智慧水務(wù)：這才是數(shù)字孿生污水處理廠該有的樣子

近年來(lái)，智慧水務(wù)、數(shù)字水務(wù)成為水務(wù)行業(yè)的熱點(diǎn)領(lǐng)域。對(duì)于污水處理領(lǐng)域，如何貫徹落實(shí)雙碳戰(zhàn)略，積極推進(jìn)智慧水廠建設(shè)，顯得尤為關(guān)鍵。

數(shù)字孿生技術(shù)結(jié)合視頻融合、BIM、5G、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算及大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)，圍繞水質(zhì)達(dá)標(biāo)、安全生產(chǎn)、高效節(jié)能等生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)和管理目標(biāo)，搭建了集污水處理廠區(qū)建筑及生產(chǎn)設(shè)備、管線(xiàn)等設(shè)施的三維場(chǎng)景，將污水廠實(shí)時(shí)運(yùn)行信息、日常管理信息進(jìn)行智慧管控，確保其科學(xué)、高效、安全、智慧運(yùn)行。

本次智慧污水處理廠可視化項(xiàng)目，基于 PBR 物理渲染的材質(zhì)而開(kāi)發(fā)，使渲染的結(jié)果非常具有真實(shí)感。直觀、高效、精準(zhǔn)地展示污水處理廠的空間數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)的監(jiān)控與管理等信息。

整體場(chǎng)景采用航拍方式獲取園區(qū)建模所需資料，利用飛機(jī)或無(wú)人機(jī)搭載多臺(tái)傳感器，對(duì)污水處理廠進(jìn)行拍攝采集，快速高效獲取真實(shí)反映廠區(qū)情況的數(shù)據(jù)信息，結(jié)合手工建模進(jìn)行模型搭建、場(chǎng)景渲染等工作，最終獲得三維模型。

傳統(tǒng)污水處理廠生產(chǎn)及配套系統(tǒng)主要包括污水處理系統(tǒng)、污泥處理系統(tǒng)、加藥系統(tǒng)等。圖撲智慧污水處理廠解決方案通過(guò)自主研發(fā)的 2D、3D 圖形渲染引擎勾勒精準(zhǔn)數(shù)據(jù)模型，多維動(dòng)態(tài)展示污水處理廠外景，高頻次刷新設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，一站式呈現(xiàn)全廠運(yùn)營(yíng)態(tài)勢(shì)。

綜合監(jiān)視

綜合監(jiān)視系統(tǒng)能夠通過(guò)圖撲軟件的可視化引擎以及地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS） 相關(guān)技術(shù)，對(duì)污水處理廠進(jìn)行全方位的數(shù)字化建設(shè)，全方位掌握所有站點(diǎn)的整體運(yùn)維狀況。可通過(guò)鼠標(biāo)和鍵盤(pán)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(huà)面兩側(cè)數(shù)據(jù)面板展示廠區(qū)設(shè)備運(yùn)維的能耗、運(yùn)營(yíng)成本、實(shí)時(shí)報(bào)警、街道供水量等關(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，直觀的展示全廠各工藝流程段的實(shí)時(shí)設(shè)備工況，使管理人員及時(shí)掌握水廠運(yùn)行情況。

設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控

圖撲軟件數(shù)字孿生污水處理廠管理系統(tǒng)，基于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)多個(gè)設(shè)備的數(shù)據(jù)，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、故障信息進(jìn)行可視化展示；另外系統(tǒng)可擴(kuò)展支持設(shè)備使用狀態(tài)查詢(xún)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查看、實(shí)時(shí)報(bào)警管理等功能，也可針對(duì)特種設(shè)備做特色管理。

能耗管理可視化

污水處理廠是能耗大戶(hù)，能耗管理模塊通過(guò)大數(shù)據(jù)采集、錄入、計(jì)算，將污水處理廠內(nèi)的每個(gè)工藝段及設(shè)備的能耗成本進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì)展示，輔以實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的二維折線(xiàn)圖圖形，將本周耗水量、耗電量、耗藥量數(shù)據(jù)與上周進(jìn)行對(duì)比分析，形象直觀、精準(zhǔn)呈現(xiàn)，方便用戶(hù)及時(shí)洞察關(guān)鍵能源的使用成本。

污水處理廠據(jù)此還可實(shí)施"避峰就谷"生產(chǎn)用電管理模式，在完成生產(chǎn)任務(wù)的前提下，通過(guò)合理組織安排生產(chǎn)時(shí)間，降低電費(fèi)平均價(jià)格，從而實(shí)現(xiàn)降低生產(chǎn)用電成本。

實(shí)時(shí)報(bào)警可視化

結(jié)合圖撲軟件 Web 2D 組態(tài)功能，再通過(guò)數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)設(shè)備報(bào)警監(jiān)測(cè)可視化，對(duì)閥門(mén)開(kāi)/關(guān)到位故障、污水液位過(guò)低、藥劑量不足、設(shè)備工況異常等故障報(bào)警信息進(jìn)行展示。并按照突發(fā)事件發(fā)生的緊急程度以及可能造成的危害程度來(lái)進(jìn)行響應(yīng)級(jí)別分級(jí)，并通過(guò)不同顏色進(jìn)行標(biāo)示，幫助管理者提前預(yù)判可能出現(xiàn)的各種意外風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)行相關(guān)事件預(yù)警和報(bào)警信息的及時(shí)推送和發(fā)布。

