CN116415776A - 一种基于数字孪生技术的污水处理监测运营管理***及方法 - Google Patents
一种基于数字孪生技术的污水处理监测运营管理***及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116415776A CN116415776A CN202310206621.4A CN202310206621A CN116415776A CN 116415776 A CN116415776 A CN 116415776A CN 202310206621 A CN202310206621 A CN 202310206621A CN 116415776 A CN116415776 A CN 116415776A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- data
- digital twin
- sewage treatment
- scene
- monitoring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000010865 sewage Substances 0.000 title claims abstract description 102
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 76
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 title claims abstract description 32
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 41
- 238000013480 data collection Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000007726 management method Methods 0.000 claims description 55
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims description 52
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 46
- 238000012800 visualization Methods 0.000 claims description 18
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 17
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 8
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 claims description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 8
- 238000013523 data management Methods 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 238000013439 planning Methods 0.000 claims description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 5
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 claims description 4
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 claims description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 4
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 claims description 3
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 claims description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 3
- 239000003814 drug Substances 0.000 claims description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 2
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 claims description 2
- 238000012797 qualification Methods 0.000 claims description 2
- 238000013441 quality evaluation Methods 0.000 claims description 2
- 238000009877 rendering Methods 0.000 claims description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 abstract description 8
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000003032 molecular docking Methods 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q10/00—Administration; Management
- G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
- G06Q10/063—Operations research, analysis or management
- G06Q10/0631—Resource planning, allocation, distributing or scheduling for enterprises or organisations
- G06Q10/06311—Scheduling, planning or task assignment for a person or group
- G06Q10/063114—Status monitoring or status determination for a person or group
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q10/00—Administration; Management
- G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
- G06Q10/063—Operations research, analysis or management
- G06Q10/0633—Workflow analysis
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q10/00—Administration; Management
- G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
- G06Q10/063—Operations research, analysis or management
- G06Q10/0639—Performance analysis of employees; Performance analysis of enterprise or organisation operations
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/06—Energy or water supply
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
Landscapes
- Business, Economics & Management (AREA)
- Human Resources & Organizations (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Economics (AREA)
- Strategic Management (AREA)
- Entrepreneurship & Innovation (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Tourism & Hospitality (AREA)
- Marketing (AREA)
- General Business, Economics & Management (AREA)
- Educational Administration (AREA)
- Development Economics (AREA)
- Operations Research (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Game Theory and Decision Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- Computer Graphics (AREA)
- Geometry (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)
Abstract
本发明提供了一种基于数字孪生技术的污水处理监测运营管理***及方法，本发明涉及污水处理技术领域。本发明通过分区数字孪生平台建立、数据一次汇总、数据初步展示、数据收集、数据二次汇总、数据驾驶舱建立、数据宏观展示，结合数字孪生技术实现对污水处理厂的模拟展示，实现透明化与可视化的管理，可将多区域多个污水处理厂厂区集中管理起来，可实现水厂资源统一管理、统一调配、统一运营，提高资源利用率和运营管理效率。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，特别涉及一种基于数字孪生技术的污水处理监测运营管理***及方法。
背景技术
随着经济的发展，带来了一系列环境问题，引起全球的关注。污水处理作为环境保护重要的一方面，也受到全社会的重视，各个大大小小的生产型企业、乡村和城市都被要求进行污水达标排放和水环境治理，但无论是企业还是政府往往不具备污水处理的条件和能力，即便有能力，也是一项很大开支。为此，社会上产生了进行污水处理、环境治理的专业机构，可以大大提高污水处理质量和效率，提高资源利用率。目前对于污水处理厂区的管理手段相对较为落后，很多还处于传统人工监控方式，不仅效率低，管理困难，人工依赖性强，而且存在监管漏洞和盲区。
