我们可以从水行业首个数字孪生中学到什么？

数字孪生在全球水行业的应用是一个热门话题，很高兴看到这些创新工具的好处得到了更广泛的认可-无论是优化运营绩效还是促进知识传播。水行业开始意识到积极使用数字孪生可以从现有数据中获得更多的价值，无论是对运营还是管理。

著名咨询公司Jacobs与新加坡国家水务局（PUB）合作，开展行业首个整个污水处理厂的数字孪生项目，当时为樟宜新生水厂（WRP）开发了一个整体模拟模型。尽管行业对水和污水处理厂运营系统和流程的实时控制感兴趣，但以前没有涵盖所有运营方面的模拟模型。

Jacobs与PUB在樟宜数字孪生方面的开创性工作在IWA 2022世界水大会上获得了项目创新奖(Project Innovation Awards)。

Jacobs为樟宜再生水厂开发的集成模型将实验室和来自监控控制和数据采集（SCADA）系统的自动实时数据输入与软件模拟包（Replica™和Sumo™）结合起来，将水力、流程、控制和数据分析集成到一个平台中。由此产生的数字孪生能够复制工厂运营并实时预测未来绩效。

该项目的目标是为PUB和樟宜新生水厂提供使用动态模拟模型探索和模拟各种运营条件的能力，以提高水质、进行情景规划和改善操作员培训。

该模型的预测建模能力还可以在每小时间隔内预先警告操作员，未来五天内可能出现的过程偏差，从而更好地保证最终水产品始终具有高质量。此外，该模型通过机器学习在定义范围内，不断调整其校准以匹配工厂观察到的绩效。这使得仿真与实际操作相关，而不需要员工不断干预。

由于数字孪生可以独立于实际系统运行，因此它可以作为操作员培训的平台，具有自动定制场景，促进新员工的知识学习和传播。随着新加坡未来劳动力日益的老龄化，有必要捕获污水处理和水厂运营领域专业知识。使用一个旨在复制实际控制和水力学的工具，在安全环境中基于物理、化学和生物反应的实际科学原理预测可能的结果，对实现这一目标至关重要。

樟宜新生水厂数字孪生代表着全球水行业的重要里程碑，特别是因为它被应用于世界上最大、最复杂的水再生厂之一。污水处理厂比较难以操作和模拟，因为生物过程对进水污水水质变化更敏感，并且过程紊乱通常需要多天才能恢复。然而，数字孪生促进了设施洞察力和优化，并降低了紊乱风险，使得工厂操作人员更容易保障运营质量。

PUB 再生水部门主任Yong Wei Hin先生分享了他对樟宜数字孪生获得项目创新奖的看法：

“像许多公用事业一样，新加坡面临着日益增长的用水需求以及气候变化对我们水资源造成的影响，例如更强烈的降雨、更长的干旱时间等。我们通过拥抱数字化并采用新技术来适应这种情况，这些技术可以优化我们的运营能力并增强韧性。”  Yong先生说：“樟宜新生水厂的数字孪生就是这样一项举措。它是一个具有预测能力的工厂模拟模型，可用于测试运营变化、改善操作人员培训等。我们非常感谢这个PIA奖项，它将鼓励我们继续利用智能技术，使PUB成为未来的智能公用事业。”

随着全球水行业数字转型加速，预计会有更多水和污水公用事业转向数字孪生，在樟宜新生水厂上的成功应用，可以成为行业的基础蓝图。