圖撲軟件同樣支持通過(guò) HT for WebGIS 實(shí)現(xiàn)火災(zāi)位置的精準(zhǔn)定位，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，智能煙感能準(zhǔn)確探測(cè)到明火帶來(lái)的煙霧，并將準(zhǔn)確位置傳達(dá)給管理員，實(shí)現(xiàn)快速救援。

運(yùn)營(yíng)監(jiān)管可視化

污水廠不同的處理工藝會(huì)產(chǎn)生不同的運(yùn)營(yíng)效果，運(yùn)營(yíng)成本也會(huì)有差別。圖撲軟件 HT 2D 面板實(shí)時(shí)展示管理成本、運(yùn)營(yíng)成本、財(cái)務(wù)成本等各項(xiàng)參數(shù)，使管理人員及時(shí)了解運(yùn)營(yíng)情況，并根據(jù)相應(yīng)數(shù)據(jù)變化調(diào)整污水處理工藝，從而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

街道供水量可視化

圖撲軟件 HT 街道供水量統(tǒng)計(jì)模塊展示污水廠對(duì)主要幾個(gè)負(fù)責(zé)的街道供水量統(tǒng)計(jì)情況，通過(guò)二維柱狀圖圖表，將中山路、和平路等街道的供水量以實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的形式直觀精準(zhǔn)呈現(xiàn)，方便用戶(hù)及時(shí)了解各街道供水情況。

污染物削減量

污染物削減量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)各工藝段中主要的污染物指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，及時(shí)了解CODcr、NH3-H、BOD5、TP、SS、TN 污染物的削減量和削減率指標(biāo)參數(shù)。

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污染物科普小貼士

CODcr：化學(xué)需氧量，是以化學(xué)方法測(cè)量水樣中需要被氧化的還原性物質(zhì)的量。它反映了水中受還原性物質(zhì)污染的程度。

NH3-N：氨氮，工業(yè)污水、生活污水中都含有，指水中以游離氨（NH3）和銨離子（NH4）形式存在的氮。在總氮中以氨氮為主且濃度不高的情況下，可直接添加氨氮去除劑進(jìn)行化學(xué)處理。

BOD5：5 日生物需氧量，是指在一定期間內(nèi)，微生物分解一定體積水中的某些可被氧化物質(zhì)，特別是有機(jī)物質(zhì)，所消耗的溶解氧的數(shù)量。BOD 越高，水中有機(jī)污染物越多，水質(zhì)污染越嚴(yán)重。

TP：總磷，廢水中以無(wú)機(jī)態(tài)和有機(jī)態(tài)存在的磷的總和。是衡量水污染程度的指標(biāo)之一，數(shù)值越大，水質(zhì)污染程度越高。

SS：懸浮物，指懸浮在水中的固體物質(zhì)，包括不溶于水中的無(wú)機(jī)物、有機(jī)物及泥砂、黏土、微生物等。水中懸浮物含量是衡量水污染程度的指標(biāo)之一。數(shù)值越高，水質(zhì)污染越嚴(yán)重。

TN：總氮，是水中各種形態(tài)無(wú)機(jī)和有機(jī)氮的總量。包括 NO3-、NO2- 和 NH4+ 等無(wú)機(jī)氮和蛋白質(zhì)、氨基酸和有機(jī)胺等有機(jī)氮，常被用來(lái)表示水體受營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)污染的程度。數(shù)值越高，水質(zhì)污染越嚴(yán)重。

污水處理系統(tǒng)

污水處理按處理程度不同可分為三級(jí)處理流程，即一級(jí)預(yù)處理（物理處理）、二級(jí)處理（生物處理）以及三級(jí)處理（化學(xué)處理或深度處理）。圖撲軟件 HT 引擎可根據(jù) CAD 圖、鳥(niǎo)瞰圖、設(shè)備三視圖等資料實(shí)現(xiàn)高精度建模還原，真實(shí)模擬了污水進(jìn)行層層處理，最終作為飲用水水源的全過(guò)程。

一級(jí)處理

一級(jí)處理系統(tǒng)又稱(chēng)為物理處理系統(tǒng)，物理處理作為凈化水廠水處理的第一道工序，可以截留污水中的漂浮物如纖維、紙漿等細(xì)小懸浮物。

粗格柵

粗格柵就是物理處理的“守門(mén)大將”，有效的柵渣攔截可以提高水泵等重要設(shè)備的使用效率和使用年限。通過(guò)圖撲軟件 3D 的高仿真模型效果，對(duì)格柵機(jī)的組裝部件和拆解進(jìn)行數(shù)字孿生，融合智能傳感器，2D 面板可顯示格柵機(jī)運(yùn)行功率、液位及狀態(tài)。

方便運(yùn)營(yíng)人員定期進(jìn)行巡視檢查，觀察粗格柵前后的液位差是否符合設(shè)計(jì)值，檢查設(shè)定的運(yùn)行時(shí)間內(nèi)有無(wú)正常運(yùn)行。防止液位過(guò)低、過(guò)柵流速過(guò)快導(dǎo)致大型漂浮物撞擊柵條和刮渣設(shè)備，造成粗格柵的損毀。

