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数字孪生净水厂运维管控一体化平台关键技术及应用
引用本文:周圣文,郭顺生,杜百岗,郭钧,李益兵,王磊,查大虎,张富江,于磊.数字孪生净水厂运维管控一体化平台关键技术及应用[J].计算机集成制造系统,2021,27(2):432-444.
作者姓名:周圣文  郭顺生  杜百岗  郭钧  李益兵  王磊  查大虎  张富江  于磊
作者单位:武汉理工大学 机电工程学院,湖北 武汉 430070;武汉理工大学 机电工程学院,湖北 武汉 430070;数字制造湖北省重点实验室,湖北 武汉 430070;武汉理工大学 机电工程学院,湖北 武汉 430070;数字制造湖北省重点实验室,湖北 武汉 430070;武汉理工大学 机电工程学院,湖北 武汉 430070;数字制造湖北省重点实验室,湖北 武汉 430070;武汉理工大学 机电工程学院,湖北 武汉 430070;数字制造湖北省重点实验室,湖北 武汉 430070;武汉理工大学 机电工程学院,湖北 武汉 430070;数字制造湖北省重点实验室,湖北 武汉 430070;武汉理工大学 机电工程学院,湖北 武汉 430070;武汉理工大学 机电工程学院,湖北 武汉 430070;沈阳尚源智慧科技有限公司,辽宁 沈阳 110000
基金项目:国家自然科学基金资助项目;中央高校基本科研专项资金资助项目
摘    要:针对净水厂运维管控过程中信息透明度低、实时性差、缺乏精细化管控等问题,结合数字孪生五维模型,提出基于数字孪生的净水厂运维管控平台架构体系,并对数字孪生净水厂运维管控一体化平台关键技术进行了研究。提出数字孪生净水厂多源异构数据实时采集技术和多层次三维可视化监控模型,以解决三维可视化实时监控问题;提出基于云边协同的数字孪生净水厂控制架构以及基于“机理+智能”双模型驱动的净水厂工艺优化决策框架,并对供取水量预测、加药优化、泵组优化、设备预防性维护等模型进行了探索。最后,设计开发了净水厂运维管控一体化平台,验证了所提模型和方法的有效性,为数字孪生净水厂的实现提供了一定的参考。

关 键 词:数字孪生  净水厂  运维管控  云边协同  机理模型  智能模型

Key technologies and application of integrated operation and maintenance platform for digital twin water treatment plant
ZHOU Shengwen,GUO Shunsheng,DU Baigang,GUO Jun,LI Yibing,WANG Lei,ZHA Dahu,ZHANG Fujiang,YU Lei.Key technologies and application of integrated operation and maintenance platform for digital twin water treatment plant[J].Computer Integrated Manufacturing Systems,2021,27(2):432-444.
Authors:ZHOU Shengwen  GUO Shunsheng  DU Baigang  GUO Jun  LI Yibing  WANG Lei  ZHA Dahu  ZHANG Fujiang  YU Lei
Affiliation:(School of Mechanical and Electronic Engineering,Wuhan University of Technology,Wuhan 430070,China;Hubei Provincial Key Laboratory of Digital Manufacturing,Wuhan 430070,China;Shangyuan Smart(Shenyang)Technology Co.,Ltd.,Shenyang 110000,China)
Abstract:To deal with the problems such as low information transparency,poor real-time performance and lack of delicacy control in drinking water treatment plant,an integrated operation and maintenance platform architecture was established,and the key technologies based on five-dimension digital twin model was proposed.The heterogeneous data integration technology and multi-level 3D visualization monitoring of digital twin water treatment plant were proposed to solve the problem of visual monitoring.The edge-cloud platform-based strategy was proposed with hybrid decision-making framework with mechanism model and intelligent model to solve cooperative control problem.Based on water production process,the models such as water supply and demand prediction,dosing optimization,pump group optimization,equipment preventive maintenance were established for process simulation and optimization.An integrated platform for drinking water treatment plant was developed,which verified the effectiveness of the proposed model and provided a certain reference for the realization of digital twin-based drinking water treatment plant.
Keywords:digital twin  drinking water treatment plant  operation and maintenance  cloud-edge coordination  mechanism model  intelligent model
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