CN111340948A - 基于bim的净水厂运维系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于BIM的净水厂运维系统，该系统包括：物理管网层、传输感知层和三维展示层；所述物理管网层包括管道、水泵、阀门、水池等水处理设备/设施；所述传输感知层，用于通过检测设备对所述物理管网层中的水处理设备的生产数据进行检测；所述三维展示层，用于根据所述生产数据、净水厂的三维BIM模型、净水厂的设备资料以及净水厂的运营信息生成净水厂的虚拟数字运维模型，以根据所述虚拟数字运维模型对净水厂进行运维。本发明的基于BIM的净水厂运维系统能够辅助降低净水厂运行成本、提高净水厂生产效率和经济效益。

Description

基于BIM的净水厂运维系统

技术领域

本发明涉及净水厂领域，具体而言，涉及一种基于BIM的净水厂运维系统。

背景技术

我国水厂的建设经历了机械化、自动化、数字化这几个发展阶段，但是目前水厂信息化工作仍存在以下制约发展的瓶颈问题：基于纸面的生产数据记录，使净水厂的运维工作存在作业效率低、工作量大、作业数据难以利用等问题；缺乏标准化、信息化的作业流程和数据分析基础，数据利用率较低；以信息服务为主，主要满足日常管理需要，辅助决策类、统计分析类系统不足，不能有效满足生产决策、应急管理的需求；系统无法进行二次开发，信息碎片无法整合，无法实现数据的共享和深度挖掘。

在净水厂的运维阶段，原材料动力费、职工薪酬以及管理费用占运营公司成本的60％以上。在净水厂水处理工艺管理环节，也存在诸多痛点：加药系统中，混凝剂是全厂运行的主要物料开销，但其加注量也直接影响沉淀池的出水水质，目前投加量主要依据管理人员经验；滤池在运行一定时间后需要进行反冲洗，冲洗通常为水冲与气冲相结合，不合理的冲洗频率会浪费水电；消毒是保障饮用水安全的最后一道屏障，而氯气或次氯酸盐是常用的消毒药剂，投加量过少，水质安全难以保障，投加量过大，当水中含有较高的有机物及溴等消毒副产物前驱物时，消毒剂会与之反应生成具有致癌、致畸、致突变的消毒副产物，目前投加量主要依据经验，受主观因素的制约较大，往往会造成巨大的误差。

发明内容

本发明为了解决背景技术中上述技术问题中的至少一个，提出了一种基于BIM的净水厂运维系统。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于BIM的净水厂运维系统，该系统包括：物理管网层、传输感知层和三维展示层；

所述传输感知层，用于通过检测设备对所述物理管网层中的水处理设备的生产数据进行检测；

所述三维展示层，用于根据所述生产数据、净水厂的三维BIM模型、净水厂的设备资料以及净水厂的运营信息生成净水厂的虚拟数字运维模型，以根据所述虚拟数字运维模型对净水厂进行运维。

可选的，该系统还包括：数据管理层和自动控制层；

所述数据管理层，用于接收并储存所述生产数据，并根据预设的算法对所述生产数据进行分析和处理得到生产控制策略；

所述自动控制层，用于根据所述生产控制策略对所述物理管网层中的水处理设备进行控制。

可选的，所述生产数据包括：原水检测点水质数据；

所述数据管理层，用于对所述原水检测点水质数据进行分析，并在所述原水检测点水质数据出现异常时生成处理策略，所述处理策略包括：启动原水预处理、启动原水深度处理以及启动净水厂应急水源中的至少一种；

所述自动控制层，用于根据所述处理策略对相应的水处理设备进行控制。

可选的，所述生产数据包括：进水量、进水浊度、进水水温、进水pH值、沉淀池出水浊度以及沉淀池出水流量；

所述数据管理层，用于根据所述进水量、所述进水浊度、所述进水水温、所述进水pH值、所述沉淀池出水浊度、所述沉淀池出水流量以及预设的算法建立加药数学模型，并根据所述加药数学模型输出药剂投加策略；