進(jìn)水調(diào)節(jié)池

調(diào)節(jié)池是一種用于調(diào)節(jié)進(jìn)出口流量的結(jié)構(gòu)，為了使管道和結(jié)構(gòu)正常工作，不受廢水高峰流量或濃度變化的影響，一般需要在污水處理設(shè)施前設(shè)置調(diào)節(jié)池。圖撲軟件運(yùn)用豐富的可視化圖表和動(dòng)畫(huà)效果，實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)進(jìn)水調(diào)節(jié)池的設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)涵蓋液位、攪拌機(jī)的啟停、功率、狀態(tài)、轉(zhuǎn)速等多個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，協(xié)助作業(yè)管理人員進(jìn)行水量調(diào)節(jié)，使流出的水質(zhì)比較均勻，確保進(jìn)水調(diào)節(jié)池水量控制在有效水深范圍內(nèi)（2~3m），以避免后續(xù)處理設(shè)施承受過(guò)大的沖擊負(fù)荷。

提升泵房

提升泵房是把污水提升進(jìn)入廠區(qū)的水處理構(gòu)筑物。提升泵站一般由水泵、集水池和泵房組成。運(yùn)用圖撲軟件 HT 豐富的 2D、3D 組態(tài)可視化技術(shù)數(shù)字孿生提升泵房，建立動(dòng)態(tài)的數(shù)字化提升泵房可視化平臺(tái)。2D 面板聯(lián)動(dòng)三維場(chǎng)景，動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)更新泵房流量、揚(yáng)程和功率等關(guān)鍵指標(biāo)，解決管理人員需要進(jìn)行 24 小時(shí)不間斷的運(yùn)營(yíng)管理等問(wèn)題，保證泵站安全穩(wěn)定運(yùn)行。

細(xì)格柵

細(xì)格柵的柵條間距為 5-10mm，設(shè)在提升泵房后沉砂池之前，細(xì)格柵攔截細(xì)小的漂浮物，保護(hù)后續(xù)工序設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)和減輕處理負(fù)荷。細(xì)格柵的運(yùn)行中受到污水原水的影響較大，設(shè)備機(jī)件出現(xiàn)故障的頻率高于其他后續(xù)設(shè)備。圖撲軟件 HT 系統(tǒng)可實(shí)時(shí)展示細(xì)格柵當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)情況，進(jìn)一步減輕其處理負(fù)荷，加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)能力，對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取措施進(jìn)行維護(hù)。

旋流沉砂池

接著，污水就進(jìn)入到了第一級(jí)水處理構(gòu)筑物沉砂池。旋流沉砂池主要去除污水中相對(duì)密度大于 2.65，粒徑大于 0.2mm 的砂粒，使無(wú)機(jī)砂粒與有機(jī)砂粒分離開(kāi)來(lái)，便于后續(xù)生物處理正常運(yùn)行。

旋流沉砂池的攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速?zèng)Q定了砂粒在旋流沉砂池內(nèi)能否沉淀下來(lái)。圖撲軟件通過(guò)搭載智能轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器，對(duì)除砂器、砂水分離器的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集監(jiān)控，并同步上傳至 2D 可視化面板中直觀展示呈現(xiàn)。運(yùn)行人員點(diǎn)擊沉砂池內(nèi)對(duì)應(yīng)設(shè)備，即可查閱旋流沉砂池轉(zhuǎn)速，并進(jìn)行合理的調(diào)整，使其適應(yīng)相應(yīng)污水中的砂粒，保證旋流沉砂池除砂效果。

二級(jí)處理

二級(jí)處理系統(tǒng)又稱(chēng)為生物處理系統(tǒng)。污水中最重要的一些污染物質(zhì)，都是溶解態(tài)的，要去除這部分污染物質(zhì)，就需要利用生物處理的方法：把污水中溶解性的污染物質(zhì)，當(dāng)做微生物的食物，在微生物生長(zhǎng)繁殖的過(guò)程中，污水也就自然得到凈化。其工藝構(gòu)成多種多樣，可分成生物膜法和活性污泥法（AB 法、A/O 法、A2/O 法、SBR 法、氧化溝法）穩(wěn)定塘法、土地處理法等多種處理方法。

水解池

水解酸化池在調(diào)試階段的重要階段就是污泥的培養(yǎng)。水解酸化-好氧生物處理工藝中的水解目的主要是將原有廢水中的非溶解性有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙庑杂袡C(jī)物，特別是工業(yè)廢水，主要將其中難生物降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)橐咨锝到獾挠袡C(jī)物，提高廢水的可生化性，以利于后續(xù)的好氧處理。

圖撲軟件通過(guò)搭載智能水質(zhì)監(jiān)測(cè)傳感器，在線(xiàn)監(jiān)測(cè) COD、氨氮、總磷的含量，工作人員可在低于要求值時(shí)及時(shí)投加營(yíng)養(yǎng)劑，避免因?yàn)?a target="_blank">檢測(cè)不及時(shí)使得池內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物匱乏造成微生物不能適應(yīng)新環(huán)境或餓死。

