城投水務下屬南市水廠數字孿生系統一期建設于近日正式建成并投入生產運行，這是本市水務行業首家數字孿生水廠。該系統融合了三維仿真、數據交互、運行模擬、仿真控制等要素，通過對真實水廠的數字映射，實現運行的模擬、監控、診斷、預測和控制，消除運行過程中的不確定性，一旦得到復制推廣，將有效助推行業和城市的數字化和智能化發展。
場景一：全過程的自動水平衡系統
百年南市水廠有著較好的數據積累和信息化基礎。作為數字孿生系統的一個重要組成部分，水平衡系統能夠自動接收來自于黃浦供水示范區管網模型推送的壓力需求和水量預測，通過模型計算后實現最優化調度方案并向生產系統下達指令，從而實現“按需供應、動態調整”。目前，該全自動水平衡系統可以實現“能效”和“穩態”兩種模式調度，在能效模式下可以利用水庫高液位，實現供水能耗的最大節約；在穩態模式下可以發揮水庫調蓄作用。實現四條產線的平穩運行。南市水廠通過全自動水平衡系統讓黃浦供水示范區的整體服務壓力更加平穩，不僅能夠直接給市民帶來用水體驗的提升，而且能夠有效降低水管爆裂和用水設備故障的概率。
場景二：全指標的水質控制系統
水質控制系統通過監測水質變化情況、預判水質變化趨勢，識別當前生產過程中的水質風險點，評估風險等級、制定管控措施、形成分析報告，向相關生產工藝環節自動推送水質管控措施，從而大大提升水質的穩定性和管控的精準度。從2021年的數據來看，在生產水量上升8.66%、出廠水綜合合格率100%基礎上，各類藥劑投加平均減少了2.6%。
場景三：全生命的設備管理系統
依托數字孿生水廠建設，城投水務對南市水廠內的構筑物、生產設備、管路系統進行了超精細三維數字化復原，利用unity3D技術和現場掃描方式實現了水廠內1∶1的三維數字孿生，構建了一個和現實水廠一模一樣的數字工廠，并對接物聯感知數據，使數字工廠里的設備情況完全與現實工廠同步。工作人員就可以在數字孿生平臺上，借助目光觸及技術、高清晰攝像頭以及巡檢機器人等實現定置化巡檢和設備的健康診斷，并能夠借助三維模型和傳感器對設備內部進行可視化檢修。
場景四：全要素的安全管控系統
在安全管控系統中，整個水廠區域以及各類風險點被劃分為四個不同顏色的風險等級，并根據日常運行和施工建設情況進行動態調整。同時，系統中還可以實時播報當前的氣象數據，以及對生產運行的影響情況。工作人員可以在數字孿生平臺上發起應急預案演練，通過不同場景的切換，模擬水廠可能發生的各類突發事件，系統將推演出這一事件的發展趨勢、可能對水廠生產運營造成的影響以及正確的處置流程，實現演練的“準實戰化”。比如，以往對水廠供電電源失電事件的應急預案一般都是以文字形式呈現的，但在數字孿生水廠系統中，就可以將應急處置的標準化流程實景呈現在大家眼前，便于工作人員的日常培訓和模擬操練，能夠使水廠的安全管理更具體、可追溯、可評估。
場景五：全方位的綠色節能系統
數字孿生平臺能夠對水廠內各工藝段設備和儀表的用電情況進行統計分析，對耗電量較大的設備，在滿足水量、水壓的基礎上，通過優化運行模式，最大限度降低設備能耗，實現效率提升。從2021年的數據來看，制水用電單耗下降了4.1%、出水用電單耗下降了8.69%，充分體現了在運維管理升級的同時所帶來的顯著的碳減排優勢。同時，城投水務在南市水廠試行光伏項目，年發電量約為26萬度，有效降低了水廠外網用電負荷，也使南市水廠成為本市較早引入光伏發電的自來水廠。
南市水廠數字孿生系統，是城投水務大力推進數字化轉型的一次試水，也是行業未來發展的方向。目前，南市水廠正在緊鑼密鼓地開展國內第一家自動化實驗室、PAM作業無人化車間、智慧安防及水質模型等探索實踐。未來，城投水務將繼續以智慧水務實踐為城市治理、民生服務、行業發展等領域創新應用提供有力支撐，為上海積聚高質量發展的新動能。
