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城市污水處理廠智慧化管理系統
- 針對國內城市污水處理廠工藝全過程管理尚不夠精細、智能化控制水平不夠高，尤其生物處理工藝過程運行參數不太穩定、全流程能耗藥耗偏高、日常運維所需人員配備偏多等問題，以及當前“雙碳”目標背景下進一步促進節能降耗和提質增效的需求，本項目緊密結合青島李村河污水處理廠改造提標及四期擴建工程項目的建設與運行管理，基于新一代信息技術及人工智能模型算法，集成運用ICA、CPS、物聯網、云計算、大數據、人工智能、BIM、GIS等技術，在李村河污水處理廠建成智慧化管理系統的示范案例，在多個層面和各工藝環節實現污水處理廠的智慧運維管理。2022年7月11日通過天津市科學技術評價中心組織的科技成果鑒定，成果鑒定專家一致認為項目成果總體技術達到國際先進水平。
- 主要技術內容
（1）創新點
1）創建水質分析時的圖卷積神經網絡算法模型，提出一種利用物聯網大數據驅動建模并自動預測水質與工藝變化趨勢的創新方法，顯著提高污水處理數據分析的預測效率和精度，為了科學準確地掌握水質與工藝情況提供支撐。
圖 圖卷積神經網絡算法模型結構
2）創建基于模型的污水處理廠圖卷積神經網絡數據集構建方法，實現污水處理廠模型在5min內構建1000節點數據集，數據集準確率達到95%以上，建模效率較人工輸入數據提高5倍以上，為污水處理業務的人工智能算法提供了大數據積累及方法支撐。
3）融合典型污水處理廠的歷史數據與工藝流程升級演變，集成應用算法模型、數據集和解決方案，建立智慧化管理的業務化運行系統及可視化平臺，實現污水處理廠的精細化控制及節能降耗減碳。
（2）應用推廣情況
項目成果已應用于青島市李村河污水處理廠（工程規模35萬m3/d，進水水質濃度高，水質水量變化大，高標準處理，出水用于李村河景觀生態環境補水），估算年節約運行成本700萬元左右，同時實現節能降耗、提質增效和碳減排。
項目組立足李村河污水處理廠經驗，為青島、西安、合肥等地多個智慧污水處理廠項目的設計與建設提供了強有力的支撐和模型工具，有力地推進了我國智慧水務、智慧城市建設及生態文明建設。
（3）經濟、社會效益情況
智慧水務是智慧城市的重要組成部分，智慧污水處理廠作為智慧城市在水務領域深化的一個重要分支，與城市的水環境治理等城市管理職能有著密不可分的聯系，城市污水處理廠智慧化管理系統的建設可以有效促進智慧城市的建設，推進“十四五”規劃有關美麗中國、生態文明建設等國家重大發展戰略的落地實施，全面助力城市運行服務的智慧化，切實推動城市水務綜合管理和科學決策。
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