现有技术中虽然出现了一些较为智能的监管方式，但也只是基础的数据管理方式，可视化程度不强，仍需要专业人员进行过程把控，同时也只是局限于单个厂区的污水处理智能监管。
这些专业的污水处理机构随着业务的拓展，污水处理项目也越来越多，且不再局限于处理一两个污水项目和当地的污水处理项目，而逐渐开始在全国铺展开来，每日处理污水的规模也越来越庞大。同时由于业务企业的高速发展，污水处理厂的数量越来越多，污水处理厂的厂区规模越来越大，传统的人工监管方式和较为基础单一的数据管理方式，需要同时配备很多专业的监控人员，在监管效率上大打折扣，很显然，上述方法已经无法适用。
基于此，提出本发明。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于数字孪生技术的污水处理监测运营管理***及方法，通过数字孪生技术实现对污水处理厂的模拟展示，实现透明化与可视化的管理，可将多区域多个污水处理厂厂区集中管理起来，可实现水厂资源统一管理、统一调配、统一运营，提高资源利用率和运营管理效率。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明在第一方面提供了一种基于数字孪生技术的污水处理监测运营管理***，包括：
分区数字孪生平台建立模块：用于收集每个区域的每个污水处理厂区实体场景，建立虚拟的三维数字孪生场景，并收集每个区域的每个污水处理厂区前端实时产生的数据，结合各自的三维数字孪生场景分别建立数字孪生平台；
数字孪生平台，用于管理相应区域污水处理厂区的三维数字孪生场景和前端实时产生的数据；
数据一次汇总模块：用于对每个数字孪生平台各自厂区前端实时产生的数据进行分类，并进行动态统计和分析；
数据初步展示模块：用于将一次汇总后的数据与三维数字孪生场景联动并分功能模块进行动态展示；
数据收集模块：用于从各个数字孪生平台收集各个区域各个污水处理厂区经过一次汇总后的数据；
数据二次汇总模块：用于对收集的数据进行分类，并进行动态统计和分析；
数据驾驶舱建立模块：用于根据二次汇总后的数据建立以区域地图为导向的数据驾驶舱；
数据驾驶舱，用于对各个区域各个污水处理厂区的数字孪生平台进行统一监测、运营和管理；
数据宏观展示模块：用于按照二次汇总时的分类动态展示统计和分析的结果。
本发明在第一方面提供了一种优选方案，所述虚拟的三维数字孪生场景包括
物理层，包括各个区域的各个污水处理厂区污水处理相关的设施、设备、物料、环境和人员产生多种数据并传输至数据层；
数据层，用于从物理层采集、融合和处理多种数据用以数据驱动模型层；
模型层，用于根据数据层所处理的数据建立与物理层各个实体对应的以及厂区周边各类模型，并以此构建虚拟的三维数字孪生场景，还原物理层真实场景；
功能层，用于根据模型层构建虚拟的三维数字孪生场景实现多种运营管理功能；
引擎层，采用数字孪生三维引擎用于实现数据管理、各类功能的实现以及人机交互。
本发明在第二方面提供了一种基于数字孪生技术的污水处理监测运营管理方法，包括如下：
分区数字孪生平台建立：收集每个区域的每个污水处理厂区实体场景，建立虚拟的三维数字孪生场景，并收集每个区域的每个污水处理厂区前端实时产生的数据，结合各自的三维数字孪生场景分别建立数字孪生平台用于管理相应区域污水处理厂区的三维数字孪生场景和前端实时产生的数据；
数据一次汇总：对每个数字孪生平台各自厂区前端实时产生的数据进行分类，并进行动态统计和分析；
数据初步展示：将一次汇总后的数据与三维数字孪生场景联动并分功能模块进行动态展示；
数据收集：从各个数字孪生平台收集各个区域各个污水处理厂区经过一次汇总后的数据；
数据二次汇总：对收集的数据进行分类，并进行动态统计和分析；
数据驾驶舱建立：根据二次汇总后的数据建立以区域地图为导向的数据驾驶舱，用于对各个区域各个污水处理厂区的数字孪生平台进行统一监测、运营和管理；
数据宏观展示，按照二次汇总时的分类动态展示统计和分析的结果。
与现有技术相比，上述技术方案具有以下有益技术效果：
本发明基于数字孪生技术的污水处理监测运营管理***及方法，通过数字孪生技术实现对污水处理厂的模拟展示，实现透明化与可视化的管理，可将多区域多个污水处理厂厂区集中管理起来，可实现水厂资源统一管理、统一调配、统一运营，提高资源利用率和运营管理效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1一种基于数字孪生技术的污水处理监测运营管理***模块示意图；
图2为本发明实施例1一种基于数字孪生技术的污水处理监测运营管理方法流程图；
图3为本发明实施例2一种基于数字孪生技术的污水处理监测运营管理***中三维数字孪生场景组成图；
图4为本发明实施例3一种基于数字孪生技术的污水处理监测运营管理方法中数据初步展示中的功能模块组成图；
图5为本发明实施例4一种基于数字孪生技术的污水处理监测运营管理方法中数据初步展示中巡检漫游的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参考图1，本实施例的一种基于数字孪生技术的污水处理监测运营管理***，包括：
分区数字孪生平台建立模块100：用于收集每个区域的每个污水处理厂区实体场景，建立虚拟的三维数字孪生场景，并收集每个区域的每个污水处理厂区前端实时产生的数据(如涉及污水稳流格栅井、生物池、深度处理提升泵房、高效澄清池、纤维转盘滤池、排海泵房、加药房、臭氧接触池的前端实时产生的数据)，结合各自的三维数字孪生场景分别建立数字孪生平台；
数字孪生平台200，用于管理相应区域污水处理厂区的三维数字孪生场景和前端实时产生的数据；
数据一次汇总模块300：用于对每个数字孪生平台各自厂区前端实时产生的数据进行分类，并进行动态统计和分析；
数据初步展示模块400：用于将一次汇总后的数据与三维数字孪生场景联动并分功能模块进行动态展示；