所述自动控制层，用于根据所述药剂投加策略控制所述物理管网层中的药剂投放装置进行药剂投放。

可选的，所述生产数据包括：进水量、进水COD含量、进水氨氮含量以及清水池出口余氯；

所述数据管理层，用于根据所述进水量、所述进水COD含量、所述进水氨氮含量、所述清水池出口余氯以及预设的算法建立加氯数学模型，并根据所述加氯数学模型输出加氯策略；

所述自动控制层，用于根据所述加氯策略控制所述物理管网层中的加氯装置进行加氯。

可选的，所述生产数据包括：滤层水头损失量和滤层出水量；

所述数据管理层，用于根据所述滤层水头损失量和所述滤层出水量确定滤层阻塞程度，并在所述滤层阻塞程度大于预设值时输出反冲洗信号；

所述自动控制层，用于根据所述反冲洗信号开启所述物理管网层中的反冲洗装置。

可选的，该系统还包括：智慧应用层；所述智慧应用层包括：智慧设备模块；

所述智慧设备模块，用于通过物联网技术采集净水厂设备运行的基础数据，根据所述基础数据建立机械设备、电气设备、仪表设备、自控设备、试验设备的档案管理系统，并根据所述档案管理系统生成预见性维护计划以及预见性检修计划，以实现净水厂设备的智慧化管理。

可选的，所述智慧应用层还包括：智慧管理模块；

所述智慧管理模块，用于利用视频识别装置以及巡检机器人，对净水厂整个生产过程进行监视，并对计划外事件进行识别。

可选的，所述智慧应用层还包括：智慧仓储模块；

所述智慧仓储模块，用于根据净水厂当前生产计划和历史原材料供应采购数据生成制定采购计划。

可选的，所述智慧应用层还包括：智慧安防模块；

所述智慧安防模块，用于利用图像识别方法、智能门禁、警报探测器以及网络摄像头建立安保系统，以对净水厂中的员工进行识别和定位。

本发明的有益效果为：本发明实施例结合净水厂的三维BIM模型、净水厂的生产数据、净水厂的设备资料以及净水厂的运营信息生成净水厂的虚拟数字运维模型，使运维过程中的数据能够直观的进行展示。本发明实施例通过对生产运行数据的采集汇聚和存储分析，实时优化水处理工艺控制。本发明实施例的虚拟数字运维模型可以全面贯通设备设计、运行、检修、换件和报警等各类信息，通过该虚拟数字运维模型快速定位主要设备，查看重点设备的零部件信息及拆装操作指导，针对设备的运行信息优化预测设备生产和运行状态，辅助提高设备生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1是本发明实施例基于BIM的净水厂运维系统的示意图；

图2是本发明实施例智慧生产模块控制示意图；

图3是本发明实施例智慧设备模块控制示意图；

图4是本发明实施例依托BIM模型的三维数字化展示模块示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要说明的是，以下所使用的术语“单元”或者“模块”为可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图1是本发明实施例基于BIM的净水厂运维系统的示意图，如图1所示，本实施例的基于BIM的净水厂运维系统包括：物理管网层、传输感知层、自动控制层、数据管理层、智慧应用层和三维展示层。

物理管网层包括管道，水泵，阀门，水池等水处理设备及设施。

传输感知层包括传感设备、计量设备、在线仪表、检测设备、视频监控设备，传输感知层用于检测物理管网层的水泵数据、流量数据、水位数据、压力数据、药剂数据、水质数据等生产数据，并将生产数据传输到数据管理层。

自动化控制层，基于PLC控制单元，建立水厂的集散控制体系，实现水厂的自动化控制。

数据管理层，包括工业大数据平台及人工智能平台。

工业大数据平台，用于集中存储水厂生产运行所产生的各种数据，包括：实时生产数据、历史生产数据、生产业务数据、净水厂的三维BIM模型、净水厂的设备资料以及净水厂的运营信息等。工业大数据平台包含数据库服务器，数据库服务器用于基于以上数据，进行数据汇集、数据修改、数据建模、数据挖掘和数据应用等处理。

