★智慧城市典型案例展示★
珠海前山水质净化厂智慧化改造项目
龙益兴 李统 周志锋
珠海水务科技有限公司
珠海市城市排水有限公司
上海昊沧系统控制技术有限责任公司
一、建设背景
党的二十大报告明确提出 “全面建设社会主义现代化国家” 的宏伟目标，《城镇水务 2035 年行业发展规划纲要》提出，到 2035 年基本建成安全、便民、高效、绿色、经济、智慧的现代化城镇水务体系。当前，水务行业正处于从“粗放式发展”到“高质量发展”、从“传统模式驱动”到“创新模式驱动”的深度变革期。
随着珠海市社会经济快速发展，珠海市城市排水有限公司业务规模持续扩大，部分水务设施长期高负荷运行状态，设施老化加快、运行风险上升等问题逐步显现，公司在生产组织、经营管理、服务保障等环节的管理压力难相应增加。同时，现有运营技术体系和管理手段仍需完善，精细化管理水平和生产安全保障能力有待进一步提升。
为适应城市发展需求和行业转型趋势，珠海市城市排水有限公司结合《珠海水控集团十四五科研发展规划》，将前山水质净化厂作为智慧水厂建设试点，通过智慧化升级改造，优化运行能耗、提高作业效率、提升管理水平，为公司后续规模化推进水质净化厂智慧化运营积累实践经验、形成建设标准。
二、建设内容
本项目以数据贯通、业务提效、安全强化为目标，遵循平台化整合、智能化升级、实战化导向的建设路径，构建“一个数字底座、两大工作平台、N个应用场景”的智慧水厂体系，全面提升水厂生产自动化、感知物联化、管控数字化、决策智能化水平，推动水厂运营由经验驱动向数据驱动转变。总体架构如图1所示。
图1 智慧水厂建设总体架构图
2.1 打造全域感知、实时映射的数字孪生底座
聚焦数据资源整合与共享，建设水厂统一数字孪生底座，实现生产运行全要素实时感知与跨系统数据互通。
2.1.1 全维度感知接入
集约化整合现有自控系统 PLC 数据、流量 / 水质 / 泥位等仪表数据，以及视频监控、门禁、设备状态监测等感知信息，实现生产关键数据实时采集。
2.1.2 跨系统数据打通
通过接口对接、数据中台搭建等方式，打通原有上位机、能源管理、设备管理等系统的数据通道，汇聚生产运行、设备状态、安全防范、能耗药耗、视频图像等多维度数据。
2.1.3 高精度数字孪生构建
将水厂构筑物、工艺管线、设备设施、仪表阀门等实体要素进行数字化建模，形成与物理水厂实时对应的数字孪生体，实现水厂运行状态集中展示。
图2
2.1.4 高性能技术支撑
系统采用微服务技术架构，具备高扩展、高安全、高性能、高可靠特性，时序数据库、Web端展示等性能指标可满足日常运行与智能应用的数据支撑要求。。
2.2 建成“一屏统揽、移动协同”的智能工作平台
围绕生产调度、设备运维、安全管控等核心业务，建设 PC 端 “一张图” 指挥大屏与移动端协同工作平台，实现管理指挥扁平化、现场作业移动化。
2.2.1 “一屏看尽”指挥大屏
作为水厂日常生产调度与应急指挥的 “智慧大脑”，深度融合多源数据，实现进出水水质、工艺参数、能耗药耗、视频监控等信息同屏展示与联动分析，厂级管理驾驶舱可展示进出水、过程监测、水量、用药、用电等关键指标，为生产调度与应急指挥提供支撑。指挥大屏如图3所示。
图3
2.2.2 移动端工作平台
集成生产看板、工艺查询、实时告警、巡检工单、设备维保等功能，现场人员可完成信息上报、任务接收、结果反馈，管理人员可实现远程查看与移动审批，推动核心业务流程线上化、闭环化。移动端应用如图4所示。
图4
2.3 聚焦关键业务，打造五大智慧应用场景
结合水厂生产运营实际需求，在工艺控制、设备管理、安全巡检等关键环节，建设五类标准化智慧应用场景。
2.3.1 工艺优化智能控制场景
基于数字孪生底座与实时运行数据，搭建智能控制模型，实现曝气、加药等工艺环节精准调节。项目实施中充分复用现有自控、仪表、网络资源，采取差异化改造策略，合理利用既有投资，探索出经济高效的水务智慧化升级路径。
2.3.2 设备全生命周期管理场景
建设设备管理中台，整合设备档案、运行数据、维护记录、故障信息，运用预测性维护算法，实现设备状态监测、故障隐患预警与维保工单自动生成，推动设备管理向主动预防方向优化。设备监测界面如图5所示。