数据收集模块500：用于从各个数字孪生平台收集各个区域各个污水处理厂区经过一次汇总后的数据；
数据二次汇总模块600：用于对收集的数据进行分类，并进行动态统计和分析；
数据驾驶舱建立模块700：用于根据二次汇总后的数据建立以区域地图为导向的数据驾驶舱；
数据驾驶舱800，用于对各个区域各个污水处理厂区的数字孪生平台进行统一监测、运营和管理；
数据宏观展示模块900：用于按照二次汇总时的分类动态展示统计和分析的结果。如实时水量、实时水费、每日预计产能、每日实际产能、污水处理总量、历史出水总量、碳排放及污染物削减量、水量趋势分析。
请参考图2，本实施例的一种基于数字孪生技术的污水处理监测运营管理方法，包括如下步骤：
S100分区数字孪生平台建立：收集每个区域的每个污水处理厂区实体场景，建立虚拟的三维数字孪生场景，并收集每个区域的每个污水处理厂区前端实时产生的数据，结合各自的三维数字孪生场景分别建立数字孪生平台用于管理相应区域污水处理厂区的三维数字孪生场景和前端实时产生的数据；
S300数据一次汇总：对每个数字孪生平台各自厂区前端实时产生的数据进行分类，并进行动态统计和分析；
S400数据初步展示：将一次汇总后的数据与三维数字孪生场景联动并分功能模块进行动态展示；
S500数据收集：从各个数字孪生平台收集各个区域各个污水处理厂区经过一次汇总后的数据；
S600数据二次汇总：对收集的数据进行分类，并进行动态统计和分析；
S700数据驾驶舱建立：根据二次汇总后的数据建立以区域地图为导向的数据驾驶舱，用于对各个区域各个污水处理厂区的数字孪生平台进行统一监测、运营和管理；
S900数据宏观展示，按照二次汇总时的分类动态展示统计和分析的结果。如实时水量、实时水费、每日预计产能、每日实际产能、污水处理总量、历史出水总量、碳排放及污染物削减量、水量趋势分析。
实施例1采用分区建立数字孪生平台，并进行数据一次汇总和数据初步展示，一方面使得各个区域各个污水处理厂区可以通过各自的数字孪生平***立地对污水处理进行监测和管理，另一方面可以作为整体监测、运营、管理、统筹、协调的基础，提升管理效率。
实施例1采用局部和整体结合的方法进行污水处理监测、运营和管理，可以保证区域之间数据隔离、相互独立、互不干涉的同时，还能保证从整体的视角监测和把控，便于集中管理，统一调配和运营。如，可以根据各个区域的一定时间内的污水处理量，结合各自区域周边生产型企业一定时间内所水量，进行水资源合作、调配和运营，提高运营管理效率，提升经济效益。另外，还能为将处理后的水资源并入水务管网，进一步实现资源循环利用的同时提升进行效益。
实施例1基于数字孪生技术的污水处理监测运营管理***及方法，通过数字孪生技术实现对污水处理厂的模拟展示，实现透明化与可视化的管理，可将多区域多个污水处理厂厂区集中管理起来，可实现水厂资源统一管理、统一调配、统一运营，提高资源利用率和运营管理效率。
实施例2
请参考图3，本实施例包含实施例1的技术方案，但区别于实施例1还包括如下技术方案：
本实施例虚拟的三维数字孪生场景包括
物理层210，包括各个区域的各个污水处理厂区污水处理相关的设施、设备、物料、环境和人员产生多种数据并传输至数据层。
数据层220，用于从物理层采集、融合和处理多种数据用以数据驱动模型层。数据层中的数据包括CAD图纸、效果图、公开资料、现场踏勘、无人机航拍、地理信息数据、现场照片。
模型层230，用于根据数据层所处理的数据建立与物理层各个实体对应的以及厂区周边各类模型，并以此构建虚拟的三维数字孪生场景，还原物理层真实场景。本实施例中三维数字孪生场景搭建范围为污水处理厂及周边场景，包括水体、绿化、主要建构筑物、道路、广场、停车场等。模型层中的三维数字孪生场景是对污水处理厂区的核心建筑物、构筑物、设备设施和厂区外立面进行建模，对污水处理厂区的其他建筑物、构筑物、道路贴面建模数据呈现，贴面建模数据精细建模的步骤之一，将现实世界中的物体表面拍照，获取到素材制作成图片，将图片贴在模型上，会使得模型更真实三维数字孪生场景中。通过RTX实时光线追踪技术，准确还原主要设施周边5米范围内的建筑与设施，误差不超过2米，实现24小时的实时反射、实时光照、动态阴影、动态植被、动态水体和动态天空的渲染特效，并实时获取当地天气状况对场景进行动态变化(如，晴，阴，雨，雪等)，还原真实场景。如区分晴天白日场景、晴朗黑夜场景、阴天白日场景、阴天黑夜场景、雨天白日场景、雨天黑夜场景、雪天白日场景、雪天黑夜场景等。精确还原地形、建筑和道路(误差不大于0.1米)大于5米的设施与自然构造物等精确还原行道树、公交站等大于5米但小于20米的设施需要精确还原小于1米的设施不必完全一致。能够按照建筑图纸和施工图纸进行1：1还原，建立逼真的虚拟场景，虚拟建筑外立面与真实建筑立面保持一致，能够进行实时放大缩小、平面和立面的旋转拉伸，形成镜像效果，与真实的场景保持一致。严格按照场景的参数建立逼真的虚拟场景精准还原主要建筑与设施，保证颜色，结构一致。以极致的拟真场景构建技术充分还原场景的动态组成部分，真正的达到数字孪生的管理要求。
功能层240，用于根据模型层构建虚拟的三维数字孪生场景实现多种运营管理功能。功能层包括业务可视化模块，用于将数据层的数据与三维场景联动并进行可视化展示。业务可视化模块采用C/S架构，可支持本地化部署，支持图表与三维场景联动及数据展示。业务可视化模块具有数据采集对接的功能，与物联网平台进行数据对接，完成接口开发、数据采集、现场调试等。
业务可视化模块包括水厂综合态势可视化、水厂运行管理可视化、水厂能耗监测可视化、水厂人员巡更可视化及安防管理监控可视化。
业务可视化模块展示各水厂在日常运行中各类数据，包括以下指标：
(1)水厂运行情况：平均负荷率、稳定运行率；
(2)设备运行情况：设备运行率、设备完好率、设备故障率；
(3)电耗情况：各类设备的耗电量；
(4)药耗情况：各类药剂的消耗量；
