▲南市水厂数字孪生平台。（采访对象供图）
在清晨第一缕阳光映衬下，南市水厂屋顶上一排排整齐划一的太阳能电池板，正如黑珍珠般熠熠生辉。
南市水厂坐落于黄浦江畔，在百年历程中，每一步发展都踏在时代的浪尖上：第一座中国人自主建设的水厂，上海第一家完成深度处理改造的水厂……如今，南市水厂又开创行业先河——上海第一家采用光伏发电的绿色水厂，也是上海第一家正在进行数字化转型的智慧水厂。
在看不见的一端，占地2600平方米的光伏发电系统输送着清洁能源，直接汇入车间的配电室中“即发即用、余电上网”，实现了绿色低碳的生产模式。
从现实到虚拟
转型中的两个赛道同频共振
抓住“双碳”机遇，激发绿色发展活力。上海城投水务集团积极探索，重点突破水务行业的碳减排困境，寻求符合特大型城市供水特点的绿色模式。
选择光伏发电技术实现第二能源，百年水厂欲闯出新路。
在南市水厂厂长李柱看来，这虽然是一项成熟的绿色能源技术，但在净水厂的应用案例极为有限，里面的门道可不少。其关键之处在于，在确保安全生产、水质保障的前提下，南市水厂专攻供电系统的安全与稳定。提质、增效，无数个日日夜夜的努力，让光伏项目安度磨合期。据统计，这一光伏项目每年发电量大约26万度，有效降低了水厂外网用电负荷。
这样的实践正在上海依次铺开。市水务部门多次召开水厂光伏发电项目技术研讨会，建议吸取已建水厂经验，强化建设和运营管理，推动供水行业绿色低碳技术研发与应用。
记者了解到，2022年底，竹园污水处理分公司提标改造二沉池区域3兆瓦光伏发电示范项目顺利并网，标志着竹园污水二厂分布式光伏发电示范项目一期工程的7.1兆瓦光伏项目全面实现并网发电。
事实上，光伏发电项目是南市水厂绿色转身的一大标志性节点。以数字治理赋能水厂管理，提高市民用水感受，让过去“靠经验吃饭”的传统行业也用上数字化的“智慧大脑”。
这个故事还要从2019年说起。上海城投水务集团提出在黄浦区设立“供水示范区”，以期通过新一代的数字化技术和业务流程再造，实现供水全链条的协同智能制造目标。基于此，南市水厂开始了智慧水厂的升级改造。2021年10月，上海首家数字孪生水厂系统在南市水厂正式上线。到2022年底，第一阶段建设任务宣告完成。
在南市水厂控制中心，最吸引人的就是一块超大屏幕，展示了与现实水厂一模一样的“虚拟水厂”，与生产息息相关的构筑物、道路、各类生产设备清晰可辨。这一切的背后，是依托Unity3D技术和现场扫描方式的超精细三维建模，数字化复原了水厂内看得见的设施设备和看不见的管道系统。
对此，李柱进一步解读：“我们构建的不仅是物理水厂的数字模型，还对接了大量实时的生产数据和设备信息。可以说，数字水厂是和现实水厂同步运行的，是有生命的。”
从精细到精益
走好生态优先绿色发展之路
在数字水厂，南市水厂升级再造业务流程，以孪生和仿真2个主题打造了8项功能，实现了管理智能化、精细化。
比如供水压力稳定，通过发挥数字孪生平台的作用，结合供水管网模型、水厂调度模型等数字化技术，实现了全自动水平衡调度模式。如此一来，水厂就能快速、精准地获得管网用户合理的需水压力，时时计算水厂的出厂压力、流量和机泵的变频运行数据，实现“响应快、调节稳、效果好”的特点，保障出厂压力的稳定性。
同时，该模型还可以对厂内从原水到过程水到出厂水的智能计算和推送，以“节能、高效、稳定”为目标快速推送最优化调度方式并实现了自动调节，让运行调度工程师工作更省力、更精准。
“机器换人”是当前智能制造的主流方向之一，南市水厂也开动脑筋。在35千伏高配间安装了两套轨道式巡检机器人，在硫酸铵投加间安装了轮式机器人，通过将先进的图像识别技术、智能的感知设备加载到智能巡检系统中，并结合生产控制系统，实现了机器人巡检功能的充分利用，大大减轻了工人的巡检工作量，解放了生产力，同时也提高了生产安全水平。
同时，数字水厂还对水厂内各工艺段设备和仪表的用电情况进行了统计分析，对耗电量较大的设备，在满足水量、水压的基础上，通过优化运行模式，最大限度降低设备能耗，实现效率提升。
从数字水厂上线当年的数据看，南市水厂在生产水量增加8.66%的基础上，制水用电单耗下降了4.1%，出水用电单耗下降了8.69%，各类药剂投加平均减少了2.6%，砂滤池平均反冲洗周期延长了10%，充分体现了数字化在提升运维管理能力的同时带来节能减排显著福利。
接下来，南市水厂将进一步挖掘数据的价值、发挥人工智能的作用，迈向更高层次的智慧水厂。今年着重围绕水质模型（混凝、过滤、臭氧活性炭、泥平衡）、PAM作业无人化车间、智能配电、自动化实验室等项目，来推动数字水厂继续在新赛道上领跑。力争通过两三年时间，将南市水厂打造成国内第一批星级智慧水厂，实现传统制造业的转型升级，更好地为居民提供高品质饮用水。
