智慧水厂的建设是现代水务管理的重要趋势，它通过集成先进的信息技术和自动化技术，提高水厂的运行效率、安全性和可持续性。

1、完善的自控系统

         完善的自控系统是智慧水厂的基础，它采用先进的自动化检测与控制技术，实现水厂各个工艺环节的闭环联动控制。

         自控系统能够根据在线仪表的检测数据自动调节设备运行参数，实现全工艺流程生产设备的自动化运行。

         自控系统的核心设备及网络采用冗余设计，以确保在故障状态下能够切换至备用部件，保证水厂稳定可靠的生产。

而自控系统实现自动化控制主要依赖以下几个方面：

1. PLC可编程控制器

自控系统的核心是PLC，这是一种工业控制计算机。PLC通过执行用户程序来实现控制要求，通常采用“不断循环顺序扫描”的工作方式。PLC系统由电源、CPU、I/O输入模块、机架以及通讯模块等组成。

2. 自动化监控

自控系统能够实现对各水处理设备以及各个生产环节的全过程自动监控，达到“现场无人值守、控制中心少人值班”的自动化程度。

系统设计遵循先进性、实用性、可靠性、经济性、开放性的原则。

3. 数据采集与远程控制

操作人员可以在中控室远程监测进水厂流量、浊度、pH、滤池液位、清水池液位、出厂水的余氯、流量、压力、pH和浊度等参数。系统还能远程监测高、低压配电系统的运行、电流电压参数，并远程启停水厂各电气设备。

4.数字三维仿真与巡检系统

通过数字孪生技术，对水厂内的构筑物、生产设备、管路系统进行三维数字化复原，实现设备情况的实时同步。

巡检系统支持对水厂运行设备的点巡检和设备资产全生命周期的有效管理。

5.生产运维管理和能耗监测

实时监控和分析水厂耗能指标，对水厂生产经营、管理决策、计划与调度、故障诊断等进行综合分析与处理，实现节能减耗和资源优化的管理目标。

2、完善的安防系统

         智慧水厂需要建立安防、消防一体化管理系统，包括高清全覆盖的视频监控系统、智能门禁系统以及厂区WiFi覆盖系统。

         这些系统能够实现视频、门禁、电子围栏、烟感、温感、人员等各子系统之间的联动，为水厂运行提供全方位的安全保障。

通常包括以下部分：

1. 高清全覆盖的视频监控系统

这个系统能够对水厂的关键区域进行24小时不间断的监控，确保任何异常情况都能被及时发现。通过视频监控，可以实现对水厂设备的视频巡检，提高巡检效率和质量。例如，深圳市深水光明水务有限公司在其智慧水厂项目中，就实现了厂区内的智能监控摄像机连续拍摄并智能识别安全信息，用于水厂设备视频巡检。

2.智能门禁系统

智能门禁系统通常融合了人脸识别、指纹识别、车牌识别等技术，能够对进出水厂的人员和车辆进行有效管理，确保只有授权人员能够进入关键区域。

这样的系统可以提高水厂的物理安全性，防止未授权访问。

3.厂区WIFI覆盖系统

通过在水厂内部署WiFi网络，可以实现无线定位和人员轨迹功能，为水厂提供更灵活的监控手段。例如，通过WiFi定位技术，可以准确定位厂区人员并记录轨迹，提供非法停留和越界等预警信息。

4. 电子围栏系统

电子围栏系统可以对水厂的周界进行监控，一旦有人或物体越过设定的边界，系统就会触发报警，提醒安保人员进行检查。

5. 烟感和温感系统

这些系统可以实时监测环境中的烟雾和温度变化，一旦检测到异常，就会立即发出警报，为火灾预防和初期扑救提供宝贵时间。

6.人员联动系统

当安防系统中的任何一个部分触发警报时，其他系统可以自动响应，实现联动。

例如，当烟感系统检测到烟雾时，视频监控系统可以自动转向相关区域，门禁系统可以锁定或解锁出口，以便人员疏散。

3、完善的资产管理系统

         智慧水厂通过数字孪生技术，对水厂内的构筑物、生产设备、管路系统进行三维数字化复原，实现设备情况的实时同步。这样的资产管理系统可以借助目光触及技术、高清晰摄像头以及巡检机器人等实现定置化巡检和设备的健康诊断，从而提高设备的运行效率和寿命。

         数字孪生技术（Digital Twin）是一种集成了传感器数据、历史维护数据以及通过挖掘产生的相关派生数据的技术。

         它能够持续预测装备或系统的健康状况、剩余使用寿命以及任务执行成功的概率，预见关键安全事件的系统响应，并通过与实体的系统响应进行对比，揭示装备研制中存在的未知问题。
         在智慧水厂中，数字孪生平台可以集成SCADA、设备资产管理、安防等数据，实现水厂全数字化在线运营。

         通过数字孪生技术，可以对水厂的智能化三维数字仿真，同时对各种业务进行全面的信息融合。例如，深圳市深水光明水务有限公司在其智慧水厂项目中，就实现了厂区内的智能监控摄像机连续拍摄并智能识别安全信息，用于水厂设备视频巡检。通过WiFi定位技术，可以准确定位厂区人员并记录轨迹，提供非法停留和越界等预警信息。

         数字孪生技术还可以用于设备维护与故障预测。

         通过传感器收集的数据，数字孪生模型能够实时反映设备的实际工况，并支持算法模型的计算，从而预测设备可能出现的问题，实现主动式服务，避免意外停机。

         巡检机器人和机器视觉技术的融合也是智慧水厂资产管理系统的一部分。

         巡检机器人可以搭载摄像头、激光雷达等传感器，获取环境中的图像或点云数据，并利用计算机视觉和深度学习等技术对这些数据进行分析和处理，实现目标检测与识别、缺陷检测、安全识别、路径规划与导航等功能。

4、高级控制软件平台

         这是智慧水厂的“大脑”，它不仅补充了自控系统的功能，也是实现水厂智慧化的关键。高级控制软件平台能够处理复杂工艺算法和业务逻辑，实现生产运行的多策略控制、工艺控制参数在线自动优化、关键工艺环节的智能化控制等，从而大幅度提高系统控制的可靠性和运行效率。

1.多策略控制

高级控制软件平台能够根据水厂的实际运行情况，实施多种控制策略。这些策略可以包括逻辑冗余或逻辑切换的方式，以确保在意外情况下生产能够平稳运行。

2.工艺控制参数在线自动优化

平台能够根据实时数据，自动调整工艺参数，以适应原水水量、水质的变化，从而优化水厂的运行效率和出水质量。

例如，可以对絮凝剂智能投加控制、消毒剂智能投加控制、沉淀池自动排泥控制、滤池反冲洗优化控制等工艺流程进行精细化、精准化的调节。

3.关键工艺环节的智能化控制

通过集成的智能算法，如神经网络、机器学习等，高级控制软件平台能够对关键工艺环节进行智能化控制。

这包括AVS精确曝气系统、DephOS加药除磷系统、NOCS氨氮优化系统、ECOS碳源投加系统、TurOS浊度优化系统等。

4.控制模型自由组态

用户可以在平台上创建新项目，定义现场采集变量、按需选取功能运算块(FB)或自定义算法脚本(Script)，并配置各项运行参数等系列过程，实现生产运行的多策略控制。