上海敢創科技基于 20 + 同類項目經驗和自主研發的 IGC 智慧水務系統 (IGC?IWRS),推出 "1 平臺 + 6 中心 + 3 體系"的污水處理廠自動化解決方案,核心思路為"數字孿生底座 + AI 算法驅動 + 區塊鏈增信",目標實現水質達標率≥99.5%、綜合能耗降 12%-30%、少人值守 三大核心價值,支持快速交付 (最快 45 天上線) 與 SaaS 訂閱模式,降低一次性投資約 50%。
一、總體架構:1 平臺 + 6 中心 + 3 體系
層級 | 核心組件 | 關鍵能力 |
1 朵水務專有云 | 敢創自主 PaaS 平臺 (多租戶 + 微服務 + 容器化) | 集團級 "廠 - 站 - 網" 數據匯聚,支持 SaaS 訂閱 |
6 大業務中心 | 智能生產調度 / 設備健康管理 / 水質安全預警 / 能源碳排管理 / 運維工單 / 三維可視化 | 覆蓋生產、運維、管理全流程,AI 驅動決策 |
3 大保障體系 | 標準體系 (4 份企業標準)/ 安全體系 (等保 2.0 三級 + 國密)/ 商業體系 (OPEX 模式) | 確保系統合規、安全、經濟可行 |
二、核心技術路線:從感知到決策的全鏈路自動化
1. 數據采集層:全流程感知,秒級響應
OPC UA+MQTT 雙協議:1000 + 測點秒級入庫,邊緣計算節點 < 50ms 本地閉環
全參數監測:COD、氨氮、TP、pH、溶解氧、流量、液位等關鍵指標實時采集
邊緣智能:泵房工控機內置輕量 AI 模型,就地識別異常并自動停機,減少云端壓力
2. 模型計算層:AI + 機理雙驅動,精準控制
模型類型 | 核心應用 | 量化效果 |
機理模型 | ASM2d+CFD + 水力負荷模型 | 精準模擬生化反應過程 |
AI 模型 | LSTM 水質預測 (5min 超標報警)、隨機森林加藥量 (省 20%-40%)、MPC 曝氣優化 (省電 15%) | 智能應對水質波動,節能降耗 |
知識圖譜 | 老師傅經驗規則庫,故障診斷與培訓 | 快速復用行業經驗,降低新人上手門檻 |
3. 控制執行層:即插即用,無需停產改造
AI 外掛模組:在現有 PLC 基礎上增加即插即用模塊,通過 Modbus/TCP 回寫設定值
全設備自動控制:水泵 / 風機 / 加藥 / 污泥處理設備遠程 / 自動控制,減少人工干預
抗沖擊自適應:進水水質突變時 10 秒內切換控制模式,自動調整工藝參數
4. 可視化層:數字孿生,雙向交互
BIM+GIS + 實時數據融合:WebGL 三維引擎,支持 VR 漫游、手機 AR 巡檢
領導駕駛艙:一屏展示 KPI、碳排、成本、合規四張核心報表
SCADA 可視化:WebGIS 實現全廠工藝流程圖、設備狀態、水質參數集中展示

三、核心自動化功能模塊詳解
1. 智能生產自動化系統
精準曝氣控制:基于溶解氧、污泥濃度及負荷變化,AI 動態調節風機轉速與曝氣時長,曝氣電耗降 15%
智能加藥系統:前饋 + 模型 + 反饋三模式結合,PAC 節省 20%、碳源節省 15%,出水穩定達標
污泥處理優化:自動調整回流比與排泥量,提升生化反應效率,降低污泥處置成本
泵站變頻聯控:多泵組智能調度,避免空轉,延長設備壽命,節能 10%-20%
2. 數字孿生與仿真模擬
虛實映射:實時同步設備運行、水質參數及生化反應動態,支持工藝優化模擬與故障預演
應急方案驗證:虛擬環境測試極端工況應對策略,提升系統抗風險能力
遠程運維:通過數字孿生體遠程診斷設備故障,減少現場巡檢頻次 30%
3. 設備健康管理與預測性維護
三合一監測:振動 + 溫度 + 電流實時采集,AI 算法預測故障,減少非計劃停機
工單閉環:設備異常自動生成工單,APP 派單→處理→驗收→考核全流程數字化
全生命周期管理:記錄設備采購 - 安裝 - 運維 - 報廢全過程,優化資產配置
4. 水質安全與合規保障