(5)报警信息：包括水质超标报警、设备故障报警等信息；
(6)膜情况：膜清洗次数、膜通量、跨膜压差、盐截留率；
(7)基础指标：进水浓度、压力、温度、流量、pH、进水含盐量；
(8)提供生产中心、利润中心、成本中心，展示各项业务分析对比情况，统计分析资产基本情况和厂区盈利能力、利润趋势、指标完成情况等。
(9)厂区设备的信息台账、设备维修计划、设备维保记录、备品备件的出入库等，在设备参数模块可展示设备的具体参数指标，并支持设备属性的增删改查操作并可展示实时监测到的设备数据信息对设备状态进行预警。
(10)对污水处理厂安保巡逻人员可掌握分布情况、巡逻轨迹，也可以设置考勤点进行打卡考勤，从而保障厂区安保足迹的覆盖。
(11)支持集成视频监控***厂区安全防范管理***数据，结合地理信息***对所有摄像头进行三维可视化管理；监控视频可与监控地点挂接；快速显示、定位、查询实现实时动态监视，提升厂区安防响应效率。
引擎层250，采用数字孪生三维引擎用于实现数据管理、各类功能的实现以及人机交互。引擎层中的数字孪生三维引擎包括地图漫游模块，用于进行实时放大缩小、平面和立面的旋转拉伸，形成镜像效果与真实的场景保持一致；镜头功能模块，用户在场景中选定任意高度和角度的位置信息进行添加、删除、保存；漫游操作模块，用于在三维数字孪生场景中通过路线设置进行漫游线路的自定义；数字孪生三维引擎支持政区图、卫星影像、DLG、DEM、DOM、倾斜摄影和房屋轮廓面混合叠加综合展示。
实施例2通过扩大三维数字孪生场景至周边水体、绿化、主要建构筑物、道路、广场、停车场，同时结合实时天气和光影动态追踪加以渲染，可以提升实景还原的真实度，保证监测运营管理的体验感和效率，仿佛身临其境，更便于管理者运营管理污水处理厂。
实施例2通过业务可视化模块展示各水厂在日常运行中各类数据，便于运营管理层掌握各厂的生产数据、分析各厂的处理能力、掌握各厂的健康状态、运营质量等。
实施例3
请参考图4，本实施例包含实施例2的技术方案，但区别于实施例2还包括如下技术方案：
数据初步展示中的功能模块包括综合态势410、能耗监测420、工艺流程430、设备监测440和巡检漫游450；其中
综合态势410包括厂区划分、污水处理量、进出水对比、日处理能力、处理水量、排放标准、运营质量评价、耗药统计、出水综合合格率和污染物削减量的数据展示以及相应三维数字孪生场景的联动；
能耗监测420包括厂区内各个生产区域的电量监测和电量分析以及相应区域三维数字孪生场景的联动；
工艺流程430包括厂区内各个生产区域的流程介绍以及相应三维数字孪生场景的联动；
设备监测440包括设备总览、设备完好率、设备分布统计、工艺设备运行简况、水质监测简况和辅助监测；其中所述辅助监测采用视频拍摄实时监控回传；
巡检漫游450是用户根据需要设置巡检点和巡检路线，设立虚拟巡检人员，联动三维数字孪生场景，按照设定的巡检路线和巡检点进行巡检漫游。
实施例3通过综合态势410、能耗监测420、工艺流程430、设备监测440和巡检漫游450等功能展示模块来完成数据初步展示，可便于运营管理层人员从多方面进行管理并灵活切换，进一步提升管理效率。
实施例3设备监测功能模块中，通过视频监控实时回传的辅助监测手段，虚实结合，可以进一步提升监测和管理的可靠性。
实施例4
请参考图5，本实施例包含实施例3的技术方案，但区别于实施例3还包括如下技术方案：
巡检漫游450包括如下步骤：
S451提前设置需要被巡检地点、巡检设备、巡检关键部位和巡检内容；
S452规划单点巡检路线；
S453选择单点巡检；
S454选择巡检地点；
S455在虚拟的三维数字孪生场景中进入相应巡检地点，以第一视角沿规划好的单点巡检路线进行巡检漫游；或者，步骤S453、S454、S455由步骤S453’、S454’、S455’分别替换：
S453’选择多点巡检；
S454’规划多点巡检路线；
S455’在虚拟的三维数字孪生场景中以第一视角沿规划好的多点巡检路线进行巡检漫游；
S456巡检过程中是否发现问题，若是则执行步骤S457，若否则结束；
S457调取设备监测中的辅助监测；
S458结合辅助监测进一步确定问题是否存在，若是则执行步骤S457，若否则结束；
S459记录、保存、上报和处理问题。
关于单点巡检路线，如需要巡检稳流格栅井，其关键巡检部位包括电机、溜槽、栅前后液位、格框和固定支架等。巡检内容包括：①运转是否正常，有无意向报警，电机是否发热，部件有误腐蚀等情况；②溜槽是否有堆积、满溢现象；③栅前后液位差是否在制定范围内；④格框和固定支架是否清洁，有无纤维类物质缠绕。而由于需要巡检点的设备相对较大也复杂，因此，根据需要巡检的部位规划出合理的巡检路线，以路径最短为原则节省巡检时间。当然巡检内容还可以是检查关键部位的数据是否存在异常，并结合视频实时监控回传辅助监测巡检，提升巡检的可靠性。
关于多点巡检路线，如需要巡检稳流格栅井和生物池，则需要规划巡检稳流格栅井到生物池的路线，而由于需要巡检点的设备相对较大也复杂，两个场地之间距离较远，因此，根据需要根据场地的位置和巡检的关键部位规划出合理的巡检路线，包括巡检起点、路途和终点，以路径最短为原则节省巡检时间。
另外，关于巡检漫游过程中，路过非关键部位，可以设置倍速快进，以进一步提升巡检效率的同时，也不错过非关键部位可能存在的异常情况。
实施例4增加与三维数字孪生场景联动的巡检漫游，并设置单点巡检和多点巡检，同时规划单点巡检路线和规划多点巡检路线，实现在虚拟的三维数字孪生场景中巡检，提高巡检效率，提升巡检体验感。