人工智能平台，依托智能分析服务器，对工业大数据平台处理后的数据进行分析和预测，通过基于机器学习库和深度学习框架，建立高级智能算法，搭建水厂的知识图谱和神经网络结构。高级智能算法包括模糊集方法、统计分析方法、决策树、遗传算法、神经网络算法等。人工智能平台的分析结果反馈于智慧应用层的相应模块，供管理人员决策。

智慧应用层包括智慧生产模块、智慧设备模块、智慧管理模块、智慧仓储模块、智慧办公模块以及智慧安防应用模块。

智慧生产模块，用于控制范围应包括原(取)水、混凝沉淀、加药及消毒、过滤、排泥水和污泥处理、送(配)水等工艺系统。当原水水质较差时，还可添加预处理工艺及臭氧活性炭深度处理、膜处理等深度处理工艺。原(取)水应配置浊度仪和pH计(含水温)。可依据原水水质情况，选择监测电导率仪、盐度计、溶解氧计、氨氮仪、重金属检测仪、叶绿素等在线水质分析仪表或具有多种功能的综合分析监测装置。净配水厂出厂水应配置pH计、高精度浊度仪和余氯仪。宜配置颗粒计数仪、氨氮仪等在线水质仪表。送(配)水泵吸水口应配置真空/压力变送器，出水口配置压力变送器，单泵出水流量计。主要的输配水管道上应配置流量计。可选用电磁或超声波流量计，监测瞬时流量和总累计流量。机电设备运行应监视运行状态、故障信号、电流、电压、电功率(有功功率、无功功率和视在功率)、变频器运行频率和阀门(或行走设备)的位置等工况。功率较大的水泵机组应监测电机定子绕组及其前后轴承和水泵前后轴承温升。宜对重要的水泵机组进行振动监测，配套的振动监测设备应提供数字通信接口。水厂出水总管处应配置压力变送器。吸水井、清水池和滤池等处应配置液位计。水厂生产设备、传感设备、计量设备、在线水质检测设备等实时参数传输至核心交换机，数据库服务器，智能分析服务器，分析结果反馈于水厂生产设备，对水厂生产工艺进行优化控制。

智慧生产模块具体实施如下：

1.取水系统

如图2所示，智慧生产模块提取通过传输感知层中的在线水质检测设备检测的原水检测点水质数据，并传输至数据管理层(核心交换机、数据库服务器和智能分析服务器)，数据管理层的智能分析服务器能够对水质参数进行分比对，水质异常时弹出报警画面和声音提示；同时预判污染原水到厂时间，并提示最优的应急处理方法，启动部分预处理或深度处理；当水质参数超出预设安全范围时，可以启动水厂应急水源或备用水源，同时将相关信息通过短信方式发送至管理人员。

2.加药系统

如图2所示，智慧生产模块提取通过传输感知层中的传感设备和计量设备检测到的进水量、进水浊度、进水水温、进水pH值、沉淀池出水浊度以及沉淀池出水流量等参数至数据管理层(核心交换机、数据库服务器和智能分析服务器)，数据管理层的智能分析服务器通过高级智能算法处理并分析加药数据，建立加药数学模型。同时，在水源取水口建立混凝实验平台，实验数据与生产数据实时交换对比，不断修正加药数学模型，进而根据加药数学模型输出药剂投加策略，控制药剂投加量在最优范围。

3.加氯系统

如图2所示，智慧生产模块提取通过传输感知层中的传感设备和计量设备检测到的进水量、进水COD含量、进水氨氮含量以及清水池出口余氯等参数至数据管理层(核心交换机、数据库服务器和智能分析服务器)，数据管理层的智能分析服务器通过高级智能算法处理并分析加氯数据，利用多模型结构克服扰动、时延对系统的影响，建立加氯数学模型，同时考虑处理水短期需氯量和长期需氯量，提高投加精度。实施仿真结果与实际过程数据对比，不断修正投加量，最终实现最佳投加效果。

