数字孪生技术助世界百年历史供水系统实现智慧水务

使用OpenFlows 和 OpenUtilities 东欧最大的数字孪生模型之一 的交付工作节省了16个月

实现世界上最古老的供水系统之一的现代化建设

拥有 144 年历史的萨格勒布供水系统始建于 1878 年，是世界上还在运行的最古老供水管网之一。初始建造时，供水系统的规模为53.2 L/s，通过一条 4 公里长的管道，为克罗地亚首都和最大城市萨格勒布的 3 万名居民中的11,150 人供水。自成立以来，ViO Zagreb 一直负责该市的公共供水，包括管网基础设施的施工和修缮。该公司向越来越多的居民提供了可靠的供水配给。为了向 800 平方公里范围内现已超过 90 万名的居民供水，对供水管网进行了扩建，开辟了七处水源，现在管道总长达 3,500 千米，拥有超过 400 座水处理设施，每天取水量达 31 万立方米。

在过去的 20 年里，水量漏失明显增长，在 2020 年发生地震后更是急剧恶化。为了减少这些漏失并实现管网现代化，ViO Zagreb 委托 Hidroing 制定一份详细的总体规划和管网漏损消减计划，将管网系统数字化，以便在未来 30 年的运营中实现最佳供水。Hidroing 项目经理 Igor Dundović 表示：“该项目开发后将用作统计和报告工具，并在工具中开发数字化协议，以直接分析管网漏损报告中的数据。”

实现世界上最古老的供水系统之一的现代化建设

拥有 144 年历史的萨格勒布供水系统始建于 1878 年，是世界上还在运行的最古老供水管网之一。初始建造时，供水系统的规模为53.2 L/s，通过一条 4 公里长的管道，为克罗地亚首都和最大城市萨格勒布的 3 万名居民中的11,150 人供水。自成立以来，ViO Zagreb 一直负责该市的公共供水，包括管网基础设施的施工和修缮。该公司向越来越多的居民提供了可靠的供水配给。为了向 800 平方公里范围内现已超过 90 万名的居民供水，对供水管网进行了扩建，开辟了七处水源，现在管道总长达 3,500 千米，拥有超过 400 座水处理设施，每天取水量达 31 万立方米。

在过去的 20 年里，水量漏失明显增长，在 2020 年发生地震后更是急剧恶化。为了减少这些漏失并实现管网现代化，ViO Zagreb 委托 Hidroing 制定一份详细的总体规划和管网漏损消减计划，将管网系统数字化，以便在未来 30 年的运营中实现最佳供水。Hidroing 项目经理 Igor Dundović 表示：“该项目开发后将用作统计和报告工具，并在工具中开发数字化协议，以直接分析管网漏损报告中的数据。”

全力优化管网运营

这一总投资 100 万欧元的项目要求 Hidroing 基于更新的 GIS 模型，开发出高精度水力模型，以便对供水系统进行管网漏损分析和详细诊断，包括对计量分区 (DMA)和各个监测点进行建模。“我们的最终目标是创建一个包含所有 GIS 数据的水力模型，以供 ViO Zagreb 开发部门用于工程设计构思，并用作 ViO Zagreb 运营部门的数字孪生模型，” Dundović 表示。

然而，Hidroing 面临着重大的数据收集挑战以及在测量流量、压力和余氯水平方面的困难。项目团队认识到，为满足业主的数字化期望，简化对可靠管网数据的访问并优化管网运营，就需要一个能推动智能水务管理的集成技术解决方案。

这一总投资 100 万欧元的项目要求 Hidroing 基于更新的 GIS 模型，开发出高精度水力模型，以便对供水系统进行管网漏损分析和详细诊断，包括对计量分区 (DMA)和各个监测点进行建模。“我们的最终目标是创建一个包含所有 GIS 数据的水力模型，以供 ViO Zagreb 开发部门用于工程设计构思，并用作 ViO Zagreb 运营部门的数字孪生模型，” Dundović 表示。

然而，Hidroing 面临着重大的数据收集挑战以及在测量流量、压力和余氯水平方面的困难。项目团队认识到，为满足业主的数字化期望，简化对可靠管网数据的访问并优化管网运营，就需要一个能推动智能水务管理的集成技术解决方案。

Bentley 应用程序支持数字孪生解决方案

在衡量了其拥有的选项后，Hidroing 选择了Bentley 的 OpenFlows 和 OpenUtilities 应用程序，用于GIS 开发、三维建模、水力建模以及现场操作和设施管理。“作为一个拥有大数据库的大型项目，我们公司决定使用 Bentley 产品完成所有任务，” Dundović 表示。他们对 3,000 个测量点、144 个需要进行单独场景和水资源平衡管理的计量区以及 3,500 公里的管道进行了建模，从而创建并校准了水力模型。借助 Bentley 应用程序，他们将管网漏损计算的输入数据链接起来，其中包括管道长度、用水户数量、流量、实际管网漏损和平均压力。通过 GIS 平台，存储并报告了这些管网统计数据，并将其直接传输到水力模型中，创建了统一信息源，以便能够根据管网系统中实际变化提取数据，解决管网漏损。

Bentley 的水力模型解决方案使其能够将所有的管网分析归集到一个数字孪生模型中，从而模拟管网系统运营以及 150 多个使用场景，包括每个计量区的使用场景。创建的模型是东欧最大的数字孪生模型之一，促进了智慧水务解决方案。

数字孪生技术实现了管网管理的工业化

利用 Bentley 先进的数字化平台，Hidroing 创建了一个数字孪生模型，以改善萨格勒布供水系统的流程和发展。该集成建模和分析解决方案实现了对输入数据的实时处理，消除了耗时的手动数据操作和验证，将模型校准和交付时间缩短了16 个月。利用 OpenFlows 和 OpenUtilities，项目团队交付了最终的模型和数字孪生解决方案，精确制定了可减少水资源流失的 50 个行动方案。“最终交付时间从原本估算的 36 个月缩短到 20 个月。这种时间的缩减加快了数字孪生模型的实施，并更早地启动了消除管网漏损的计划，” Dundović 表示。数字孪生解决方案可通过减少取水量和用电量，直接减少管网漏损并将对环境的影响降到最低。

鉴于最近的地震和过去几年萨格勒布供水管道的频繁破裂，ViOZagreb 认识到实现供水管网数字化和实施智能水务管理流程的重要性。为了满足业主的技术期望，Hidroing 交付了一个数字孪生模型，可使 ViO Zagreb 对其供水系统的发展、运营和未来规划做出更明智的决策，实现首都水务基础设施供水管网管理的工业化。“在 2020 年 3 月萨格勒布市发生破坏性地震后，这种供水项目的意义显得更加重大，因为在制定总体规划过程中，确保供水安全和供水备用方案现在已是强制性措施了，” Dundović 表示。