总之，本发明可以整合厂区全景、组态参数、能耗药耗监测、视频监控等模块，以“首页一张图”形式，层次分明、排版合理、直观高效地展示水厂运行状态。本发明可以基于GIS、BIM技术构建数字孪生模型，提供从外部全貌到内部结构可视化的平滑过度，模拟工艺流程的全过程展示，具备虚拟巡检、教育培训、汇报展示等功能。本发明还可以细化项目端数据采集、数据分析、生产管理、报表管理、设备管理功能模块，减少人工操作、手动填报环节，提高工作效率。本发明还可以优化数字驾驶舱的门户信息、数据总览模块，从各业务***抽取相关业务数据集成在对应的主管领导门户中，为企业高层管理者快速、直观展现企业运营管理所需的关键数据，为其管理决策提供实时、准确的数据依据。
本说明书中每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本申请所提供的一种基于数字孪生技术的污水处理监测运营管理***及方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于数字孪生技术的污水处理监测运营管理***，其特征在于，包括：
分区数字孪生平台建立模块：用于收集每个区域的每个污水处理厂区实体场景，建立虚拟的三维数字孪生场景，并收集每个区域的每个污水处理厂区前端实时产生的数据，结合各自的三维数字孪生场景分别建立数字孪生平台；
数字孪生平台，用于管理相应区域污水处理厂区的三维数字孪生场景和前端实时产生的数据；
数据一次汇总模块：用于对每个数字孪生平台各自厂区前端实时产生的数据进行分类，并进行动态统计和分析；
数据初步展示模块：用于将一次汇总后的数据与三维数字孪生场景联动并分功能模块进行动态展示；
数据收集模块：用于从各个数字孪生平台收集各个区域各个污水处理厂区经过一次汇总后的数据；
数据二次汇总模块：用于对收集的数据进行分类，并进行动态统计和分析；
数据驾驶舱建立模块：用于根据二次汇总后的数据建立以区域地图为导向的数据驾驶舱；
数据驾驶舱，用于对各个区域各个污水处理厂区的数字孪生平台进行统一监测、运营和管理；
数据宏观展示模块：用于按照二次汇总时的分类动态展示统计和分析的结果。
2.根据权利要求1所述的基于数字孪生技术的污水处理监测运营管理***，其特征在于：所述虚拟的三维数字孪生场景包括
物理层，包括各个区域的各个污水处理厂区污水处理相关的设施、设备、物料、环境和人员产生多种数据并传输至数据层；
数据层，用于从物理层采集、融合和处理多种数据用以数据驱动模型层；
模型层，用于根据数据层所处理的数据建立与物理层各个实体对应的以及厂区周边各类模型，并以此构建虚拟的三维数字孪生场景，还原物理层真实场景；
功能层，用于根据模型层构建虚拟的三维数字孪生场景实现多种运营管理功能；
引擎层，采用数字孪生三维引擎用于实现数据管理、各类功能的实现以及人机交互。
3.根据权利要求2所述的基于数字孪生技术的污水处理监测运营管理***，其特征在于，所述数据层中的数据包括CAD图纸、效果图、公开资料、现场踏勘、无人机航拍、地理信息数据、现场照片。
4.根据权利要求2所述的基于数字孪生技术的污水处理监测运营管理***，其特征在于，所述模型层中的三维数字孪生场景是对污水处理厂区的核心建筑物、构筑物、设备设施和厂区外立面进行建模，对污水处理厂区的其他建筑物、构筑物、道路贴面建模数据呈现。
5.根据权利要求2所述的基于数字孪生技术的污水处理监测运营管理***，其特征在于，所述三维数字孪生场景中通过RTX实时光线追踪技术，实现24小时的实时反射、实时光照、动态阴影、动态植被、动态水体和动态天空的渲染特效，并实时获取当地天气状况对场景进行动态变化，还原真实场景。
6.根据权利要求2所述的基于数字孪生技术的污水处理监测运营管理***，其特征在于，所述功能层包括业务可视化模块，用于将数据层的数据与三维场景联动并进行可视化展示；所述业务可视化模块包括水厂综合态势可视化、水厂运行管理可视化、水厂能耗监测可视化、水厂人员巡更可视化及安防管理监控可视化。
7.根据权利要求2所述的基于数字孪生技术的污水处理监测运营管理***，其特征在于，所述引擎层中的数字孪生三维引擎包括
地图漫游模块，用于进行实时放大缩小、平面和立面的旋转拉伸，形成镜像效果与真实的场景保持一致；
镜头功能模块，用户在场景中选定任意高度和角度的位置信息进行添加、删除、保存；
漫游操作模块，用于在三维数字孪生场景中通过路线设置进行漫游线路的自定义；
所述数字孪生三维引擎支持政区图、卫星影像、DLG、DEM、DOM、倾斜摄影和房屋轮廓面混合叠加综合展示。
8.一种利用上述权利要求1至7任一项所述***的基于数字孪生技术的污水处理监测运营管理方法，其特征在于，包括如下：
分区数字孪生平台建立：收集每个区域的每个污水处理厂区实体场景，建立虚拟的三维数字孪生场景，并收集每个区域的每个污水处理厂区前端实时产生的数据，结合各自的三维数字孪生场景分别建立数字孪生平台用于管理相应区域污水处理厂区的三维数字孪生场景和前端实时产生的数据；
数据一次汇总：对每个数字孪生平台各自厂区前端实时产生的数据进行分类，并进行动态统计和分析；
数据初步展示：将一次汇总后的数据与三维数字孪生场景联动并分功能模块进行动态展示；
数据收集：从各个数字孪生平台收集各个区域各个污水处理厂区经过一次汇总后的数据；
数据二次汇总：对收集的数据进行分类，并进行动态统计和分析；
数据驾驶舱建立：根据二次汇总后的数据建立以区域地图为导向的数据驾驶舱，用于对各个区域各个污水处理厂区的数字孪生平台进行统一监测、运营和管理；
数据宏观展示，按照二次汇总时的分类动态展示统计和分析的结果。
9.根据权利要求8所述的基于数字孪生技术的污水处理监测运营管理方法，其特征在于，所述数据初步展示中的功能模块包括综合态势、能耗监测、工艺流程、设备监测和巡检漫游；其中
综合态势包括厂区划分、污水处理量、进出水对比、日处理能力、处理水量、排放标准、运营质量评价、耗药统计、出水综合合格率和污染物削减量的数据展示以及相应三维数字孪生场景的联动；
能耗监测包括厂区内各个生产区域的电量监测和电量分析以及相应区域三维数字孪生场景的联动；