生化池

生化池內(nèi)通過(guò)對(duì)缺氧、厭氧、好氧三個(gè)工藝段的調(diào)控，使釋磷菌、聚磷菌、硝化菌、反硝化菌等微生物得以生存繁殖，從而充分利用各類(lèi)微生物降解污水中的 BOD5、NH3-H、CODcr、TN、TP 等污染物。傳統(tǒng)的生化池碳源投加完全由人工控制，系統(tǒng)無(wú)法做到精細(xì)化加藥。

利用圖撲軟件 0 代碼平臺(tái)構(gòu)建的生化池孿生體，實(shí)現(xiàn)對(duì)藥劑投加環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，按需分配各控制區(qū)域的供氣量或加藥量，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化控制，確保生產(chǎn)過(guò)程安全穩(wěn)定和出水水質(zhì)更好。

曝氣池

曝氣池的作用是讓活性污泥進(jìn)行有氧呼吸，進(jìn)一步把有機(jī)物分解成無(wú)機(jī)物，去除污染物的功能。圖撲軟件通過(guò)輕量化 3D 建模技術(shù)，將曝氣池的外觀以及設(shè)備進(jìn)行數(shù)字孿生，并輔以 2D 面板展示除臭、PH 值等相關(guān)數(shù)據(jù)信息。輔助作業(yè)人員控制好含氧量及微生物的其他各需條件，使微生物具有更大效益的進(jìn)行有氧呼吸。

二沉池

通過(guò)圖撲軟件 HT 3D 的高仿真模型效果，對(duì)污水廠的二沉池以及生物反應(yīng)池進(jìn)行數(shù)字孿生：經(jīng)過(guò)生物反應(yīng)池處理后，污水中就存在大量的生物，都是絮狀體的物質(zhì)，經(jīng)過(guò)二次沉淀池的處理，把絮狀物從水中分離出來(lái)。第二沉淀池底部沉積的大量污泥，除了一部分需要回流外，大部分的剩余污泥，需要外排做脫水處理。

圖撲軟件通過(guò)對(duì)接刮吸泥機(jī)數(shù)據(jù)接口，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景內(nèi)二沉池處理工藝的實(shí)時(shí)狀態(tài)展示，數(shù)據(jù)涵蓋水深、功率、狀態(tài)、運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)、TP 等，管理人員發(fā)現(xiàn)異常后可及時(shí)采取針對(duì)措施解決，以免影響水質(zhì)。

鼓風(fēng)機(jī)房

常用的生物法有厭氧生化、活性污泥法、生物膜法、自然生物處理等方法，一般二級(jí)處理工藝選用活性污泥法，通過(guò)鼓風(fēng)或機(jī)械曝氣，利用好氧菌將有機(jī)物去除。在污水處理上因?yàn)檠趸亍⒑醚醭?、曝氣池需要通過(guò)高壓氣體將其進(jìn)行攪拌，所以對(duì)于風(fēng)機(jī)的出氣壓力要求比較高。

然而，夏季高溫或雷雨天氣很可能會(huì)造成風(fēng)機(jī)設(shè)備故障，影響正常的運(yùn)作流程，使得出氣壓力難以達(dá)標(biāo)。圖撲軟件 3D 可視化系統(tǒng)中將鼓風(fēng)機(jī)的空間分布進(jìn)行高度集中。時(shí)刻關(guān)注著設(shè)備的啟停、轉(zhuǎn)速、內(nèi)部水溫、主機(jī)壓差、電機(jī)線(xiàn)圈溫度的運(yùn)作形態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備主體運(yùn)行態(tài)勢(shì)的遠(yuǎn)程遙控監(jiān)測(cè)。以此確保鼓風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)通風(fēng)正常、轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備散熱風(fēng)扇運(yùn)行正常，以及冷卻風(fēng)道的暢通。

三級(jí)處理

三級(jí)處理又成為化學(xué)處理系統(tǒng)。化學(xué)處理系統(tǒng)是城市污水處理的最后一環(huán)，是污水高級(jí)處理措施。三級(jí)處理一般會(huì)在消毒池中進(jìn)行處理。

高效絮凝池

高效絮凝沉淀池是廢水處理中沉淀池的一種，通過(guò)投加聚合氯化鋁、ClO2 等混凝劑和氧化劑，讓水中雜質(zhì)絮凝反應(yīng)并進(jìn)行預(yù)氧化。廢水中投加混凝劑后形成的礬花，生活污水中的有機(jī)懸浮物，活性污泥在沉淀過(guò)程中都會(huì)出現(xiàn)絮凝沉淀的現(xiàn)象。

圖撲軟件將 BIM 技術(shù)應(yīng)用到高效絮凝池中，BIM 技術(shù)將模型進(jìn)行細(xì)化及深化之后，配合圖撲軟件 HT 引擎，進(jìn)行貼近現(xiàn)實(shí)的三維渲染動(dòng)畫(huà)。將混凝絮凝的全過(guò)程信息監(jiān)控。

系統(tǒng)可實(shí)時(shí)顯示慢速攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)移速度，保證礬花不會(huì)發(fā)生破損（速度限制在 0.056 米/秒）或堆積在推流反應(yīng)區(qū)。