LSTM 水質預測:提前 24 小時預測出水水質,5 分鐘內超標報警,響應時間 < 5min
區塊鏈存證:出水 COD、NH3-N 等關鍵指標實時上鏈,防篡改,滿足環保督查 "數據不可抵賴" 要求
碳排雙控:自動生成 "噸水電耗、噸水碳排" 指標,可直接對接上海碳交易平臺
5. 無人值守與智能安防
機器人巡檢:防爆軌道式機器人 + 無人機替代人工夜班,覆蓋危險區域
AI 視頻識別:安全帽 / 煙火 / 非法闖入檢測,聯動廣播驅離,保障廠區安全
電子圍欄 + 人臉識別:確保 "零接觸" 操作,符合防疫要求,提升管理效率
四、實施路徑與交付保障
1. 快速實施步驟 (合同簽訂后 6 個月完成)
階段 | 時間 | 核心工作 |
現狀診斷 | 2 周 | 工藝段走訪、儀表校驗、數據質量評估 |
方案設計 | 3 周 | 出具《可研 + 初設 + 安全評估》三冊 |
硬件安裝 | 4 周 | 傳感器、網絡、邊緣網關、預制式機房部署 |
軟件部署 | 3 周 | 云端租戶開通、數字孿生建模、AI 模型訓練 |
聯調試運行 | 6 周 | 單系統→聯合→72h 連續水質考核 |
正式上線 | 2 周 | 操作培訓、運維手冊、質保移交 |
2. 交付界面
甲方提供:廠區工藝圖紙、現有 PLC 點位表、進出水 24h 歷史數據 (≥1 年)
敢創交付:硬件 (含安裝)、軟件 (含 License)、數字孿生模型、AI 算法包、運維培訓、一年質保
3. 商業與服務模式
靈活付費:支持 "硬件租賃 + 軟件訂閱 + 服務托管"OPEX 模式,減輕資本壓力
7×24 遠程運維:實時監控系統運行,快速響應故障,降低運維成本
定期升級:持續優化 AI 算法與功能模塊,確保系統長期競爭力
五、方案核心優勢與預期效益
核心優勢
1、自主知識產權:IGC 平臺擁有完全自主知識產權,WebGIS 基礎平臺積累十八年行業經驗
2、一體化設計:整合生產、運維、管理全流程,避免信息孤島,提升協同效率 50%+
3、低改造成本:即插即用模組無需停產改造,預制式交付縮短工期 60%
4、專精特新認證:2022 年獲上海市 "專精特新" 企業認定,技術實力有保障
預期效益 (以 30 萬噸 / 日規模為例)
指標 | 量化效果 | 價值說明 |
水質達標率 | ≥99.5% | 超標事件響應 < 5min,降低環保處罰風險 |
能耗降低 | 曝氣電耗降 15%,總電耗降 12% | 年節省電費約 200 萬元 |
藥耗降低 | PAC 省 20%,碳源省 15% | 年節省藥劑費約 120 萬元 |
人工優化 | 巡檢工作量減 30%,值班由 "5 班 4 倒" 縮至 "2 班 + 無人夜班" | 年節省人工成本約 80 萬元 |
碳減排 | 年減排約 1800t CO? | 可形成碳資產約 18 萬元 (按 100 元 /t 計) |
六、適用場景與實施建議
新建污水廠:全流程自動化設計,預留 AI 與數字孿生接口,一步到位實現智慧化運營
現有污水廠改造:采用 "AI 外掛 + 即插即用傳感器 + 預制機房" 方案,45 天內完成主體功能上線,無需停產
集團化管理:通過水務專有云實現多廠數據集中管控,統一調度,降低管理成本 30%+
實施建議采用分步走策略:
一期 (2 個月):部署物聯感知網絡,實現數據采集與基礎監控
二期 (3 個月):上線智能控制模塊,實現關鍵工藝參數自動優化
三期 (3 個月):部署數字孿生與 AI 決策系統,實現全流程智能化與無人值守
上海敢創科技憑借近 20 年水務行業經驗,已完成 300 余項工程項目,其中包括 20 余座≥20 萬噸 / 日規模的智慧污水廠,具備為不同規模污水廠提供一站式自動化解決方案的能力,助力污水廠實現高效、低碳、穩定運行。
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