案例推荐 | 武汉市江夏区清水入江项目智慧排水管控平台中国市政工程中南设计研究总院有限公司）

前言

习近平总书记多次就互联网、大数据的发展及信息技术与行业融合，促进行业现代化做出重要指示。党的十九届四中全会就推进国家治理体系和治理能力现代化提出新的要求，并作出了一系列重大战略部署。“智慧水环境”是响应国家治理体系和治理能力现代化要求的重要举措，是水环境行业现代化发展的必由之路。近年来，部分地区在优化水环境治理体系和提升治理能力现代化方面取得积极成效，具有代表性、开创性和示范性的“智慧型水环境”案例成功实施，为智慧水环境领域发展奠定了基础。

为进一步推动行业的技术进步，满足市场对先进技术的需求，促进智慧水环境行业优秀成果交流共享。中华环保联合会通过广泛动员和征集，向行业甄选一批创新应用案例和典型解决方案，共收集“智慧水环境”相关技术156项，邀请行业专家评审，遴选出100项理念先进，技术、经济可行，工程应用效果良好，可复制可推广性强的代表性技术，形成了《智慧水环境创新应用案例推荐目录》（以下简称《目录》）。

《目录》主要涵盖智慧供水、智慧排水、城市水环境智慧管控、水资源智慧管控、水环境智慧监测、智慧节水、智慧治水等七个领域。各项技术都在相关示范工程中进行了应用，并通过实际工程得到了推广，可参考、可借鉴性较强。

《目录》中各项案例主要分为技术原理、适用范围、解决的管理（技术）难点、创新及亮点、效益评价（经济、社会）、推广前景及获奖情况等方面。由于编制时间有限，未对各项技术的技术、经济指标和实际运行情况进行现场核实。

希望本《目录》能够进一步推动智慧水环境治理行业发展和进步，并为有关管理部门、企业在智慧水环境治理工作中提供帮助。《目录》可在中华环保联合会水环境治理专业委员会官网查询、浏览，索取电话010-51651268。

《目录》入选结果已于2023年6月16日在南京举办的“2023智慧水环境管理与技术创新论坛暨第四届给排水管网管理与运维大会”期间公布。

武汉市江夏区清水入江项目智慧排水管控平台

(中国市政工程中南设计研究总院有限公司 SMW2023NT0007)

案例基本情况介绍

武汉市江夏清水入江项目是为了系统性解决江夏区水系统存在的水污染问题、排水防涝问题、水体黑臭问题，保护区域内湖泊及河流港渠水质，实现水清岸绿、环境优美的目标，促进区域经济社会可持续发展，而采用厂网河湖岸一体化建管模式实施的项目，项目总投资 51 亿，由中信清水入江公司负责建设。针对该项目特点，中国市政工程中南设计研究总院有限公司于 2018 年 6 月至 2020 年 9 月开发完成智慧排水管控平台，该平台包括智慧污水厂管控平台及智慧排水管网管控平台两部分，实现对项目的整体智慧化管控。

解决方案介绍-技术原理

(1) 智慧污水厂管控平台部分。以中信清水入江公司江夏污水处理厂为研究对象，对污水厂运行管理中普遍存在的问题进行研究，基于物联网、大数据、云计算、BIM、人工智能等新一代信息技术，研究污水厂智慧水务关键技术，构建智慧污水厂管控平台，实现污水厂多源信息融合。

(2) 智慧排水管网管控平台部分。以中信清水入江公司清水入江项目排水管理对象为研究对象，针对排水管网、泵站、污水厂、调蓄池、排水口、湖泊等管理对象，以 CIM 与数字孪生为基础，融合云计算、大数据、物联网、人工智能、移动互联网、VR/AR 等新一代技术并结合水力、水质模型，实现排水建筑与设备数字化、运行工况在线化、调度管控智能化，建立起全方位、多维度、立体化的“智慧排水一张图”，旨在提供智慧排水管网管控服务。

适用范围

本项目中研发完成的智慧排水管控平台适用于任何排水系统的智慧化管控需求。

解决的管理（技术）难点

· 大量依靠人工经验进行曝气、加药调节方式，导致能耗、资源消耗高。

· 数据个体分散的、意义薄弱，未进行有效集合，存在信息孤岛问题。

· 未开展污水厂、泵站、管网BIM模型的轻量化处理、渲染展示及分析。

· 缺少针对厂站网湖的联合调度管控。

技术创新性及亮点

(1) 构建污水厂中枢系统。利用中国市政工程中南设计研究总院有限公司给排水知识库体系并结合机器学习方法、大数据挖掘对水务生产运行进行智慧化管理调度，全面提升水务整个生产过程的智慧化程度，做到自动、高效、低耗的生产控制。

