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基于BIM的水廠智慧管理平臺賞析

一、工程概況

作為城市重要基礎設施，水廠的穩(wěn)定運行關系國計民生。為提升水廠的運行管理水平，北京自來水集團不斷推進水廠在信息化綜合運用能力方面的建設。

結(jié)合BIM技術(shù)，人工智能、先進設備，集團在田村山凈水廠率先搭建“智慧水務”管理平臺，打通數(shù)據(jù)壁壘，通過各個系統(tǒng)數(shù)據(jù)之間的流轉(zhuǎn)，實現(xiàn)工藝流程、水質(zhì)管理、設備維護、電能管理、檔案查詢、考試培訓等功能，體現(xiàn)了數(shù)據(jù)的價值共享，進而實現(xiàn)可智慧決策的一體化的數(shù)據(jù)信息平臺，進一步增強了精細化管理的能力，推動集團從“數(shù)字供水”向“智慧供水”的全面躍升。

二、BIM 應用實施

2.1項目實施

田村山水廠智慧管理平臺按照輕重緩急原則，分三期進行建設。一期是以田村山水廠部分工藝搭建平臺；二期項目對水廠的主要基礎設施進行BIM建模，將設備運維系統(tǒng)、工控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)與水廠空間數(shù)據(jù)打通進行融合，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，打造了田村山水廠的數(shù)字底盤，；三期我們基于田村山水廠的數(shù)字底盤搭建了一系列的上層應用，比如水質(zhì)管理、水質(zhì)分析、智慧加藥、設備管理、電能管理等等，提升了水廠精細化管理水平及運維效率。

2.2系統(tǒng)架構(gòu)

運用數(shù)字孿生技術(shù)，構(gòu)建智慧水務數(shù)據(jù)底盤，運用AI技術(shù)賦能城市水務大腦。系統(tǒng)由“1+1+N+X”的結(jié)構(gòu)組成，包含1個數(shù)字底盤：對水廠全域的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進行歸集、解析、關聯(lián)、存儲和復用；1個操作系統(tǒng)：對水廠的態(tài)勢、狀態(tài)、決策等進行監(jiān)測和事件管理；N種功能應用：包括駕駛艙、空間管理、設備管理、水質(zhì)管理、電能管理、工藝模擬、文檔管理、考試管理等8個應用模塊；X種未來算法：通過數(shù)據(jù)積累已訓練加藥控制模型、節(jié)能降耗模型、設備預防性維護模型等核心算法。

2.3 標準制定

為統(tǒng)一集團水廠建設技術(shù)要求，規(guī)范BIM模型創(chuàng)建、數(shù)據(jù)采集匯聚和集成管理平臺開發(fā)，提高供水生產(chǎn)可視化、集成化、智能化管理水平，在總結(jié)前期試點實踐經(jīng)驗的基礎上，制定《北京市自來水集團智慧水廠建設技術(shù)標準》，田村山水廠智慧管理平臺作為前期十點，為京水集團智慧水廠建設技術(shù)標準提供實踐經(jīng)驗，我司協(xié)助京水完成標準制定。

2.4 創(chuàng)新應用

（1）加藥控制系統(tǒng)

通過對水質(zhì)分析，借助于藥劑投加的歷史數(shù)據(jù)和經(jīng)驗，建立高仿真模型和精確控制模型，結(jié)合大數(shù)據(jù)不斷仿真優(yōu)化，建立智慧藥劑投加控制系統(tǒng)，實現(xiàn)水廠供水藥劑的自協(xié)調(diào)、自學習，提升水質(zhì)的預判能力，為運行人員提供數(shù)據(jù)參考，從而全面提升整個生產(chǎn)過程的智慧化程度，做到自動、高效、低耗，確保安全供水。

（2）設備管理系統(tǒng)

結(jié)合BIM三維模型，融合設備各類信息，可基于BIM模型查看設備銘牌信息、備品備件、維修維保、實時運行狀態(tài)等，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享及信息聯(lián)動。在智能數(shù)據(jù)分析的基礎上，智慧化設備管理使水廠可以把設備的意外損壞降低到最小程度，強化預測性維護，確保設備各部件的壽命在可控范圍內(nèi)，節(jié)省維修費用。

（3）智慧節(jié)能模型

智慧節(jié)能模型通過不同性能機泵的分布及組成，對取水泵房或配水泵房不同性能機泵的供水方案進行優(yōu)化組合，使整廠機泵長期保持最佳的運行狀態(tài)。從而達到節(jié)能降耗的目的。

三、綜合效益

基于數(shù)字孿生模型，與現(xiàn)實世界相互映射、交互。通過將現(xiàn)實世界的視頻、設備運行數(shù)據(jù)與數(shù)字孿生模型結(jié)合，實現(xiàn)虛實交互，即在系統(tǒng)中能夠完全查看到現(xiàn)場真實情況。同時可基于數(shù)字孿生平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析、設備維修維保指導等，從而通過平臺的數(shù)據(jù)分析、模擬輔助日常工作及領導決策。

（1）提高多系統(tǒng)綜合管理能力

系統(tǒng)匯集了水廠中的設備管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)、工控系統(tǒng)等數(shù)據(jù)，實現(xiàn)各平臺數(shù)據(jù)的互聯(lián)共通，消除“數(shù)據(jù)孤島”，有效提高水廠各部門在設備設施運行管理工作中的協(xié)作能力。

（2）提高檔案資料管理水平

強化水廠信息化管理水平，簡化工程文檔資料管理流程，減少紙質(zhì)工程文檔破損，杜絕重要檔案資料遺失。

（3）拓展業(yè)務學習渠道

系統(tǒng)集成BIM中的靜態(tài)數(shù)據(jù)和設備運行的實時動態(tài)數(shù)據(jù)，通過可視化技術(shù)將這些數(shù)據(jù)直觀的展現(xiàn)在平臺中，提升員工快速獲取工藝運行工況，明確操作流程，做出快速決策。

（4）降低經(jīng)驗依賴

利用BIM技術(shù)對水廠核心基礎設施進行數(shù)字化復原，并以BIM三維模型方式展現(xiàn)，降低工程圖紙的閱讀難度，提高水廠職工的業(yè)務技能。

（責任編輯：何雯麗）