数字孪生集成多源数据，实时监控给排水系统

不断发展的给排水系统需要更智能的管理

águas do Porto (AdP) 负责管理葡萄牙波尔图市的整个城市水循环系统，包括供水、废水排放和处理、雨水排放、地表水和沿海水质。AdP 是葡萄牙业内最大的公司之一，拥有超过 157,000 家客户，为约 50 万人提供服务。该公用事业公司平均每天输送 49,450 立方米水，并且每天处理几乎同等量的废水。该系统包括 558 千米的废水处理管道、660 千米的雨水排放管道、66 千米的溪流和 3.4 千米的海岸。

波尔图的水力基础设施和水资源变得密集且复杂，部分原因是游客数量不断增加，仅在 2017 年，就有超过 150 万人到波尔图旅游。为了改善给水系统管理和系统恢复力，AdP 需要为多种系统创建模型，这些系统包含天气预报、供水、下水道流量和暴雨排水率等因素。这些模型将需要来自整个系统传感器的大量数据，包括测量客户用水量和计费的传感器数据。

AdP 在数十个孤立的软件系统中收集所有给排水系统数据。但是，随着数据量的增加，寻找信息和获得切实可行的洞察变得非常困难。AdP 认为，为了管理数量不断增加的系统和数据源，并为客户提供可靠的服务，建立综合管理系统对于有效处理整个城市水循环至关重要。

促进创新文化

AdP 计划创建一个名为 H2PORTO 的统一智能水务管理平台，用于促进创新文化，有效利用现有资源和数据，而无需构建新系统。为了构建和管理H2PORTO，AdP 承包给了一家联盟，其中包括基础设施软件解决方案的领先供应商 Bentley 软件公司，这份五年期合同要求该联盟在前 14 个月内实施和维护该平台。

AdP 首先实现了项目的建模和预测功能，项目团队使用 OpenFlows WaterGEMS、OpenFlows SewerGems 和OpenFlows FLOOD 等 Bentley 软件来实现无缝插件功能，集成所有 AdP 来源的数据，并生成城市供水、废水处理、雨水和沿海供水系统的数字孪生模型。数字孪生助力 H2PORTO 跟踪当前状况并预测未来状况。

H2PORTO 整合了 22 种来源的数据，包括计费、仪表、传感器、运行、气象站和控制系统的数据。通过将数据整合到联合的数字孪生中，AdP 可在单个视图中接收给排水系统各部分的近乎实时的状态。现在，AdP 无需分别对给排水系统各部分进行建模，可以同时对整个系统进行建模和预测。此外，H2PORTO 在用户友好的看板中显示信息，并在出现潜在问题时提供自动警报和警告。AdP 利用该平台能够实现给排水系统的可视化，并获得更深入的洞察。AdP 信息技术和创新主管 Pedro Vieira 表示：“公司将所有这些数据集成到兼容多种技术的平台管理系统中，创建了功能强大的工具，一方面可以更可靠地提供更好的服务，另一方面可以进行更有序、更有效的沟通和协作，这不仅适用于 400 名内部用户，也适用于波尔图市议会等客户和其他项目参与方。”

AdP 构建了三个嵌套的气象模型，可提供高分辨率的天气预报，波浪模型则可以跟踪潮汐的涨落。H2PORTO 平台利用天气和潮汐数据，自动更新预测的水位信息，并提醒团队成员注意洪水风险。通过提前三天进行预测，AdP 可以更有效地应对潜在问题，了解何时修复或更换资产，并维持给排水系统的恢复力。

为了做好充分准备以应对任何情况，H2PORTO 可以对管道破损、阀门关闭、泵站关闭和其它条件进行虚拟模拟，从而确定给排水系统的反应。Bentley 还为 H2PORTO 开发了在线服务，该服务整合了传感器读数、计费、使用周期和需求信息等历史数据，用于模拟未来的管网性能。

智能水管理可提高性能

随着 H2PORTO 全面投入运行并集成到给排水系统的各个部分，波尔图市的供水得到了显著改善。供水服务中断减少 22.9％，下水道坍塌次数减少 54％。管道爆裂以及下水道和服务设施连接的维修也有所改善，分别提高了 8.3% 和 45.5%。这些改进的维修工作可以保证该地区的供水稳定性。

AdP 还通过该新平台实现了可观的投资回报。无收益供水量下降 3.5%，智能水表替代传统水表的比例提高了近一倍。集成实时数据并为现场团队提供信息，使运营效益提高了 23%。由于 H2PORTO 可以通过平板电脑远程访问，技术人员现在可使用该平台登记资产详情和变更，而无须在各办事处之间转交文件。

通过统一以前孤立系统产生的数据，AdP 将传感器读数所产生的数据的准确度提高到近 99%。有了更准确的数据，AdP 改善了整体决策，其员工和客户满意度均有所提高。Vieira 表示：“该工具的设计和开发促进了运维的改进和变更，同时也改进了细小而关键的工作，这些工作以往会因过时的习惯和惯例而受阻。”

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