工艺流程包括厂区内各个生产区域的流程介绍以及相应三维数字孪生场景的联动；
设备监测包括设备总览、设备完好率、设备分布统计、工艺设备运行简况、水质监测简况和辅助监测；其中所述辅助监测采用视频拍摄实时监控回传；
巡检漫游是用户根据需要设置巡检点和巡检路线，设立虚拟巡检人员，联动三维数字孪生场景，按照设定的巡检路线和巡检点进行巡检漫游。
10.根据权利要求8所述的基于数字孪生技术的污水处理监测运营管理方法，其特征在于，所述巡检漫游包括如下步骤：
S451提前设置需要被巡检地点、巡检设备、巡检关键部位和巡检内容；
S452规划单点巡检路线；
S453选择单点巡检；
S454选择巡检地点；
S455在虚拟的三维数字孪生场景中进入相应巡检地点，以第一视角沿规划好的单点巡检路线进行巡检漫游；或者，步骤S453、S454、S455由步骤S453’、S454’、S455’分别替换：
S453’选择多点巡检；
S454’规划多点巡检路线；
S455’在虚拟的三维数字孪生场景中以第一视角沿规划好的多点巡检路线进行巡检漫游；
S456巡检过程中是否发现问题，若是则执行步骤S457，若否则结束；
S457调取设备监测中的辅助监测；
S458结合辅助监测进一步确定问题是否存在，若是则执行步骤S457，若否则结束；
S459记录、保存、上报和处理问题。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310206621.4A CN116415776B (zh) | 2023-02-27 | 2023-02-27 | 一种基于数字孪生技术的污水处理监测运营管理***及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310206621.4A CN116415776B (zh) | 2023-02-27 | 2023-02-27 | 一种基于数字孪生技术的污水处理监测运营管理***及方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116415776A true CN116415776A (zh) | 2023-07-11 |
| CN116415776B CN116415776B (zh) | 2023-12-01 |
Family
ID=87057377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310206621.4A Active CN116415776B (zh) | 2023-02-27 | 2023-02-27 | 一种基于数字孪生技术的污水处理监测运营管理***及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116415776B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117390056A (zh) * | 2023-12-13 | 2024-01-12 | 国网浙江省电力有限公司金华供电公司 | 财务全场景预测数据分析处理方法 |
| CN117391480A (zh) * | 2023-12-01 | 2024-01-12 | 广东华清智业环保科技有限公司 | 一种基于数字孪生的环保运营管理*** |
| CN117391480B (zh) * | 2023-12-01 | 2024-07-26 | 广东华清智业环保科技有限公司 | 一种基于数字孪生的环保运营管理*** |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110689450A (zh) * | 2019-09-02 | 2020-01-14 | 上海华高汇元工程服务有限公司 | 一种基于三维可视化模式的智慧水务运营*** |
| CN112002172A (zh) * | 2020-09-11 | 2020-11-27 | 北京金控数据技术股份有限公司 | 一种污水处理厂三维仿真*** |
| CN112598368A (zh) * | 2020-12-04 | 2021-04-02 | 贵州昱清浩瑞科技有限公司 | 污水处理在线监管平台 |
| CN113112169A (zh) * | 2021-04-22 | 2021-07-13 | 北京首创股份有限公司 | 一种污水处理厂的智慧云服务*** |
| CN113433910A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-09-24 | 武汉理工大学 | 一种基于数字孪生的净水厂智能加药控制***及方法 |
| CN114815757A (zh) * | 2022-06-09 | 2022-07-29 | 中国中材国际工程股份有限公司 | 一种面向水泥工厂数字孪生虚拟巡检方法 |
| CN115330575A (zh) * | 2022-08-15 | 2022-11-11 | 福建省蓝深环保技术股份有限公司 | 一种三维可视的分散式污水厂站管理*** |
-
2023
- 2023-02-27 CN CN202310206621.4A patent/CN116415776B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110689450A (zh) * | 2019-09-02 | 2020-01-14 | 上海华高汇元工程服务有限公司 | 一种基于三维可视化模式的智慧水务运营*** |
| CN112002172A (zh) * | 2020-09-11 | 2020-11-27 | 北京金控数据技术股份有限公司 | 一种污水处理厂三维仿真*** |
