中交路橋科技是從事工程檢測監(jiān)測、城市安全監(jiān)測預(yù)警與評價、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團(tuán)企業(yè)。
污水處理廠是復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，精確的水質(zhì)預(yù)測模型在運(yùn)行管理中顯得尤為重要。一方面，水質(zhì)預(yù)測能夠?qū)崿F(xiàn)水質(zhì)預(yù)警，指導(dǎo)運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)營策略調(diào)整，保障處理達(dá)標(biāo)；另一方面，水質(zhì)預(yù)測可以在正常工況下優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)，從而減少物耗和能耗，降低運(yùn)行成本。值得注意的是，污水廠工藝復(fù)雜且參數(shù)眾多，因此難以建立精確的機(jī)理模型模擬水質(zhì)變化。隨著人工智能技術(shù)的迅猛發(fā)展，基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的水質(zhì)預(yù)測模型成為了一種有前景的替代方法。
針對城鎮(zhèn)污水處理廠在特殊場景下出水波動及調(diào)控資源浪費(fèi)的問題，中交路橋科技對不同特殊場景的調(diào)控策略進(jìn)行模擬研究。根據(jù)進(jìn)水C/N比和水溫的不同，設(shè)置低進(jìn)水C/N比、冬季低溫、夏季高溫三種特殊進(jìn)水場景，通過數(shù)字孿生平臺開展碳源投加量和溶解氧含量的調(diào)控策略研究，分析不同調(diào)控策略對應(yīng)的出水COD、TN濃度， 從而為該污水廠的特殊場景提供調(diào)控策略的科學(xué)依據(jù)，避免出現(xiàn)過量投加碳源或 過量曝氣的情況。
中交路橋科技數(shù)字孿生平臺是將物理實(shí)體與對應(yīng)數(shù)字虛體實(shí)時同步的技術(shù)，以其具有數(shù)據(jù)實(shí)時交互的特點(diǎn)而區(qū)別 于其他數(shù)字模型。通過對數(shù)字孿生平臺的系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，將其分為物理實(shí)體、虛擬模型、大數(shù)據(jù)中心與智能算法四部分。通過建筑信息模型技術(shù)進(jìn)行虛擬模型的 構(gòu)建及渲染，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及 Modbus 協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸與映射，并對數(shù)字孿生平臺進(jìn)行主頁與菜單欄的設(shè)計(jì)，最終構(gòu)建出城鎮(zhèn)污水處理廠的數(shù)字孿生平臺，在平臺中部署實(shí)時監(jiān)控、水質(zhì)預(yù)測、三維可視化、運(yùn)行模擬與決策支持等功能， 為污水處理廠的運(yùn)行調(diào)控管理提供技術(shù)支持。
中交路橋科技基于數(shù)字孿生平臺的城鎮(zhèn)污水處理廠特殊場景下調(diào)控策略研究。根據(jù)進(jìn)水 C/N 比和水溫的不同，設(shè)置低進(jìn)水 C/N 比、冬季低溫、夏季高溫等三種特殊場景，并通過數(shù)字孿生平臺，對碳源投加量和溶解氧含量開展調(diào)控策略的研究，分析不同調(diào)控策略對應(yīng)的出水 COD、TN 濃度。結(jié)果表明：數(shù)字孿生平臺能夠動態(tài)模擬不同調(diào)控策略對特殊場景下出水水質(zhì)的影響，并根據(jù)預(yù)測結(jié)果對實(shí)際污水處理廠運(yùn)行參數(shù)的調(diào)控策略提供科學(xué)指導(dǎo)，避免在特殊場景下出現(xiàn)碳源過量投加或過量 曝氣的情況，降低污水廠運(yùn)行能耗與藥耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降碳的目標(biāo)。
中交路橋科技通過BIM技術(shù)搭建了污水處理廠的虛擬模型，并結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與 Modbus 協(xié)議進(jìn)行了實(shí)時數(shù)據(jù)的傳輸及映 射，并對數(shù)字孿生平臺的主頁與菜單欄進(jìn)行了界面設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)了污水廠數(shù)字 孿生平臺的構(gòu)建。該平臺部署了城鎮(zhèn)污水處理廠的實(shí)時監(jiān)控、水質(zhì)預(yù)測、三維可視 化、運(yùn)行模擬與決策支持等功能，為污水廠的運(yùn)行調(diào)控管理提供科學(xué)依據(jù)。
