻量化展示
鹤山水务运维平台包括基于HTML，Ue4(虚幻游戏引擎)，Cesium.js（GIS引擎）等技术的BIM模型轻量化Web解决方案，不需要下载和安装任何插件即可在Web端浏览和显示复杂的三维模型。
利用游戏Ue4引擎强大的实时图形渲染特性，实现大体复杂地形、倾斜摄影、BIM模型等三维模型数据的秒级加载；通过IoT设备采集到的数据，与模型实时同步互联，以达到实现对物理世界仿真，最终实现数字孪生的目的；同时，利用Ue4强大的光照系统，实现对物理环境的模拟，极大增强用户的体验感。
单体建筑可视化
3.大屏展示
鹤山水务运维平台包括基于Web的大屏展示功能。平台实现前端Echart等可视化框架与BIM、GIS场景的深度融合，利用数据大屏的数据实时性强，交互强、集中度强等特性，实现“一图知全貌”，从一张图表便捷的了解整个厂区的关键信息。
通过不同部门，不同工艺流程数据实现高度融合，信息共享，以实现相关系统的联动，解决企业面临的“信息孤岛”问题。交互式实时数据可视化大屏，能够实时监测厂区运营数据，洞悉运营增长，助力智能高效决策。
区域可视化
4.智能运维
鹤山水务运维平台包括基于大数据、机器学习、深度学习技术的智能运维管理。平台利用传统机器学习算法与深度学习算法—神经网络，利用IOT设备数据、自动控制系统收集到的数据，和相关行业经验数据，对厂区不同工艺系统进行数据建模，将看似“无关”的数据，进行数据挖掘。
通过将水处理工艺经验参数与人工智能算法相融合的方式，实现对水质，水量的工艺参数动态优化，实现对水处理环节药剂的科学投放，设备能耗的科学诊断，以及对设备、管道的科学预警分析与故障诊断，最大化提高资源利用效率，提高水厂经济效益。
IOT管理
加药管理
告警管理
工单管理
5.三维巡检
鹤山水务运维平台包括基于BIM的3D巡检功能。BIM平台的展示效果可以做到多用户异地共享运维数据，将运维管理的需要的信息与模型整合在一起，从而直观地了解及管理运维对象，实现运营维护的可视化管理。
巡检管理
6.设备资产管理
鹤山水务运维平台包括基于BIM的设备联动和资产管理功能。在紧急情况下，管理人员不仅要在灾害发生后制定合理的维护方案，还需要对危险源进行追溯，以此来不断完善日常运维计划。
鹤山水务运维平台基于三维轻量化引擎将水厂的监测管理系统与BIM数据相结合，从模型上直观地展示各控制系统的数据，可视化资产和监测信息。在水厂的运作工程中，可以随时查看实时数据及历史数据曲线，在水厂设备发生异常时，系统也可自动监测并且报警，通过交互界面引导工作人员开展水厂的维护工作。
设备数据管理
平台详情：「链接」
水厂智慧化升级正在重塑现代水务管理的DNA。据Global Water Intelligence预测，2025年全球智慧水务市场规模将突破126亿美元，技术创新带来的不仅是效率提升，更是水资源管理文明的进化。当每个水分子都携带数字基因，当每座水厂都成为城市智慧体中的"水大脑"，人类终将构建起与自然和谐共生的新型供水生态。
来源：艾三维技术