圖撲軟件 HT 具有輕量化、低成本的優(yōu)點(diǎn)，企業(yè)無(wú)需再購(gòu)置笨重昂貴的 GIS 和 BIM 軟件；而且上手門(mén)檻低、效果好，傳統(tǒng) Web 開(kāi)發(fā)人員可輕松上手，借力 HT 強(qiáng)大的 3D 渲染效果即可做出高仿真場(chǎng)景。

纖維束濾池

纖維束濾池是一種結(jié)構(gòu)先進(jìn)、性能優(yōu)良的重力式過(guò)濾技術(shù)，作為深度處理手段，采用一種新型的纖維束軟填料作為濾元，其濾料直徑可達(dá)幾十微米甚至幾微米，屬微米級(jí)過(guò)濾技術(shù)。

圖撲軟件通過(guò)搭載水廠在線(xiàn)監(jiān)測(cè)設(shè)備，對(duì)纖維束濾池水質(zhì)（ COD、BOD5、SS、TN、TP 等污染物指標(biāo)） 24 小時(shí)不間斷監(jiān)測(cè)，并實(shí)時(shí)顯示在水廠控制室大屏上，使工作人員隨時(shí)掌握水質(zhì)最新情況，有效提升水質(zhì)監(jiān)督自控能力，使出水達(dá)到一級(jí) A 標(biāo)準(zhǔn)。

紫外線(xiàn)消毒池

污水經(jīng)過(guò)濾后，病毒及大腸桿菌指標(biāo)仍末達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。紫外線(xiàn)消毒在水處理和滅菌要求較高的醫(yī)院污水處理一直有較多的應(yīng)用。圖撲軟件通過(guò)搭載智能傳感器，實(shí)時(shí)采集紫外線(xiàn)消毒燈管強(qiáng)度及使用時(shí)間，管理人員可根據(jù)告警及時(shí)更換輻射強(qiáng)度不足的紫外線(xiàn)燈管，有效解決細(xì)菌殺滅不徹底，細(xì)菌復(fù)活等問(wèn)題。

污泥處理系統(tǒng)

污泥處理是對(duì)污泥進(jìn)行減量化、穩(wěn)定化和無(wú)害化處理的過(guò)程。對(duì)現(xiàn)代化的污水處理廠而言，污泥的處理與處置已成為污水處理系統(tǒng)運(yùn)行中最復(fù)雜、且花費(fèi)最高的一部分。一般情況，污水處理廠主要采用污泥濃縮和污泥脫水兩步工藝對(duì)污泥減容減量。

污泥濃縮池

污泥濃縮池主要用來(lái)處理一些濃度較低的固液混合料漿，以提高底流中污泥的含量，為后續(xù)污泥處理流程做準(zhǔn)備。

圖撲軟件（Hightopo）三維污泥濃縮機(jī)監(jiān)控場(chǎng)景，整合 2D 組態(tài)與 3D 仿真形態(tài)呈現(xiàn)。通過(guò)匹配智能傳感器，對(duì)污泥濃縮機(jī)部署 3D 可視化動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。運(yùn)維人員可借助刮吸泥機(jī)水深、功率、運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)的參數(shù)變化情況對(duì)氣流組織展開(kāi)評(píng)測(cè)和調(diào)控，確保經(jīng)污泥濃縮機(jī)濃縮后流出濃度在 3% 以上，便于后續(xù)的機(jī)械脫水，提高機(jī)械脫水的工作效率和使用效果。

污泥脫水池

污泥脫水處理是生活污水和工業(yè)廢水處理中的重要環(huán)節(jié)，經(jīng)濃縮脫水處理后的污泥，體積和含水率大幅降低，不但實(shí)現(xiàn)了污染“減量化”，也降低了后續(xù)污泥干化焚燒或填埋等處置方法的難度和成本。通過(guò)污泥脫水機(jī)處理后的污泥水分含量特別低，呈現(xiàn)疏松的松懈狀況。

圖撲軟件 3D 污泥脫水池場(chǎng)景內(nèi)的板框和空間結(jié)構(gòu)與實(shí)際物理場(chǎng)景一一對(duì)應(yīng)。通過(guò)搭載智能傳感設(shè)備，對(duì)進(jìn)泥累積流量和進(jìn)泥瞬時(shí)流量等數(shù)據(jù)同步監(jiān)測(cè)，為工作人員提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支撐，實(shí)現(xiàn)污泥脫水系統(tǒng)高效、穩(wěn)定的運(yùn)行。

工藝監(jiān)視

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。

應(yīng)用圖撲軟件（Hightopo）自主研發(fā)的 HT 產(chǎn)品上的 Web 組態(tài)，結(jié)合 2.5D 輕量化設(shè)計(jì)形式，將污水處理廠各個(gè)工藝段的單體進(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)，便于使用者了解到各個(gè)工藝段之間污泥、污水、生產(chǎn)等管道的連接關(guān)系。豐富的圖形組件和界面設(shè)計(jì)，將枯燥繁瑣的數(shù)據(jù)進(jìn)行圖形化、場(chǎng)景化展現(xiàn)。

整體設(shè)計(jì)以寫(xiě)實(shí)風(fēng)格為主基調(diào)。滿(mǎn)足運(yùn)維人員端到端的 IT 可視性，清晰快速掌握各類(lèi)設(shè)備所處位置和資產(chǎn)信息，精準(zhǔn)的審視污水廠全局景象。實(shí)時(shí)網(wǎng)頁(yè)監(jiān)控污水處理工藝，統(tǒng)計(jì)分析污水處理數(shù)據(jù)，提升污水處理工藝效率、廠區(qū)安防水平。

