物联网&智慧城市创新实践｜智感水厂·孪生精控——AIoT驱动深圳梅林水厂全域智慧跃迁

  

「为深化智慧城市建设，推广城市数字化转型先进经验，推动物联网技术与城市发展深度融合，赋能北京城市高质量发展、高效能治理与高品质生活，北京物联网智能技术应用协会、中关村智慧城市产业技术创新战略联盟、北京测绘学会在2025年全球数字经济大会物联网与智慧城市论坛期间，联合开展2025物联网与智慧城市优秀案例征集评选活动。本次活动共征集200余个案例/成果，经评审筛选，最终发布60个优秀案例/成果，并将通过多渠道进行系列展示。诚邀各界开展合作交流，详情可咨询北物联李老师（联系电话：13521200337）。」

申报单位：深圳市水务（集团）有限公司福田分公司

所属领域：基础建设领域

 

一、案例概述

　CASE OVERVIEW

　　背景：深圳梅林水厂是深圳环境水务集团下属水厂，属深圳市水务（集团）有限公司福田分公司管辖，始建于1994年，供水规模60万m³/日，服务人口约300万，是深圳市中心城区关键基础设施。但水务行业自来水厂生产管控存在诸多痛点难点，梅林水厂部分自控设备老化，自控系统可靠性和智能化程度不足。

　　目标：围绕安全、智能、高效、先进与友好五大维度，实现水厂生产管理精细化、决策科学化、运营智慧化。

特点：

　　1、全域物联智能感知，“水厂智能大脑”智能控制，一网统管：

　　深圳市水务科技有限公司以AIOT为核心构建智慧化系统，通过智能仪表及物联感知设备，实现全域数据感知采集，构建“水厂智能大脑”，实现全场景多维度感知、故障报警诊断等，工作模式由“人管”变“智管”。

　　2、创新自来水处理智能工艺算法，节能降耗：

　　针对南方水源污染现状，深圳市水务科技有限公司设计多种药剂综合投加智能控制系统，实现各工艺段智能化精准控制，提升处理效果和经济性，供水水质达标率稳定，碱铝药剂药耗节省20%以上。

　　3、AI无人化智能巡检，智慧赋能：

　　结合数字化安防与设备预测性维护系统，以数字孪生映射实际场景，实现数字视频监控、AI视频智能识别等，建成少人化、无人值守、安全运行的智慧水厂，提高人效指标。

二、行业挑战

　INDUSTRY CHALLENGES

需求现状：

　　提升运营效率：水务作为传统行业，新技术应用还显不足，落后于信息技术发展，水厂监控管理的灵活性、便利性和及时性受到了阻碍，效率低下，亟需智慧化改造。

　　保障水质安全：随着城市化进程加快、城市人口增加及工业发展，大众对水量、水质和水压要求日益提高。智慧水务可实时监测水质，精准控制处理工艺，确保水质达标。

　　实现精细管理：水污染问题严峻，城市水务系统复杂，涵盖供水、排水等多个环节，需通过智慧化实现精细化管理，优化资源配置，降低成本。

面临挑战：

　　水质监管与风险控制：风险掌握不全面、水质监管有空白，如深圳河流域存在新污染物威胁，城市地表水存在新污染物风险，各种亲水运动存在潜在风险。

　　技术储备与社会认可：技术储备有空缺，如自来水可直饮计划实现存在技术挑战；社会认可难度大，公众对新技术应用存在疑虑。

　　碳排放与低碳处理：城市排水管道系统、污泥处理处置等存在碳排放问题，在“双碳”目标下，需探索低碳处理处置路径。

三、解决方案与场景

　SOLUTIONS AND SCENARIOS

　　【解决方案内容】

　　深圳市水务科技有限公司以AIOT为技术底座，综合运用自动化控制、数字孪生等新技术，融合水务机理模型研究成果形成自来水处理智能工艺算法，对原有水厂信息化系统全面改造，构建覆盖全流程自动化、智能工艺大脑、智慧运营平台、智慧安防系统、信息安全及生产辅助系统的智慧厂站解决方案，实现水厂生产管理的精细化、决策科学化、运营智慧化。