动态需氯量模型仿真计算如下式：

其中，X0为处理水需氯量(短期长期之和)，单位mg/L；

Y为短期需氯量，通过实验在线测定，单位mg/L；

t为快速反应和慢速反应阶段氯与处理水接触总时间，单位h；

t0为快速反应阶段氯与处理水接触时间，单位h；

X为所需有效氯浓度，单位mg/L；

k为一级反应动力学常数，单位h-1。

4.滤池

智慧生产模块提取通过传输感知层中的传感设备和计量设备检测到的滤层水头损失量及滤层出水量等参数至数据管理层(核心交换机、数据库服务器和智能分析服务器)，数据管理层的智能分析服务器建立滤层过滤模型，基于当前参数判断滤层阻塞程度，当阻塞程度大于设定值时，开启反冲洗程序，动态调整冲洗周期，避免不必要的定期冲洗，节水节电。

5.二级泵房

智慧生产模块提取通过传输感知层中的传感设备和计量设备检测到的清水池液位、水泵流量等参数至数据管理层(核心交换机、数据库服务器和智能分析服务器)，数据管理层的智能分析服务器建立水泵控制模型。净水厂根据需求向管网供水，在一天的24小时之内用水量存在几个高峰期和低谷期，而电价也有峰谷电价之分。智慧生产模块利用清水池的调蓄功能合理调整取水流量，降低制水电位电价。根据生产实践，使清水池液位形成“马鞍型”，即在晚上保证制水量使清水池液位在早上的供水高峰前达到最高，之后先下降再回升，在晚高峰前再次达到较高水位，之后持续下降，并在0点时达到最低液位，0点后保持较高制水量使清水池水位在早高峰前达到最高。

智慧设备模块，包括设备台账管理模块、特种设备管理模块、设备运行管理模块、设备检修管理模块、设备故障管理模块及备品备件管理模块。如图3所示，智慧设备模块通过物联网技术采集设备运行的基础数据，建立机械、电气、仪表、自控、试验等设备档案管理系统、供应商信息系统、产品追溯系统和在线监测系统，并建立AI模型自动制定设备预见性维护、检修计划，实现设备的智慧化管理。智慧设备模块具体实施如下：

1.设备台账管理模块

设备台账包括设备的申购报告、批复文件、论证文件、投资文件、设计文件、招投标文件、采购合同、安装地点、验收报告等，以及设备的随机技术文件、说明书、图纸和设备的各种技术参数信息。

本发明实施例的设备台账管理模块具备将各类文本资料作为多媒体文件导入系统的能力。设备台账管理模块支持复合设备(成套设备)按系统结构进行管理，支持专业化管理。本发明通过将台账与设备动态信息相关联，可集成各种动态数据至设备台帐，具备设备生命周期全过程跟踪管理功能。

2.特种设备管理模块

特种设备包括依据国家相应法规要求进行强制注册和检验的设备，主要有计量器具、锅炉、压力容器、起重设备等。本发明根据各特种设备的强检周期，自动生成强检计划，并具备预警提示功能。

3.设备运行管理模块

设备运行管理模块用于对设备的运行、备用、维护、检修、故障、停用等工作状态进行完整记录。设备运行管理模块能够自动统计各种工作状态的机时，在线计算设备综合效率，并可通过表格、曲线、饼图、棒图等方式展现，自动提示维护、大修理或更新计划。

4.设备检修管理模块

设备检修管理模块用于计划检修、申报检修、故障检修、检修工单和审批、检修组织(部门或人员)、检修预案、安全措施、检修验收、检修费用、检修资源、检修统计、检修效果/部件更换记录归档等管理。可划分为日常维护性检修、预防性检修、强制检修(依据运行机时)、故障检修、大修等不同级别。系统应能够依据不同级别自动排序检修计划。设备检修管理模块针对不同设备建立相应的检修预案，并能够自动生成检修工单。

5.设备故障管理模块

设备故障管理模块用于建立设备故障知识库，设备故障管理模块具备设备故障诊断、分析、甄别功能，分析结果经过审核可导入故障知识库。设备故障管理模块具备设备故障预测、预警功能。