相較于 InTouch/IFix/WinCC 這些傳統(tǒng)組態(tài)軟件，圖撲基于 Web 的平臺(tái)更適合 C/S 向 B/S 轉(zhuǎn)型的大趨勢(shì)，多元素豐富的可視化組件和支持快捷的數(shù)據(jù)綁定方式，可用于快速創(chuàng)建和部署平臺(tái)。

監(jiān)控視頻

通過(guò)圖撲軟件 HT 打造的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，支持根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)攝像頭實(shí)際點(diǎn)位，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景還原、在線(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的融合分析。管理人員可通過(guò)攝像機(jī)查看重要工位、工藝環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)圖像，支持?jǐn)?shù)據(jù)和視頻在同一屏幕展示。

圖撲軟件 HT 視頻融合解決方案可以將 2D 圖像融合到場(chǎng)景的 3D 模型中，為操作員提供直觀的視頻圖像和簡(jiǎn)單的視圖控制。HT 視頻融合技術(shù)采用 WebGL 技術(shù)，利用 GPU 高性能計(jì)算能力對(duì)視頻圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，圖像處理不占用 CPU 資源，整個(gè)方案畫(huà)面流暢。

水質(zhì)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)

污水廠水質(zhì)監(jiān)測(cè)是實(shí)現(xiàn)污染源監(jiān)測(cè)的重要一環(huán)，準(zhǔn)確的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)關(guān)乎到污水的有效處理，從而保證出廠水排放品質(zhì)，防止污染水源對(duì)于居民的生產(chǎn)生活產(chǎn)生惡劣的影響。

圖撲軟件 HT 水質(zhì)數(shù)據(jù)可視化版塊，圍繞進(jìn)水水質(zhì)、出水水質(zhì)（磷、氮、PH、SS、COD、余氯）進(jìn)行協(xié)同分析和可視化圖表展示，給用戶(hù)以簡(jiǎn)潔、方便的使用體驗(yàn)。為污水廠實(shí)現(xiàn)水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)、節(jié)能降耗的目標(biāo)保駕護(hù)航。

水量數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)

圖撲軟件根據(jù)各地水務(wù)管理需求，搭載智能傳感器，對(duì)街道供水量、近四年內(nèi)用水量等信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，對(duì)進(jìn)/出水的瞬時(shí)、累計(jì)流量等遠(yuǎn)程監(jiān)控，做到心中有尺，有的放矢地調(diào)控生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，進(jìn)一步提升生產(chǎn)管理水平。

日污泥處理量與藥劑統(tǒng)計(jì)可視化

圖撲軟件通過(guò)搭載智能傳感器，對(duì)接區(qū)域內(nèi)所需監(jiān)控的日污泥處理量（處理量、含水量）、藥劑統(tǒng)計(jì)（聚鐵、PAM、工業(yè)鹽、三氯化鐵、氧化鈣）等信息，實(shí)時(shí)監(jiān)控污泥處理進(jìn)度、脫水進(jìn)度、耗能等一系列處理系統(tǒng)，方便后臺(tái)人員實(shí)時(shí)感知并及時(shí)處理故障問(wèn)題。

設(shè)備詳情

設(shè)備詳情頁(yè)面，是對(duì)水廠重點(diǎn)工藝段的建設(shè)參數(shù)、功能描述、風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)等數(shù)據(jù)進(jìn)行展現(xiàn)。

管道可視化

污水處理廠在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，通常需要強(qiáng)大且完善的管網(wǎng)能力來(lái)進(jìn)行大量污水的收集與穩(wěn)定處理。一旦排污管網(wǎng)不完善，將會(huì)嚴(yán)重影響自身納污能力，同時(shí)對(duì)自身的污水處理也會(huì)造成嚴(yán)重的干擾。

圖撲軟件針對(duì)污水廠各類(lèi)工藝管線(xiàn)布局，采用 HT 引擎逼真的三維組態(tài)仿真技術(shù)，1:1 呈現(xiàn)污水處理廠管道分布的 3D 渲染模型。對(duì)污水處理管道實(shí)時(shí)感知，在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)將管網(wǎng)按類(lèi)型選用不同顏色標(biāo)識(shí)，與實(shí)際物理場(chǎng)景一一對(duì)應(yīng)，清晰的標(biāo)注出污水處理的各種管線(xiàn)流向，有污水管線(xiàn)、污泥管線(xiàn)、空氣管線(xiàn)、加藥管線(xiàn)等。幫助廠內(nèi)工作人員熟悉和認(rèn)知廠內(nèi)管線(xiàn)，提升污水廠管理水平。

該頁(yè)面選用夜景效果進(jìn)行展示，精準(zhǔn)繪制出設(shè)施完整、拓?fù)淝逦?、位置?zhǔn)確的排水管路“一張圖”。當(dāng)面臨暴雨等極端天氣、管道位置偏移、排水管道滲漏等事故時(shí)，場(chǎng)景內(nèi)會(huì)產(chǎn)生高亮報(bào)警，并提供最直接、最準(zhǔn)確的實(shí)測(cè)初始資料，提醒監(jiān)管人員快速處理，提高管線(xiàn)管理水平和故障解決效率。

