金标杯优秀作品4期：基于BIM的水厂智慧管理平台

作为城市重要基础设施，水厂的稳定运行关系国计民生。为提升水厂的运行管理水平，自来水集团不断推进水厂在信息化综合运用能力方面的建设。

结合BIM技术，人工智能、先进设备，集团在田村山净水厂率先搭建“智慧水务”管理平台，打通数据壁垒，通过各个系统数据之间的流转，实现工艺流程、水质管理、设备维护、电能管理、档案查询、考试培训等功能，体现了数据的价值共享，进而实现可智慧决策的一体化的数据信息平台，进一步增强了精细化管理的能力，推动集团从“数字供水”向“智慧供水”的全面跃升。

2.1项目实施

田村山水厂智慧管理平台按照轻重缓急原则，分三期进行建设。一期是以田村山水厂部分工艺搭建平台；二期项目对水厂的主要基础设施进行BIM建模，将设备运维系统、工控系统的数据与水厂空间数据打通进行融合，实现数据共享，打造了田村山水厂的数字底盘，；三期我们基于田村山水厂的数字底盘搭建了一系列的上层应用，比如水质管理、水质分析、智慧加药、设备管理、电能管理等等，提升了水厂精细化管理水平及运维效率。

2.2系统架构

运用数字孪生技术，构建智慧水务数据底盘，运用AI技术赋能城市水务大脑。系统由“1+1+N+X”的结构组成，包含1个数字底盘：对水厂全域的多源异构数据进行归集、解析、关联、存储和复用；1个操作系统：对水厂的态势、状态、决策等进行监测和事件管理；N种功能应用：包括驾驶舱、空间管理、设备管理、水质管理、电能管理、工艺模拟、文档管理、考试管理等8个应用模块；X种未来算法：通过数据积累已训练加药控制模型、节能降耗模型、设备预防性维护模型等核心算法。

2.3 标准制定

为统一集团水厂建设技术要求，规范BIM模型创建、数据采集汇聚和集成管理平台开发，提高供水生产可视化、集成化、智能化管理水平，在总结前期试点实践经验的基础上，制定《北京市自来水集团智慧水厂建设技术标准》，田村山水厂智慧管理平台作为前期十点，为京水集团智慧水厂建设技术标准提供实践经验，我司协助京水完成标准制定。

2.4 创新应用

（1）加药控制系统

通过对水质分析，借助于药剂投加的历史数据和经验，建立高仿真模型和精确控制模型，结合大数据不断仿真优化，建立智慧药剂投加控制系统，实现水厂供水药剂的自协调、自学习，提升水质的预判能力，为运行人员提供数据参考，从而全面提升整个生产过程的智慧化程度，做到自动、高效、低耗，确保安全供水。

（2）设备管理系统

结合BIM三维模型，融合设备各类信息，可基于BIM模型查看设备铭牌信息、备品备件、维修维保、实时运行状态等，实现数据共享及信息联动。在智能数据分析的基础上，智慧化设备管理使水厂可以把设备的意外损坏降低到最小程度，强化预测性维护，确保设备各部件的寿命在可控范围内，节省维修费用。

（3）智慧节能模型

智慧节能模型通过不同性能机泵的分布及组成，对取水泵房或配水泵房不同性能机泵的供水方案进行优化组合，使整厂机泵长期保持最佳的运行状态。从而达到节能降耗的目的。

基于数字孪生模型，与现实世界相互映射、交互。通过将现实世界的视频、设备运行数据与数字孪生模型结合，实现虚实交互，即在系统中能够完全查看到现场真实情况。同时可基于数字孪生平台实现数据的统计分析、设备维修维保指导等，从而通过平台的数据分析、模拟辅助日常工作及领导决策。

（1） 提高多系统综合管理能力

系统汇集了水厂中的设备管理系统数据、工控系统等数据，实现各平台数据的互联共通，消除“数据孤岛”，有效提高水厂各部门在设备设施运行管理工作中的协作能力。

（2） 提高档案资料管理水平

强化水厂信息化管理水平，简化工程文档资料管理流程，减少纸质工程文档破损，杜绝重要档案资料遗失。

（3） 拓展业务学习渠道

系统集成BIM中的静态数据和设备运行的实时动态数据，通过可视化技术将这些数据直观的展现在平台中，提升员工快速获取工艺运行工况，明确操作流程，做出快速决策。

（4） 降低经验依赖

利用BIM技术对水厂核心基础设施进行数字化复原，并以BIM三维模型方式展现，降低工程图纸的阅读难度，提高水厂职工的业务技能。