伴随着城镇化和工业化的高速发展，环境污染问题已成为我国社会的重要问题之一。城市垃圾处理压力日益增大，水污染问题仍然严峻，对居民生活的影响愈发突出。
在此背景下，把环境保护作为保障和改善民生的重要工作也逐渐成为各级政府的共识，而水污染治理在改善城乡人居环境、提升城乡居民生活品质，维护国家生态安全，促进经济可持续发展方面发挥出不可替代的作用。
污水处理已然成为了国家发展的重要战略之一，通过国家不断推出并且推行的政策中也对污水处理提出了更高的要求。
污水处理厂是一个多变量、非稳定、时变的复杂系统。在当前行业不断加强监管以及人力成本不断上升与企业盈利模式固化的矛盾影响下，使得污水处理厂的建设、运营、管理等各个环节的发展受到了较高的重视程度,污水处理自动化技术、信息互联化技术等也亟需得到新的发展。随着数字孪生技术的广泛应用，数字孪生污水处理厂解决方案应运而生。
1. 行业痛点
1.1 站点分散统筹管理难
污水处理厂站点数量众多、地理位置覆盖广不集中，统筹集中管理难度大
1.2 人工巡检成本高效率低
污水处理厂设备众多，运行情况复杂，通过人工巡检不仅成本高，而且巡视过程中出现查看信息不快捷，并可能出现漏检、错检的情况。
1.3 数据孤岛运维效率低
污水厂现有的日常运营需要通过多个平台进行管理，数据之间不能互通，造成数据孤岛，难以形成高效的数据分析机制。
1.4 管理缺乏可视化不直观
污水处理厂地下设备无法直观管理，污水处理工艺多、逻辑复杂，污水实时处理流程难以直观查看和管理。
2. 数字孪生污水处理厂解决方案
数字孪生污水处理厂管理系统利用可视化BIM孪生技术，构建1:1污水厂数字孪生模型，再整合了污水运营企业的安全管理、水质化验、日常办公、设备管理、生产运行等多源异构数据，复现污水厂真实工作场景。
数字孪生污水处理厂管理系统通过三维场景模型、机理模型分析和大数据分析等方法，将污水厂里的二沉池及生物反应池的构造结构、实际处理污水的工作场景进行3D场景化呈现和预测，同时还可以运用大数据分析技术，开发出水质预测、水量预测、生化分析、物料平衡、工艺调整模拟、设备故障诊断等多种功能，实现以数据为驱动的智慧化运营，可对多设备远程管理、工艺流程实时监控，逻辑化数据高效分析，最终达到水处理：稳定达标、节能降耗的目的。
3. 数字孪生污水处理厂管理系统功能
3.1 综合态势监测
数字孪生污水处理厂管理系统基于地理信息可视化场景实现对某区域内污水处理厂的分布、状态进行实时监测，并支持对污水厂、泵站周边环境、详细结构进行三维可视化仿真显示。
数字孪生污水处理厂管理系统结合视频监控和数据分析，对设备运行态势、污水来源、污水排放量变化趋势、出厂水质达标情况、运行能耗等关键指标进行可视化分析，辅助管理者准确地掌控厂站运行状况，有利于资源统筹规划。
3.2 智能巡检
通过在数字孪生污水处理厂管理系统事先预设好几种巡检路线后，可通过第三人称漫游的方式对该巡检路线上的监控设备进行轮询查看，达到线上巡检的目的。
同时在巡检的路线上，可以实时查看设备运行状态以及水处理厂的实时数据，运管人员无须到厂区现场，即可实时线上巡检，通过全局查看的巡检路线，实现水处理厂的自主监测、监控预警和数据远程集控管理，使得巡检更安全、更精益，且及时规避重叠或漏检区域，提高巡检的效率和效果。
3.3 设备管理
数字孪生污水处理厂管理系统对水处理设备、仪表等进行全生命周期管理，在虚拟数字空间中可实时查看设备运行状态、运行工况及维修保养记录等信息。
同时基于虚实交互联动构建设备预防性运维策略，对异常行为或状况提早发现，降低非计划故障风险。当发现异常后，系统会自动发起巡检工单，可准确、迅速的查阅历史操作，检测出可能导致异常的情况，快速分析出异常原因，不仅确保了重要设备的安全稳定运行，还可有效提升资产寿命，降低维护费用。
3.4 水质监测
数字孪生污水处理厂管理系统水质监测管理模块可进行出水水质预测和水质全流程跟踪管理。
出水水质预测：在数字孪生水处理厂管理系统模拟预测出水水质超标时，系统同时进行报警提醒，推送运维人员问题出现的原因分析。
水质全过程跟踪：以磷为例，污水处理厂中磷在各处理阶段随时间的变化。
3.4 工艺仿真
数字孪生污水处理厂管理系统工艺流程部分则展示了污水处理厂的污水处理工艺、暖通、自控和电气等工艺流程。
结合工艺流程仿真技术和前端监测数据，实时掌握污水处理进度及设备运行原理，用户可基于污水厂的工艺数学模型进行各种方案设定及分析，评估出水达标情况以及运行能耗情况，实现科学生产。同时有效帮助经验不足或新近到岗人员可通过示例模型来学习及模拟仿真操作快速提升自身专业水平。
3.5 数据高效融合
数字孪生污水处理厂管理系统通过API数据接口，接入现有的各类数据系统，进行数据与三维场景的联动和数据交互展示，打破信息孤岛，实现数据共享。使运维管理人员更加直观、形象全方位了解水处理厂整体生产、运行状况。科学计划、合理调配、精细组织，为污水站决策、指挥、应急、监测场景提供直观的数据支撑。