漫游功能

凈水系統(tǒng)作業(yè)中主要是對(duì)污水廠設(shè)備日常巡檢和運(yùn)維，以保證污水處理，供水和使用的安全穩(wěn)定。隨著污水廠設(shè)備自動(dòng)化和信息化建設(shè)升級(jí)，凈水系統(tǒng)巡檢工作量、難度增大，時(shí)效性難以保障。

基于 Web 3D 開(kāi)發(fā)技術(shù)搭建的凈水系統(tǒng)虛擬漫游巡檢，將污水廠中的各種設(shè)備、零部件、傳感器及數(shù)據(jù)信息進(jìn)行原比例 3D 建模渲染還原，實(shí)時(shí)加載凈水設(shè)備運(yùn)維數(shù)據(jù)，模擬現(xiàn)實(shí)世界污水廠的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。

全場(chǎng)景漫游

虛擬現(xiàn)實(shí)漫游系統(tǒng)所創(chuàng)造的平臺(tái)，通過(guò) 3D 建模根據(jù)實(shí)際場(chǎng)景進(jìn)行等比例的建模，然后結(jié)合 PBR 材質(zhì)系統(tǒng)，通過(guò)高級(jí)材質(zhì)球，打造逼真的場(chǎng)景還原。例如：太陽(yáng)光和陰影的實(shí)時(shí)更新、以及模擬 24 小時(shí)天氣效果。

利用鼠標(biāo)、鍵盤(pán)等通用交互設(shè)備，操作者可以在虛擬場(chǎng)景內(nèi)按特定路線(xiàn)進(jìn)行漫游瀏覽，操作簡(jiǎn)單直觀。管理人員可以輕松上手，進(jìn)行方向控制、觀測(cè)角度調(diào)整、高度控制等操作，并且可通過(guò)右側(cè)時(shí)間軸節(jié)點(diǎn)展示場(chǎng)景早午晚效果變化，使操作者產(chǎn)生身臨其境的感受。

在固定路線(xiàn)的全場(chǎng)景漫游中，可對(duì)漫游路線(xiàn)進(jìn)行暫停、播放和跳過(guò)的操作，暫停后可以 360 度環(huán)視場(chǎng)景，也可對(duì)特定景物進(jìn)行細(xì)節(jié)聚焦、360 度展看，并可拓展漫游速度功能，支持對(duì)漫游速度進(jìn)行調(diào)節(jié)。

在本次的案例規(guī)劃中，我們圖撲軟件的設(shè)計(jì)師和開(kāi)發(fā)人員獨(dú)具匠心的嘗試加入了第三人稱(chēng)漫游模式，通過(guò)加載虛擬人物的動(dòng)作庫(kù)，可實(shí)現(xiàn)虛擬人物站立、四周探查、行走、奔跑、跳躍、落地翻滾等不同動(dòng)作效果模擬，賦予常規(guī)巡檢漫游過(guò)程中，可玩性更高的體驗(yàn)效果。

第三人稱(chēng)漫游

鍵盤(pán) WASD 鍵控制移動(dòng)方向；

同時(shí)按 SHIFT 和 WASD 鍵控制人物奔跑；

SPACE 空格鍵控制人物跳躍；前進(jìn)時(shí)按空格則可落地翻滾；

鼠標(biāo)左鍵控制人物視角朝向；

鼠標(biāo)右鍵控制相機(jī)視角朝向；

ESC 可退出該模式。

污水廠運(yùn)維人員僅需線(xiàn)上進(jìn)入三維仿真凈水系統(tǒng)虛擬漫游，即可自主查看 3D 可視化的設(shè)備，調(diào)取對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)視頻，核驗(yàn)數(shù)據(jù)、事件及周期，遠(yuǎn)程控制凈水設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，更便捷精準(zhǔn)化地對(duì)設(shè)備巡檢、排故及遠(yuǎn)程指導(dǎo)，及時(shí)安排人員就近檢修，提升巡檢和維修效率。

自由漫游

區(qū)別于全場(chǎng)景漫游是按規(guī)劃好的特定路線(xiàn)進(jìn)行瀏覽體驗(yàn)，在自由漫游模式中，操作者可控的自由度更高。同樣是第一人稱(chēng)視角，該模式下，滑動(dòng)鼠標(biāo)即可自由控制視角朝向，通過(guò)鍵盤(pán) WASD 按鍵控制視角移動(dòng)，按下 SPACE 空格按鍵，即可提升視角高度，按住則可持續(xù)升高。另外加入了對(duì)視角旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)控制的步進(jìn)程度功能，可通過(guò)方向鍵進(jìn)行自由調(diào)節(jié)，按下 ESC 鍵則可退出該模式。

拓展延伸

再生水廠二維工藝組態(tài)系統(tǒng)

圖撲軟件 HT 可視化技術(shù)采用 B/S 架構(gòu)，通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)二維的水廠組態(tài)圖進(jìn)行重構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)再生水廠廠區(qū)內(nèi)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(lái)污泥接收系統(tǒng)”進(jìn)行分類(lèi)設(shè)計(jì)，結(jié)合接入測(cè)點(diǎn)后監(jiān)測(cè)到的實(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)。