| CN112598368A (zh) * | 2020-12-04 | 2021-04-02 | 贵州昱清浩瑞科技有限公司 | 污水处理在线监管平台 |
| CN113112169A (zh) * | 2021-04-22 | 2021-07-13 | 北京首创股份有限公司 | 一种污水处理厂的智慧云服务*** |
| CN113433910A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-09-24 | 武汉理工大学 | 一种基于数字孪生的净水厂智能加药控制***及方法 |
| CN114815757A (zh) * | 2022-06-09 | 2022-07-29 | 中国中材国际工程股份有限公司 | 一种面向水泥工厂数字孪生虚拟巡检方法 |
| CN115330575A (zh) * | 2022-08-15 | 2022-11-11 | 福建省蓝深环保技术股份有限公司 | 一种三维可视的分散式污水厂站管理*** |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117391480A (zh) * | 2023-12-01 | 2024-01-12 | 广东华清智业环保科技有限公司 | 一种基于数字孪生的环保运营管理*** |
| CN117391480B (zh) * | 2023-12-01 | 2024-07-26 | 广东华清智业环保科技有限公司 | 一种基于数字孪生的环保运营管理*** |
| CN117390056A (zh) * | 2023-12-13 | 2024-01-12 | 国网浙江省电力有限公司金华供电公司 | 财务全场景预测数据分析处理方法 |
| CN117390056B (zh) * | 2023-12-13 | 2024-04-05 | 国网浙江省电力有限公司金华供电公司 | 财务全场景预测数据分析处理方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116415776B (zh) | 2023-12-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Deren et al. | Smart city based on digital twins | |
| CN103175513B (zh) | 水利工程影响下基于物联网的流域水文水质监控***及方法 | |
| CN110533771A (zh) | 一种变电站的智能巡检方法 | |
| CN111784140A (zh) | 一种基于物联网技术的智慧水务管控调度平台 | |
| CN109242291A (zh) | 河湖流域水环境智慧管理方法 | |
| CN115374508A (zh) | 一种基于虚拟现实技术的大中型水库安全巡检*** | |
| CN112258159B (zh) | 基于bim+gis的水工结构管理***及方法 | |
| CN113177768A (zh) | 基于基建全过程综合数字化管理的智慧工程平台 | |
| CN114186834A (zh) | 智慧城市*** | |
| CN116415776B (zh) | 一种基于数字孪生技术的污水处理监测运营管理***及方法 | |
| CN109460834A (zh) | 建筑运维管理***及其管理方法 | |
| Yu et al. | RIOMS: An intelligent system for operation and maintenance of urban roads using spatio-temporal data in smart cities | |
| CN109446290A (zh) | 一种智能三维虚拟可视化气象装备综合保障方法 | |
| CN112598369A (zh) | 智能河谷管理平台 | |
| CN112990681A (zh) | 一种电网应急指挥*** | |
| CN114331020A (zh) | 一种基于cim模型一网统管的智慧城市运行管理平台 | |
| CN113807595A (zh) | 一种基于gis和北斗定位应急指挥调度方法及*** | |
| CN114877933A (zh) | 一种城市道路积水监测预警方法及*** | |
| Statsenko et al. | Developing software and hardware for automation of ground urban transport traffic management | |
| CN115859689B (zh) | 一种全景可视化数字孪生应用的方法 | |
| CN116882145A (zh) | 数字孪生推演模拟*** | |
| Liu et al. | Application and study of internet of things used in rural water conservancy project | |
| KR20220142320A (ko) | 재난대응 업무기반 맵 라이브러리 구축방법 | |
| CN112818076A (zh) | 一种基于gis的资产统计方法 | |
| Lyu et al. | Research on railway cooperative test platform and key technologies based on digital twin |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |