智慧污水处理厂混合现实数字孪生系统

9月6日，生态环境专业人才实践能力提升发展研讨会在山东日照召开。会议由全国生态环保行业产教融合共同体、北控水务集团主办，全国生态环保行业产教融合共同体职业教育与人才培养专委会、北水教育承办，山东水利职业学院、北控水务集团青岛区域公司、协办，山东图灵锶软件有限公司技术支持，来自全国35所院校的教师代表和北控水务集团相关部门、大区及区域公司代表共90余人出席会议。
 

智慧污水处理厂混合现实数字孪生系统是一种结合了实际物理设备与虚拟仿真技术的先进教学装备，是参照典型污水处理厂处AAO艺进行设计布局，这些模型按照实际比例缩小制作，能够直观地展示工艺的流程和设备结构。

一、半实物仿真工厂的构成

1、物理设备部分：粗格栅、细格栅、钟式沉砂池、初沉池、AAO（厌氧池、缺氧池、好氧池）、二沉池、V型滤池、紫外消毒池、均质池、污泥浓缩池、配泥井、二次提升池等和泵管阀等组成，配备了传感器和执行器，用于监测和控制工艺参数，如CODcr、BOD、SS、ST、溶解氧浓度等。

2、虚拟仿真部分：工艺控制DCS系统，通过数学模型对 AAO工艺进行精确模拟，MR混合现实系统对污水能够实时显示工艺运行状态和参数变化。

二、功能与优势

1、教学功能

为学生提供直观的“虚实结合”模拟操作，帮助他们更好地理解 AAO 工艺的原理和操作。

可以进行实验教学，让学生通过实际操作和调整参数，观察工艺效果，提高实践能力。方便进行重复性开车，提高教学效率和数据准确性

2、优势

安全性高，避免了实际污水处理厂中可能存在的安全风险。

成本低，相比建设实际的污水处理厂，半实物仿真工厂的建设和运行成本更低。

灵活性强，可以根据教学和科研的需要进行定制和扩展。

总之，AAO 工艺半实物仿真工厂是一种具有重要应用价值的教学和科研工具，它能够提高教学质量，促进科研创新，为污水处理行业人才培养做出贡献。

三、数字孪生的概念

在工业 4.0 的时代浪潮中，污水处理工厂也朝着智能化和数字化方向进行发展，数字孪生成为了一项具有变革性意义的关键技术。

数字孪生是指充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。简单来说，就是为现实世界中的物理对象创建一个数字化的 “双胞胎”。
 

四、数字孪生在污水处理厂的应用场景

1、生产调度与管理

2、安全管理与应急响应

3、工艺优化与控制

4、设备监控与维护

五、数字孪生的效果

利用数字孪生模型的实时反馈功能，可以对污水处理过程进行精确控制，确保工艺参数始终处于最佳状态，减少能源消耗和化学药剂的使用量。

1、提高运营效率

2、提高管理水平

3、增强安全保障

4、推动创新发展