?上海城投數字孿生賦能無人水廠的實踐路徑

時間：2025-10-29 10:58

來源：中國水網

作者：陳偉浩

近日，上海城投水務（集團）有限公司制水分公司副總工程師王子瑜在 “2025（第十屆）供水高峰論壇"上，分享了公司如何以數字孿生技術賦能無人水廠的實踐路徑。

王子瑜（點擊圖片，播放現場演講視頻）

制水分公司隸屬于上海城投水務集團，主要負責自來水生產和中途輸配，下屬14家基層單位，包含9家水廠、2家泵站管理所和3家托管單位，員工1400余人。供水能力為680萬立方米/日，總供應服務人口約1358萬，供水范圍1500余平方公里，覆蓋了上海市中心城區浦西地塊以及松江、金山、青浦、崇明長興島等郊縣區域。

百年水廠智水惠民

王子瑜介紹南市水廠位于上海市黃浦區，最早可以追溯到1902年，當時也是中國自主建設的第一座水廠。2009年為了迎接上海世博會，上海城投在原址重建了“常規處理+臭氧活性炭深度處理”的南市水廠，供水規模為70萬噸/天，供水區域覆蓋黃浦、徐匯兩區，服務人口約100萬人。

作為上海城投水務數字化轉型示范點，南市水廠2019年啟動數字孿生水廠建設，實施了數字水廠智能無人調度實現路徑技術研究及示范應用，2022年數字孿生一期建成投運，實現了水廠水量調度智能化、無人化以及供水服務品質提升，成為上海市水務行業首家數字孿生水廠。

目前，南市水廠總體建設目標是深度運用數字孿生、物聯網、大數據、人工智能、機器人等數字化技術，建立智慧化生產運營模式，以管理精細化、生產智能化、運維高效化、決策科學化為目標，助力萬千市民享受高品質飲用水的美好生活，向“無人運行、少人管理”的無人工廠邁進。

數字孿生賦能無人水廠實踐路徑

“1+2+1+N”數字化特色

“1+2+1+N”是以數字孿生與仿真平臺為底座，通過BIM+Unity 3D技術實現1:1三維虛擬水廠建模，依托高性能算力融合MES系統與機器作業雙管理工具，構建了覆蓋感知層、傳輸層、模型層、應用層N個智慧應用場景。

論壇現場，王子瑜詳細介紹了上海城投是如何在這些場景中落地數字孿生，實現無人乃至少人運營的。

1、生產“智”造——無人化調度控制

上海城投依托兩個“智慧大腦”，完成了從傳統人工依賴模式向無人化與少人化的轉型。以南市水廠所在的黃埔高品質飲用水供水示范區為例，該體系在供水、治水、源水三個關鍵環節均部署了智能調度模型，形成了全流程閉環的無人化調度新模式。

2、運行“智”能——無人化巡檢作業

巡檢作業無人化主要有三個場景：一是智能裝備保障設備運行，智能巡檢機器人實現關鍵設備全方位監控，人機協同自動執行作業；二是水質化驗質控無人作業，自動化實驗室實現水質標準化在線智能檢測，顯著提升水廠質控能力；三是倉儲智能管控無人配藥，PAM無人化車間創新倉儲智能管理，實現物料智能拉動。

3、運營”智“聯——少人化韌性安全保障

智慧賦能設備預測性維護，機泵健康診斷系統助力設備故障診斷與預測；HACCP食品安全健康管理，數智賦能建立食品級安全管控模式；多維智聯安全管理，多措并舉、少人干預，保障現場安全生產。

4、管理”智“慧——精益化最優資源配置

MES精益化智慧管理，包括五大理念：精益的數據思維、精心的圖表設計、精確的分析評估、精細的管理模型、精準的畫像標簽；基于MES成本績效分析實現數智精益管理，包括：成本績效可視化分解、成本績效指標分析、WQI水質評價指數質量分析、水廠碳排放監測分析。

5、先進效益

管理效益方面，是城市水生命健康保障。南市水廠智能化系統穩定可靠，出廠水服務壓力更穩定、水質更安全優質。其中，閉環自動控制率提升至93%。在此基礎上，水質水量模型調度方案采納率穩定達到100%，助力實現運行班組人數減少20%；能耗藥耗水平顯著降低，出水泵房運行效率從77%提升至83%，混凝劑投加量下降6%，過程水水質穩定性提升32%。

創新效益方面，擁有授權專利9項、論文11篇、標準1項、軟件著作權9項，助力水務行業智能化發展。

行業效益方面，打造了供水全鏈條無人化協同示范。自2024年初，南市水廠已接待140余次各類訪問（近5000人到訪交流），與來自20個省份/自治區/直轄市的水司及來自10余個不同國家的專家學者、水務同行進行深入交流，對外輸出數字化無人水廠建設經驗。

編輯：陳偉浩

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