图5
2.3.3 立体巡检与人员安全管控场景
整合人员定位、视频监控等手段，形成人工巡检与视频巡检相结合的巡防模式，支持人员位置追踪、电子围栏、SOS 报警、轨迹回放等功能，提升巡检效率与现场作业安全管理水平。
2.3.4 能耗药耗精益管控场景
通过智能配电系统与药耗监测模块，实现能耗、药耗的精细化实时监控与动态分析，结合生产工况优化资源调配，在保障出水水质稳定达标的前提下，实现资源消耗最小化，提升资源利用效率。能耗药耗仿真界面如图6所示。
图6
2.3.5 全流程线上化工单管理场景
将巡检、维修、保养、化验等工作纳入工单化管理，实现任务从发现、上报、分派、处理到核查、归档的全流程线上流转，配套台账、报表等管理功能，提升业务流程规范化水平。
三、创新亮点
3.1 机制创新：打通数据壁垒，构建一体化数字底座
通过统一规划和系统集成，整合自控、仪表、视频、门禁等多源异构数据，打通各业务系统数据通道，建成覆盖全厂的数字孪生底座，实现数据集中管理和共享共用，为跨系统协同和智能化应用提供基础条件。
3.2 模式创新：推动运营管理向数据驱动、智能决策转型
依托“数字底座+工作平台+应用场景”架构，优化水厂运营管理模式。工艺控制结合工艺机理与数据算法实现优化运行，运营管理通过大屏与移动端协同提升生产调度和应急处置效率，推动管理决策更加科学高效。
3.3 技术创新：融合数字孪生与智能算法，支撑精准管控
将数字孪生、工艺仿真、设备诊断等技术与水务生产运行相结合，在工艺优化、设备维护等方面形成技术支撑。通过智能控制模型实现节能降耗，通过在线监测与故障诊断提升设备管理水平，中台化架构便于功能迭代和业务扩展。
3.4 路径创新：坚持整合复用，推进集约化建设
项目充分利用厂区现有系统与设备资源，采取差异化改造方式，在保护既有投资的前提下，以模块化、渐进式方式推进建设，控制建设投入与周期，形成可复制的水厂智慧化改造实施路径。
3.5 应用创新：深化智能技术应用，提升管理与服务水平
引入 AI 助手等智能化工具，辅助日常运营、信息查询、流程提醒等工作；结合工艺仿真平台开展运行效果模拟、方案比选与碳足迹分析，丰富智慧化应用场景，提升水厂运行管理与绿色低碳运行水平。
四、推广价值
4.1 应用成效
项目实施后，在管理提升、节能降耗、安全保障等方面形成稳定成效。
管理效益方面，运营管理逐步向数据驱动转变，工艺运行稳定性与可控性提升；统一安防与多系统联动降低运行风险；业务流程线上化减少重复工作，人员工作效率与内部管理规范化水平得到改善。
经济效益方面，在出水水质稳定达标的前提下，工艺优化与智能管控带动曝气等关键环节电耗下降；设备预测性维护减少非计划停机，提升生产连续性；能耗药耗精细化管理有助于优化资源配置，降低综合运行成本。
社会效益方面，项目提升了污水处理设施运行保障能力，为区域水环境质量改善和城市水安全提供支撑；完善的设备管理与安全防控体系，降低生产安全风险，保障设施稳定运行。作为环境教育基地与标杆污水厂，智慧化建设成果为城市基础设施智慧化建设提供实践参考。
4.2 推广价值
本项目形成的技术方案、实施路径与管理模式，具备行业通用性与推广条件。
技术架构开放通用，适配范围广。采用模块化、开放式架构，对特定软硬件依赖度较低，可适配不同规模、不同工艺类型的水质净化厂，支持多厂集约化、一体化管理，具备行业复制推广条件。
实施路径务实经济，落地性较强。坚持整合复用、迭代建设的集约化思路，最大限度保护既有投资，建设周期与成本可控，核心节能降耗与智能管控模块见效稳定，可为水务企业智慧化改造提供可行路径。
管理模式贴合行业趋势，助力高质量发展。项目形成的集约化管控、跨系统协同、线上化运营模式，契合水务行业厂网一体化、区域化集控发展方向，有助于推动企业管理模式升级与运行效率提升。
示范效应清晰，带动行业实践。作为地埋式污水处理厂智慧化建设试点，项目在自动化改造、工艺优化、综合管理、安全防控等方面的全流程经验，可为政府决策、行业标准完善提供参考，同时带动本地水务智能化产业发展与人才培养，促进水务智慧化生态建设。
END
编辑：于菲菲
初审：李 萍
审核：李 洁
