上海城投数字孪生赋能无人水厂的实践路径

时间：2025-10-29 10:58

来源：中国水网

作者：陈伟浩

近日，上海城投水务（集团）有限公司制水分公司副总工程师王子瑜在 “2025（第十届）供水高峰论坛"上，分享了公司如何以数字孪生技术赋能无人水厂的实践路径。

王子瑜（点击图片，播放现场演讲视频）

制水分公司隶属于上海城投水务集团，主要负责自来水生产和中途输配，下属14家基层单位，包含9家水厂、2家泵站管理所和3家托管单位，员工1400余人。供水能力为680万立方米/日，总供应服务人口约1358万，供水范围1500余平方公里，覆盖了上海市中心城区浦西地块以及松江、金山、青浦、崇明长兴岛等郊县区域。

百年水厂智水惠民

王子瑜介绍南市水厂位于上海市黄浦区，最早可以追溯到1902年，当时也是中国自主建设的第一座水厂。2009年为了迎接上海世博会，上海城投在原址重建了“常规处理+臭氧活性炭深度处理”的南市水厂，供水规模为70万吨/天，供水区域覆盖黄浦、徐汇两区，服务人口约100万人。

作为上海城投水务数字化转型示范点，南市水厂2019年启动数字孪生水厂建设，实施了数字水厂智能无人调度实现路径技术研究及示范应用，2022年数字孪生一期建成投运，实现了水厂水量调度智能化、无人化以及供水服务品质提升，成为上海市水务行业首家数字孪生水厂。

目前，南市水厂总体建设目标是深度运用数字孪生、物联网、大数据、人工智能、机器人等数字化技术，建立智慧化生产运营模式，以管理精细化、生产智能化、运维高效化、决策科学化为目标，助力万千市民享受高品质饮用水的美好生活，向“无人运行、少人管理”的无人工厂迈进。

数字孪生赋能无人水厂实践路径

“1+2+1+N”数字化特色

“1+2+1+N”是以数字孪生与仿真平台为底座，通过BIM+Unity 3D技术实现1:1三维虚拟水厂建模，依托高性能算力融合MES系统与机器作业双管理工具，构建了覆盖感知层、传输层、模型层、应用层N个智慧应用场景。

论坛现场，王子瑜详细介绍了上海城投是如何在这些场景中落地数字孪生，实现无人乃至少人运营的。

1、生产“智”造——无人化调度控制

上海城投依托两个“智慧大脑”，完成了从传统人工依赖模式向无人化与少人化的转型。以南市水厂所在的黄埔高品质饮用水供水示范区为例，该体系在供水、治水、源水三个关键环节均部署了智能调度模型，形成了全流程闭环的无人化调度新模式。

2、运行“智”能——无人化巡检作业

巡检作业无人化主要有三个场景：一是智能装备保障设备运行，智能巡检机器人实现关键设备全方位监控，人机协同自动执行作业；二是水质化验质控无人作业，自动化实验室实现水质标准化在线智能检测，显著提升水厂质控能力；三是仓储智能管控无人配药，PAM无人化车间创新仓储智能管理，实现物料智能拉动。

3、运营”智“联——少人化韧性安全保障

智慧赋能设备预测性维护，机泵健康诊断系统助力设备故障诊断与预测；HACCP食品安全健康管理，数智赋能建立食品级安全管控模式；多维智联安全管理，多措并举、少人干预，保障现场安全生产。

4、管理”智“慧——精益化最优资源配置

MES精益化智慧管理，包括五大理念：精益的数据思维、精心的图表设计、精确的分析评估、精细的管理模型、精准的画像标签；基于MES成本绩效分析实现数智精益管理，包括：成本绩效可视化分解、成本绩效指标分析、WQI水质评价指数质量分析、水厂碳排放监测分析。

5、先进效益

管理效益方面，是城市水生命健康保障。南市水厂智能化系统稳定可靠，出厂水服务压力更稳定、水质更安全优质。其中，闭环自动控制率提升至93%。在此基础上，水质水量模型调度方案采纳率稳定达到100%，助力实现运行班组人数减少20%；能耗药耗水平显著降低，出水泵房运行效率从77%提升至83%，混凝剂投加量下降6%，过程水水质稳定性提升32%。

创新效益方面，拥有授权专利9项、论文11篇、标准1项、软件著作权9项，助力水务行业智能化发展。

行业效益方面，打造了供水全链条无人化协同示范。自2024年初，南市水厂已接待140余次各类访问（近5000人到访交流），与来自20个省份/自治区/直辖市的水司及来自10余个不同国家的专家学者、水务同行进行深入交流，对外输出数字化无人水厂建设经验。

编辑：陈伟浩