6.备品备件管理模块

备品备件管理模块用于管理包括合理的备品备件范围、内容和数量、备品备件的申请、库存、计划与采购、领用、使用情况、统计分析等。

智慧管理模块，利用视频识别、机器人等新一代IT技术，建立生产巡检系统、水质分析系统、应急处理系统等，监视整个生产过程，及时发现并处置计划外事件，达到全厂保质、保量、安全生产的目标。同时，可借助无人机进行电力巡线及厂内空旷地带巡检工作，借助机器人对水下设备及狭小空间、恶劣环境及有毒有害气体高危空间进行检查。

智慧仓储模块，包括生产药剂、试验药剂、沙料等生产原材料仓储管理系统、供应商信息系统、产品追溯系统等，根据生产计划和历年原材料供应采购大数据，自动制定采购计划，在确保原材料安全、可靠供应的前提下，做到少存储、零存储。生产药剂包括常规药剂及应急投加药剂。常规药剂包括：混凝剂、助凝剂、除藻剂、消毒剂；应急投加药剂包括：粉末活性炭、双氧水、高猛酸钾等。

智慧办公模块，包括内部通信、内网邮箱、短信等；信息发布、新闻中心、供水动态、信息查询、重要公告、党政工团、政策法规等各类专栏；公文管理、文档管理，收/发文管理、公文流转、审批/CA认证、电子印章、归档等；个人办公、协同办公和工作流程管理；日常事务处理，通讯录、备忘录、办公日程管理、办公用品、值班表、会议室管理、文件档案管理、专业应用系统链接、内部信息发布、内部综合信息查询/统计等；行政事务处理，人事管理、考勤管理、科技管理、基建管理、设备管理、后勤管理、会议安排等；网络视频会议及管理；通过企业外网门户发布相关供水服务信息；辅助办公：待办事项提醒、论坛、图书阅览室、图片、视频等；向城镇主管部门报告供水信息。

智慧安防模块，利用智能图像分析、智能门禁、警报探测器、网络摄像头等技术，建立全面、立体的安保系统，将水厂工作范围内的人员细化为工作、维护、清洁、检查、考察、参观等不同权限，通过云计算、无线覆盖、移动终端、人员识别、人员定位等技术手段，通过事先确定的路线和活动范围，规范人员的活动，并提供照明、通风空调以及说明、讲解、应急联络等服务，保证生产安全、人员安全。

如图4所示，本发明的三维展示层，包括信息集成交互、视觉化管理、三维体验功能。通过编码体系，将净水厂的三维BIM模型与实际的设计图纸、设备资料、生产数据、运营信息进行关联，并结合数字孪生技术，形成与现实净水厂相同的净水厂的虚拟数字运维模型，可以实现设备管网基础信息查询、设备管网反向定位、全流程生产管控、水厂综合信息展示、浸入式培训考核及应急演练仿真管理。三维展示层生成的净水厂的虚拟数字运维模型可以输出至电脑端、移动端及大屏端，便于根据净水厂的虚拟数字运维模型实时查阅净水厂的静态信息及动态信息。

在本发明实施例中，净水厂的三维BIM模型包含了完整的设计、建造和运营信息，可以按需对设备、管道等的基础资料进行查询，比如选中三维视图中的某个阀门，平台自动检索出该阀门的生产厂家、安装时间、备品备件等信息；同时可以对设备的信息进行更改和更新，比如增加一条检修记录，数据库会自动同步，保证平台信息的即时性和有效性。

除了基本的设备信息之外，在建立净水厂的虚拟数字运维模型时，还可以将设计、施工、安装过程中相关技术文档与工程实体关联，让相关的信息和资料都通过三维模型建立联系，避免工程资料的分散存储、查找不便。如图对某台水泵可一键索引其水泵基础设计图、水泵安装技术文档等。

如图4所示，本发明除了可以通过虚拟数字运维模型查询其中设备的设备信息外，也可以实现根据提供的一部分信息反向定位虚拟数字运维模型中的设备，从而查找更多的相关信息。比如通过提供的设备编码，可以快速定位该设备的空间位置，并即时切换视角。这为生产运行过程中的故障应急响应提供了技术基础。