(2)BIM 技术在污水厂运维中应用。将 BIM 技术深度应用到污水厂运维管理中，通过科学的归类方法和三维的人机界面，实现污水厂工艺的可视化展示，创造更多有价值的用户体验，提高污水厂运维管理品质。

(3) 提出一种多源信息融合方法。该方法可对水务实时运行信息、BIM 模型信息、日常运维信息、视频安防、GIS 数据等多源头、多元素的信息进行处理，实现数据深层次地融合。多源信息融合解决信息孤岛问题，实现了数据广泛互联与深层次地挖掘，为污水厂决策分析提供强有力的支撑，提升污水厂管控水平。

(4) 研发智能曝气。在国际水协（IWA）主推的 ASM 经典活性污泥数学模型基础上，通过建立基于大数据、采用“前馈 + 模型 + 反馈”的多因子曝气控制方式，以理论需氧量计算公式为核心，综合考虑入水水质及污水厂运行情况，动态、实时计算单位时间所需曝气量并进行精准调节，提高污水处理厂出水水质达标稳定性，实现节能降耗的目标。

(5) 研发智能加药除磷。以药剂投加量计算为核心，探讨进水水量、总磷、温度、pH 和出水总磷等参数间的相互联系，通过模型驱动与数据驱动的双引擎计算方法建立投药量在线计算模型，对除磷药剂投加过程中的相关设备采用智能化控制策略，实现除磷药剂投加系统的自动化、精细化、智能化运行，解决传统调节方式的滞后、波动问题，在保障出水达标的前提下，节约药剂

(6) 研发 CIM+GIS 引擎。自主研发基于 WebGL 的三维 GIS 引擎，支持城市级海量 BIM 模型的 GIS 展示，实现海量 BIM 与 IOT 实时多源异构数据一体化融合。

(7) 构建排水联合调度。通过采用芝加哥雨型法，结合当地实时降雨量，完成对降雨趋势的预测与模拟，并根据管网负荷能力、泵站提升能力和污水厂处理能力，通过管网水力模型对排水能力实时计算并结合人工智能算法制定对应的联合调度方案，确保排水系统的安全运行。

效益分析

智慧污水厂管控平台于 2019 年 3 月至今在江夏污水处理厂上线运行近 3 年。智慧曝气使得曝气所需的耗电量降低了 10 ～ 20%；智慧加药除磷使得污水厂 PAC 用药量减少 8 ～ 12%；多源信息融合使得污水厂的各项数据得到广泛互联与深层次地挖掘，使得污水厂运维水平极大提升的同时也能够减少一线操作人员的工作强度；污水厂中枢系统使得污水厂设备运行稳定性大大提升，确保了生产稳定、高效的运行。3 年累计为污水厂产生经济效益近 800 万元。智慧排水管网管控平台于 2020 年 10 月至今在江夏清水入江项目上线运行 1 年多， CIM+GIS 引擎使对管网进行了全方位、多维度、立体化的管控，管网整体管理效率大大提升；联合调度通过芝加哥雨型、实时降雨量的相结合完成对降雨趋势的预测与模拟，同时结合管网水力模型对排水能力实时计算并结合人工智能算法实现根据管网负荷能力、泵站提升能力、污水厂污水处理能力制定对应的联合预案调度，确保排水系统的安全运行。1 年多累计产生间接经济效益达到 300 余万元。

推广前景

智慧排水管控平台能够提供覆盖污水厂、泵站、排水管网、湖泊、河流、排水户等的标准化、精细化、科学化管理，同时满足快速部署使用的需求。

获奖情况

① 湖北省勘察设计协会 2019 年度湖北省工程勘察设计计算机软件推荐项目 一等设计水平；

② AEC 全球卓越 BIM 大赛 2020 最佳实践奖 第一名；

③ 中国勘察设计协会第十届创新杯 BIM 应用大赛市政水务与环境类 BIM 应用 第一名；

④ 中国勘察设计协会第十届创新杯 BIM 应用大赛拓展应用类 BIM 应用 第三名；

⑤ 中国图学学会第七届全国 BIM 大赛设计组优秀奖；

⑥ 湖北省勘察设计协会第五届 BIM 设计竞赛工业工程二等奖；

⑦ 工业与信息化部物联网关键技术与平台创新类、集成创新与融合应用类示范项目。

联系方式

电 话：027-82631888 转 81080

邮 箱：sjms1989@163.com

网 址：https://www.znszy.com.cn/

地 址：武汉市江岸区解放公园路 8 号