2D 智慧水務(wù)系統(tǒng)

圖撲軟件還搭建了以廈門(mén)區(qū)域?yàn)檩d體的 2D 智慧水務(wù)可視化解決方案。界面摒棄了以往傳統(tǒng)的地圖模式，采用更加簡(jiǎn)潔的六邊形色塊拼接出湖泊水庫(kù)等地形，河流分支則運(yùn)用更加簡(jiǎn)化的線(xiàn)條予以展現(xiàn)，再選用不同顏色標(biāo)明泵站、自來(lái)水廠、污水處理廠、非飲用水、飲用水水源及水源保護(hù)區(qū)域位置。

三維組態(tài)污水處理廠泵站自控系統(tǒng)

針對(duì)水務(wù)行業(yè)市場(chǎng)需求，圖撲軟件打造了一個(gè)污水處理廠泵站自控系統(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)，保證管網(wǎng)安全高效地發(fā)揮作用，通過(guò)構(gòu)建安全預(yù)警平臺(tái)，提高應(yīng)急指揮及快速處置能力，保障城市排水管線(xiàn)的安全運(yùn)行。

實(shí)時(shí)監(jiān)控實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)主動(dòng)報(bào)警預(yù)警、遠(yuǎn)程掌控

圖撲軟件搭建的污水處理廠可視化項(xiàng)目，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備設(shè)施及工藝流程中的實(shí)際運(yùn)行采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化展示，當(dāng)發(fā)生異常情況可以即時(shí)、準(zhǔn)確地將報(bào)警，調(diào)度中心的管理運(yùn)行人員根據(jù)工藝段、設(shè)備等的報(bào)警情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和智能報(bào)警綜合分析，為管理決策提供支持，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程掌控污水廠運(yùn)行情況，提高工作效率。

完善設(shè)備管理與全流程跟蹤、記錄需求

圖撲軟件采用無(wú)人機(jī)、全景 AR 以及可視化大屏的形式，按需布點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)污水廠的全高清、全網(wǎng)絡(luò)化的監(jiān)控管理。HT 污水處理廠可視化信息系統(tǒng)加強(qiáng)了各部門(mén)之間的信息溝通，打通了污水廠運(yùn)行中可能存在的信息壁壘，具化了污水廠生產(chǎn)、維修工作量，突出了污水廠運(yùn)行期間工作重點(diǎn)及具體著力點(diǎn)。 將污水廠日常安全巡視、設(shè)備養(yǎng)護(hù)信息、維修作業(yè)內(nèi)容直觀顯示，使員工及外來(lái)參觀人員通過(guò)可視化信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)任何時(shí)間自助了解污水廠運(yùn)行情況。

集成化的統(tǒng)一管理平臺(tái)

圖撲軟件依托數(shù)字孿生技術(shù)打造三維場(chǎng)景，實(shí)時(shí)展示工藝單元、電氣設(shè)備、管網(wǎng)等數(shù)據(jù)，形成及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)處置的業(yè)務(wù)全流程遠(yuǎn)程線(xiàn)上處理模式。打破傳統(tǒng)污水廠在管理過(guò)程中各系統(tǒng)相對(duì)孤立的固有約束，將控制系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、運(yùn)維管理系統(tǒng)等融為一體化平臺(tái)，從而使污水廠的智慧化運(yùn)營(yíng)、管理、服務(wù)能夠更為系統(tǒng)完整。

PBR 材質(zhì)的應(yīng)用

PBR 的全稱(chēng)是“基于物理的渲染”（Physically Based Rendering），指的是基于物理原理與微平面理論的光照模型，以及從現(xiàn)實(shí)中測(cè)量的表面參數(shù)來(lái)表示真實(shí)世界材質(zhì)的理念。相較于傳統(tǒng)方式的手繪光影，PBR 材質(zhì)的重點(diǎn)在于物體本身的真實(shí)光照的物理屬性。

圖撲軟件選用 PBR 材質(zhì)，通過(guò)單一模型的多張貼圖，結(jié)合算法讀取圖片信息配合光照信息渲染出更為貼近真實(shí)的模型材質(zhì)效果。

當(dāng)前，AI、5G、IOT、云計(jì)算、可視化、GIS、BIM 等新技術(shù)正在重構(gòu)整個(gè)社會(huì)的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，在商業(yè)模式重建、新的核心能力塑造過(guò)程中，越來(lái)越多舊時(shí)代延續(xù)下來(lái)的傳統(tǒng)行業(yè)，都在積極謀求數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型，擁抱新時(shí)代。新一代污水廠也將向高效率、高可靠、智能化的方向發(fā)展。圖撲軟件搭建的污水處理廠智能化生產(chǎn)與管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)少人化/無(wú)人化以及遠(yuǎn)程管理的目標(biāo)，幫助污水廠實(shí)現(xiàn)污水處理企業(yè)先進(jìn)、高效的信息化管理模式，降低運(yùn)營(yíng)成本，提高污水排放達(dá)標(biāo)率，提高企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。未來(lái)，圖撲軟件將繼續(xù)用數(shù)實(shí)結(jié)合的賦能引擎，不斷創(chuàng)造價(jià)值，為企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展注入科技力量。

審核編輯黃昊宇