如图4所示，本发明的虚拟数字运维模型能够实现工厂设备全方位数据整合、设备装配指导、设备巡检、设备监控与快速故障处理等功能。结合BIM技术，可以全面贯通设备设计、运行、检修、换件和报警等各类信息，通过三维数字化水厂平台快速定位主要设备，查看重点设备的零部件信息及拆装操作指导，针对设备的运行信息优化预测设备生产和运行状态，辅助提高设备生产效率。

本发明的虚拟数字运维模型以BIM模型为核心，可实现智能化设备巡检。操作人员通过平台提供的设备图纸提前了解巡检设备操作流程，通过移动设备接收工单并根据提示到预定地点对指定设备进行点检，通过移动终端查看设备运行数据和点检注意事项，人员位置、点检实绩均可记录进入系统，通过大数据平台对设备进行缺陷分析，优化点检计划。

本发明实施例的运维系统能够监控设备运行状态，迅速响应报警信息，定位报警位置，关联相应的图纸资料、操作手册和设备运行信息，帮助操作人员快速处理故障，并将处理过程记录入库，形成企业专家数据库。

本发明实施例的运维系统可以对外展示可以实现水厂全生命周期建设管理和展示(水厂的历史数据、规划数据、建设数据等)、水厂全流程展示(水厂各个工艺流程及生成数据)和水厂综合信息展示(生产信息、物流信息、能源信息、设备运行信息等)；应急调度可以实现跨部门的业务联动(生产、设备、能源等多业务的协同管控)、应急事故处理(应急事故安全预案、事故处理流程模拟)和生产影响分析(自动分析故障对生产的影响)。通过水厂综合展示平台，可以实现公司级、车间级的生产调度管控，实现多工艺流程快速协同，同时能够直观地展示各类重要运营数据，提高管控能力，实现少人化管理。

如图4所示，本发明的三维展示层可以结合AR和VR技术，通过数字孪生技术针对新入职员工、维修操作员工进行虚拟培训，协助用户在三维虚拟水厂中快速熟悉机旁操作，了解设备操作维护的知识要点，打造企业生产操作和设备运维的培训和虚拟考试平台，能够帮助企业传承优秀的操作经验，标准化培训业务流程，规范员工生产操作。

本发明的虚拟数字运维模型可以划分和标注不同的危险源类型、危险等级、危险区域和危险源位置，可以快速定位危险源及应急设施所在位置，模拟可能发生的生产危险事故，标注危险影响的范围，展示应急组织体系架构和相关负责人信息，关联相应应急预案文本，标注当前危险区域员工逃生路线，协助企业做好应急安全演练，提高员工的应急处理能力。在企业发生安全事故时，可以通过三维数字化水厂平台进行应急联动指挥，对相关部门和人员下达指令，提高事故处理效率，降低损失。

由以上描述可以看出，本发明提供一种基于BIM的净水厂运维系统，利用水厂BIM竣工模型作为辅助工程管理的工具和过程，本发明依靠一系列的软件采用协作的方式打造数字模型和归集工程信息，在工程各阶段有效收集、录入、分析、提取、修改、传递信息。BIM竣工模型能够实际反映工程实体的最终状态，以及包含全过程的信息记录，结合BIM的天然特性，发挥其三维体验、视觉化管理、信息集成交互三方面的优势。本发明智慧运维系统以物联网、云计算、大数据、人工智能、BIM等新一代信息技术为手段，实现生产、运行、维护、调度和服务等全方位、全过程各环节高度信息互通、反应快捷、管理有序。通过水厂设备的互联互通，实时感知、获取水厂运行状态；通过云计算提升整个水司及水厂的计算能力；通过最新的自动化控制技术提升水厂的自动化程度；实现海量生产运行数据的采集汇聚和存储分析；基于人工智能的机器学习能力，让水厂学会思考，更加智慧，优化水处理工艺控制，有效解决净水厂运维痛点，降低水厂运行成本，提高管理效率，获得更大的经济效益。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的部分模块或单元可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于BIM的净水厂运维系统，其特征在于，包括：物理管网层、传输感知层和三维展示层；

