我們可以從水行業(yè)首個(gè)數(shù)字孿生中學(xué)到什么？
摘要:數(shù)字孿生在全球水行業(yè)的應(yīng)用是一個(gè)熱門話題，很高興看到這些創(chuàng)新工具的好處得到了更廣泛的認(rèn)可-無(wú)論是優(yōu)化運(yùn)營(yíng)績(jī)效還是促進(jìn)知識(shí)傳播。水行業(yè)開始意識(shí)到積極使用數(shù)字孿生可以從現(xiàn)有數(shù)據(jù)中獲得更多的價(jià)值，無(wú)論是對(duì)運(yùn)營(yíng)還是管理。
數(shù)字孿生在全球水行業(yè)的應(yīng)用是一個(gè)熱門話題，很高興看到這些創(chuàng)新工具的好處得到了更廣泛的認(rèn)可-無(wú)論是優(yōu)化運(yùn)營(yíng)績(jī)效還是促進(jìn)知識(shí)傳播。水行業(yè)開始意識(shí)到積極使用數(shù)字孿生可以從現(xiàn)有數(shù)據(jù)中獲得更多的價(jià)值，無(wú)論是對(duì)運(yùn)營(yíng)還是管理。 著名咨詢公司Jacobs與新加坡國(guó)家水務(wù)局（PUB）合作，開展行業(yè)首個(gè)整個(gè)污水處理廠的數(shù)字孿生項(xiàng)目，當(dāng)時(shí)為樟宜新生水廠（WRP）開發(fā)了一個(gè)整體模擬模型。盡管行業(yè)對(duì)水和污水處理廠運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)和流程的實(shí)時(shí)控制感興趣，但以前沒有涵蓋所有運(yùn)營(yíng)方面的模擬模型。
Jacobs與PUB在樟宜數(shù)字孿生方面的開創(chuàng)性工作在IWA 2022世界水大會(huì)上獲得了項(xiàng)目創(chuàng)新獎(jiǎng)(Project Innovation Awards)。
Jacobs為樟宜再生水廠開發(fā)的集成模型將實(shí)驗(yàn)室和來(lái)自監(jiān)控控制和數(shù)據(jù)采集（SCADA）系統(tǒng)的自動(dòng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)輸入與軟件模擬包（Replica™和Sumo™）結(jié)合起來(lái)，將水力、流程、控制和數(shù)據(jù)分析集成到一個(gè)平臺(tái)中。由此產(chǎn)生的數(shù)字孿生能夠復(fù)制工廠運(yùn)營(yíng)并實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)未來(lái)績(jī)效。 該項(xiàng)目的目標(biāo)是為PUB和樟宜新生水廠提供使用動(dòng)態(tài)模擬模型探索和模擬各種運(yùn)營(yíng)條件的能力，以提高水質(zhì)、進(jìn)行情景規(guī)劃和改善操作員培訓(xùn)。 該模型的預(yù)測(cè)建模能力還可以在每小時(shí)間隔內(nèi)預(yù)先警告操作員，未來(lái)五天內(nèi)可能出現(xiàn)的過程偏差，從而更好地保證最終水產(chǎn)品始終具有高質(zhì)量。此外，該模型通過機(jī)器學(xué)習(xí)在定義范圍內(nèi)，不斷調(diào)整其校準(zhǔn)以匹配工廠觀察到的績(jī)效。這使得仿真與實(shí)際操作相關(guān)，而不需要員工不斷干預(yù)。 由于數(shù)字孿生可以獨(dú)立于實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行，因此它可以作為操作員培訓(xùn)的平臺(tái)，具有自動(dòng)定制場(chǎng)景，促進(jìn)新員工的知識(shí)學(xué)習(xí)和傳播。隨著新加坡未來(lái)勞動(dòng)力日益的老齡化，有必要捕獲污水處理和水廠運(yùn)營(yíng)領(lǐng)域?qū)I(yè)知識(shí)。使用一個(gè)旨在復(fù)制實(shí)際控制和水力學(xué)的工具，在安全環(huán)境中基于物理、化學(xué)和生物反應(yīng)的實(shí)際科學(xué)原理預(yù)測(cè)可能的結(jié)果，對(duì)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)至關(guān)重要。 樟宜新生水廠數(shù)字孿生代表著全球水行業(yè)的重要里程碑，特別是因?yàn)樗粦?yīng)用于世界上最大、最復(fù)雜的水再生廠之一。污水處理廠比較難以操作和模擬，因?yàn)樯镞^程對(duì)進(jìn)水污水水質(zhì)變化更敏感，并且過程紊亂通常需要多天才能恢復(fù)。然而，數(shù)字孿生促進(jìn)了設(shè)施洞察力和優(yōu)化，并降低了紊亂風(fēng)險(xiǎn)，使得工廠操作人員更容易保障運(yùn)營(yíng)質(zhì)量。 PUB 再生水部門主任Yong Wei Hin先生分享了他對(duì)樟宜數(shù)字孿生獲得項(xiàng)目創(chuàng)新獎(jiǎng)的看法： “像許多公用事業(yè)一樣，新加坡面臨著日益增長(zhǎng)的用水需求以及氣候變化對(duì)我們水資源造成的影響，例如更強(qiáng)烈的降雨、更長(zhǎng)的干旱時(shí)間等。我們通過擁抱數(shù)字化并采用新技術(shù)來(lái)適應(yīng)這種情況，這些技術(shù)可以優(yōu)化我們的運(yùn)營(yíng)能力并增強(qiáng)韌性。” Yong先生說：“樟宜新生水廠的數(shù)字孿生就是這樣一項(xiàng)舉措。它是一個(gè)具有預(yù)測(cè)能力的工廠模擬模型，可用于測(cè)試運(yùn)營(yíng)變化、改善操作人員培訓(xùn)等。我們非常感謝這個(gè)PIA獎(jiǎng)項(xiàng)，它將鼓勵(lì)我們繼續(xù)利用智能技術(shù)，使PUB成為未來(lái)的智能公用事業(yè)。” 隨著全球水行業(yè)數(shù)字轉(zhuǎn)型加速，預(yù)計(jì)會(huì)有更多水和污水公用事業(yè)轉(zhuǎn)向數(shù)字孿生，在樟宜新生水廠上的成功應(yīng)用，可以成為行業(yè)的基礎(chǔ)藍(lán)圖。