　　【在各场景中的支撑作用与典型应用】

　　（1）全流程自控+智能工艺实现精准控制

　　支撑作用：全流程自动控制从顶层设计出发，采用冗余逻辑设计、指标可评估，构建全流程自动化运行控制体系。智能工艺大脑则通过搭建 AI 智能算法模型，形成“云 - 边- 端”一体化产品形态，深度赋能水厂工艺控制和生产运维。二者协同作用，极大提升水厂工艺控制的智能化水平和生产运维效率。

　　典型应用：该协同体系贯穿从进水到出水的各个工艺环节。在进水环节、反应池排泥、送水泵组搭配、滤池反冲洗及其他工艺段均实现智能化精准控制，实现了对水质的实时监测和精准投药。通过这种协同，水厂应对水质波动能力显著增强，供水水质达标率全年稳定达标，碱铝药剂药耗较投产前传统控制方式节省 20%以上。

　　（2）数字孪生助力智慧运营

　　支撑作用：基于“管控一体化”思路，采用云原生架构，建立基于数据模型诊断和指导决策的数据生态，实现业务智能联动和上下游协同，支持多场景应用，为水厂运营提供全面的决策支持。数字孪生整合静态、动态和机理模型数据，三维模拟水厂不同运营场景，立体、直观呈现水厂过去、现在和未来的状态。二者融合为水厂管理和决策提供直观且科学的依据。

　　典型应用：智慧运营平台整合生产、运营、管理等各方面数据，借助数据分析和模型诊断为管理人员提供决策依据。例如，根据供水需求预测合理安排生产计划，根据设备运行数据提前安排设备维护和保养。同时，数字孪生技术把水厂实景线上化，管理人员能在虚拟环境模拟调整工艺参数、设备运行状态等不同运营方案，观察其对水厂运行的影响，选出最优方案，达成高效管理与科学决策。

　　（3）AIOT支撑“智管”应用

　　支撑作用：以 AIOT 为核心技术底座，借智能仪表及物联感知设备全域采集数据，为智慧水厂大脑提供支撑，实现全域全场景多维度感知、故障报警诊断、趋势预测及仿真验证，推动水厂由“人管”变“智管”。

　　典型应用：智能仪表及物联感知设备采集进水到出水全过程的水质、设备运行、安防视频、环境监测等数据。为智慧水厂大脑提供数据支撑，实现异常报警、诊断故障、趋势分析预测和仿真验证，智能融合巡检、安防视频、事件流程管理等，实现水厂的智能化管理。同时，结合数字化安防，以数字孪生映射场景，实现数字视频监控、AI 识别、设备预测性维护和拟人化智能巡检，建成少人化、无人值守、安全运行的智慧水厂，提升水厂人效指标。

四、成效及价值总结

　SUMMARY OF EFFECTIVENESS  AND VALUE

　　当前，城镇水处理行业的水厂普遍采用较为粗放的运行模式，过程管理精细化程度不足，智能化控制水平有待提升。这一现状导致城市水厂面临诸多问题，如处理工艺参数波动频繁、稳定性欠佳，处理过程中能耗与药耗居高不下，以及人员配置过多等。在此背景下，智慧水务建设已成为行业发展的必然趋势，智慧水厂建设正如火如荼地展开，展现出巨大的市场潜力。

本解决方案紧密围绕行业水厂运营的痛点与需求进行精心设计和研发，且已在多个不同地域的水厂成功应用并得到验证。其具备可复制、可快速推广的显著特色，能够有效解决国内水厂在传统运营模式下存在的各类问题。通过应用本产品解决方案，水厂可充分满足降碳降本协同增效的迫切需求，有力推动水厂达成这一目标，进而缓解人民日益增长的用水需求与城镇化快速发展带来的水环境压力之间的矛盾。因此，本解决方案不仅具有良好的市场推广前景，还能为水务行业的智慧化建设提供宝贵参考，助力行业实现高质量发展。

梅林水厂智慧化改扩建工程正式投入运行后，借助智慧管控手段，生产运营中的能耗与药耗均实现了明显下降，成功实现了水厂的低碳优质供水。这一成果不仅打造了水务行业水厂数字化转型的成功典范，更为行业内其他水厂的数字化转型提供了可借鉴、可复制的样板案例，为推动整个水务行业的数字化转型进程发挥了积极作用。