所述传输感知层，用于通过检测设备对所述物理管网层中的水处理设备的生产数据进行检测；

所述三维展示层，用于根据所述生产数据、净水厂的三维BIM模型、净水厂的设备资料以及净水厂的运营信息生成净水厂的虚拟数字运维模型，以根据所述虚拟数字运维模型对净水厂进行运维。

2.根据权利要求1所述的基于BIM的净水厂运维系统，其特征在于，还包括：数据管理层和自动控制层；

所述数据管理层，用于接收并储存所述生产数据，并根据预设的算法对所述生产数据进行分析和处理得到生产控制策略；

所述自动控制层，用于根据所述生产控制策略对所述物理管网层中的水处理设备进行控制。

3.根据权利要求2所述的基于BIM的净水厂运维系统，其特征在于，所述生产数据包括：原水检测点水质数据；

所述数据管理层，用于对所述原水检测点水质数据进行分析，并在所述原水检测点水质数据出现异常时生成处理策略，所述处理策略包括：启动原水预处理、启动原水深度处理以及启动净水厂应急水源中的至少一种；

所述自动控制层，用于根据所述处理策略对相应的水处理设备进行控制。

4.根据权利要求2所述的基于BIM的净水厂运维系统，其特征在于，所述生产数据包括：进水量、进水浊度、进水水温、进水pH值、沉淀池出水浊度以及沉淀池出水流量；

所述数据管理层，用于根据所述进水量、所述进水浊度、所述进水水温、所述进水pH值、所述沉淀池出水浊度、所述沉淀池出水流量以及预设的算法建立加药数学模型，并根据所述加药数学模型输出药剂投加策略；

所述自动控制层，用于根据所述药剂投加策略控制所述物理管网层中的药剂投放装置进行药剂投放。

5.根据权利要求2所述的基于BIM的净水厂运维系统，其特征在于，所述生产数据包括：进水量、进水COD含量、进水氨氮含量以及清水池出口余氯；

所述数据管理层，用于根据所述进水量、所述进水COD含量、所述进水氨氮含量、所述清水池出口余氯以及预设的算法建立加氯数学模型，并根据所述加氯数学模型输出加氯策略；

所述自动控制层，用于根据所述加氯策略控制所述物理管网层中的加氯装置进行加氯。

6.根据权利要求2所述的基于BIM的净水厂运维系统，其特征在于，所述生产数据包括：滤层水头损失量和滤层出水量；

所述数据管理层，用于根据所述滤层水头损失量和所述滤层出水量确定滤层阻塞程度，并在所述滤层阻塞程度大于预设值时输出反冲洗信号；

所述自动控制层，用于根据所述反冲洗信号开启所述物理管网层中的反冲洗装置。

7.根据权利要求1所述的基于BIM的净水厂运维系统，其特征在于，还包括：智慧应用层；所述智慧应用层包括：智慧设备模块；

所述智慧设备模块，用于通过物联网技术采集净水厂设备运行的基础数据，根据所述基础数据建立机械设备、电气设备、仪表设备、自控设备、试验设备的档案管理系统，并根据所述档案管理系统生成预见性维护计划以及预见性检修计划，以实现净水厂设备的智慧化管理。

8.根据权利要求7所述的基于BIM的净水厂运维系统，其特征在于，所述智慧应用层还包括：智慧管理模块；

所述智慧管理模块，用于利用视频识别装置以及巡检机器人，对净水厂整个生产过程进行监视，并对计划外事件进行识别。

9.根据权利要求7所述的基于BIM的净水厂运维系统，其特征在于，所述智慧应用层还包括：智慧仓储模块；

所述智慧仓储模块，用于根据净水厂当前生产计划和历史原材料供应采购数据生成制定采购计划。

10.根据权利要求7所述的基于BIM的净水厂运维系统，其特征在于，所述智慧应用层还包括：智慧安防模块；

所述智慧安防模块，用于利用图像识别方法、智能门禁、警报探测器以及网络摄像头建立安保系统，以对净水厂中的员工进行识别和定位。

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