基於數字孿生智慧汙水處理三維視覺化管理系統

Sovit資料視覺化研究猿發表於2023-04-10

城市水環境不僅關係到國民生活的質量,還對我國社會發展有著深入的影響。城市汙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,注重節約用水及迴圈利用,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,隨著我國城鎮化程式不斷加快,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,全國汙水處理市場將保持穩定增長態勢。根據資料,2021年我國城市年汙水排放量達到625.08億立方米,2011-2021年複合增長率為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《關於推進汙水資源化利用的指導意見》,明確到2035年,形成系統、安全、環保、經濟的汙水資源化利用格局。

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

2021年11月,國務院印發《國務院關於深入打好汙染防治攻堅戰的意見》,指出紮實推進城鎮汙水處理和工業、農業面源、船舶、尾礦庫等汙染治理工程等。

系統概述

“智慧汙水廠”結合影片識別、機器人、BIM、網際網路+、物聯網、雲端計算及大資料等先進技術,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汙水處理率的目的。

基於數字孿生智慧汙水處理三維視覺化管理系統

開發平臺

數字孿生智慧汙水廠三維視覺化系統依託數維圖科技自主研發的視覺化編輯器Sovit3D開發設計,無縫融合 2D、3D 技術,透過拖拉拽的編輯方式,建立了一個包含天空、環境、建築、裝置、沉澱池、曝氣池、生物濾池、生物轉盤、後沉澱池、汙水泵、汙泥泵、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執行態勢。

基於數字孿生智慧汙水處理三維視覺化管理系統

系統功能

廠區綜合態勢

以真實汙水廠為藍本,建立數字孿生3D模型,實現汙水處理廠的三維實景視覺化,傳統汙水處理廠生產及配套系統主要包括汙水處理系統、汙泥處理系統、加藥系統等。利用數維圖Sovit2D和Sovit3D視覺化編輯器搭建2D、3D場景,多維度動態展示汙水處理廠外景;工藝流程的實時監測、自動控制、智慧調節、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

透過大資料採集、錄入、計算,將汙水處理廠內的每個工藝段及裝置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、耗藥量資料與上一時間段進行對比分析,形象直觀、精準呈現,方便使用者及時洞察關鍵能源的使用成本。

基於數字孿生智慧汙水處理三維視覺化管理系統

廠區安防監測

支援整合影片監控、物聯感知、周界告警等系統實時監測資料,對管轄區域內的人員、車輛、裝置、告警事件等要素進行實時監測;並可結合前端智慧感知裝置應用,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。

基於數字孿生智慧汙水處理三維視覺化管理系統

廠區智慧巡檢

基於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、高畫質影片監控等功能。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。

基於數字孿生智慧汙水處理三維視覺化管理系統

裝置管理監測

基於工業物聯網閘道器實時採集現場內多個裝置的資料,對裝置的執行狀態、故障資訊進行視覺化展示,從裝置投運到報廢全程記錄裝置巡查、維修、保養情況。統計分析、維修效率、裝置狀態一目瞭然。

基於數字孿生智慧汙水處理三維視覺化管理系統

廠區管網監測

針對汙水廠各類管線佈局,採用三維組態模擬技術,1:1 呈現汙水處理廠管道分佈的 3D模型。對汙水處理管道實時感知、線上監測。系統將管網按型別選用不同顏色標識,與實際物理場景一一對應,清晰的標註出汙水處理的各種管線流向,有汙水管線、汙泥管線、空氣管線、加藥管線等。幫助工作人員熟悉和認知廠內管線,提升汙水廠管理水平。

周界安防系統

集影片監控、人臉影片、自然環境採集、中心儲存、報警聯動、解碼上牆、地圖檢視等技術,採用在圍欄上或磚牆上掛裝智慧入侵探測器,實現圍界入侵目標檢測、識別及定位,並能準確區別入侵者與非入侵行為。智慧監測入侵、攀高、翻越圍牆等情況,完成報警影片聯動,有效防範周界異常現象產生。

基於數字孿生智慧汙水處理三維視覺化管理系統

影片監控系統

採用影像處理、模式識別和計算機視覺技術,透過在監控系統中增加智慧影片分析模組,自動檢索異常目標,對影片源中的主要和有效資訊內容開展解析和獲取,迅速精準定位事發現場,分辨監控螢幕中的異常現象,並以更快、最好的方法傳出報警,從而有效進行事前預警,事中處理,事後及時取證的實時監控。

智慧報警系統

基於Web2D組態功能,再透過資料採集,實現裝置報警監測視覺化,對閥門開/關到位故障、汙水液位過低、藥劑量不足、裝置工況異常等故障報警資訊進行展示。並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,並透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資訊的及時推送和釋出。

應急指揮系統

整合險情來源渠道,利用地理資訊資料、實時監控資訊、外部資源資訊及以往事故資料、歷史資料和維搶修情況等基礎資料,對險情進行統一受理、排程及監控。打通排程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

數字孿生智慧汙水廠三維視覺化管理系統基於人工智慧、物聯網、5G、大資料等先進技術,在汙水廠完整準確的BIM竣工模型基礎上,同時接入的各類裝置的實時監測資料,進行統一控制和排程。建立各類工藝模型構建智慧汙水處理模組支撐決策支援系統,實現汙水廠全流程自動化控制、運維數字化管理、裝置資產全生命週期管理、一體化安全管控,生產執行安全可靠。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、雲端計算、視覺化、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、智慧化轉型,擁抱新時代。伴隨著技術的進步,將極大提高水廠執行的自動化、資訊化、智慧化水平,使汙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視覺化編輯器在汙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視覺化開發編輯器產品,不提供行業解決方案。


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