(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010954629.5
(22)申请日 2020.09.11
地址 100070 北京市丰台区汽车博物馆西
路8号院3号楼6层610
申请人 南京慧筑信息技术研究院有限公司
(72)发明人 杨斌 景阔 倪树新
(74)专利代理机构 北京科亿知识产权代理事务
所(普通合伙) 11350
代理人 汤东凤
(51)Int.Cl.
G09B 9/00(2006.01)
(54)发明名称一种污水处理厂三维仿真系统(57)摘要本发明实施例公开了一种污水处理厂三维仿真系统，通过界面控制模块对仿真系统中的各模块进行切换和控制；通过漫游模块实现二维地图和三维场景的快速切换，使用户可以模拟巡检；通过数据驾驶舱模块监测工艺模块中的各种数据；工艺仿真模块可 以对污水处理的工艺流程进行模拟展示和控制；设备仿真模块可以对各个运行设备进行三维模拟；培训模块用于帮助用户快速熟悉污水厂的运行情况。本发明将污水处理厂的情况及工艺设备情况等进行真实的模拟展示的系统，可以摆脱地域的局限性，随时随地的展示污水处理厂的真实情况，培训模块可以使相关人员可以快速了解污水处理厂的情况并掌握实际操作技能， 提高了培训和展示效果。权利要求书2页 说明书8页 附图1页CN 112002172 A 2020.11.27
C N 112002172
A
1.一种污水处理厂三维仿真系统，其特征在于，包括：
界面控制模块，对由污水处理厂的数据信息生成的三维模型进行展示和控制，并对漫游模块、数据驾驶舱模块、工艺仿真模块、设备仿真模块、设备台账模块和培训模块进行切换和控制；
漫游模块，可以在污水处理厂的三维模型中进行巡检、巡检人员出勤统计、巡检路线的记录、巡检设备维护信息的记录和自动展示工艺和设备的实时数据，且可以实现二维地图和三维场景的快速切换和/或跳转；
数据驾驶舱模块，用于监测和获取污水处理厂中的水质数据、设备运转数据和/或各区域的视频数据，所述数据驾驶舱模块对污水处理厂内的各种数据进行分类统计；
工艺仿真模块可以对污水处理的工艺流程、工艺建筑结构和/或配套的工艺自控设备进行模拟展示，对各个污水处理单元通过设置传感器的方式获取污水的流量及水质数据，并设置对应的安全阈值，在检测到出现安全阈值外的异常数据后进行报警提醒；
设备仿真模块，根据各设备的基础信息创建对应的设备模型且可以对设备模型进行拆分组装，实时更新任意设备的设备信息、维修信息和/或运行数据；
设备台账模块可以对污水处理厂整体运行数据、设备运行情况、污水处理情况和/或耗能信息进行记录和分析，用户通过设备台账模块随时进行查询；
培训模块，通过建立污水处理厂三维模型方式，采用虚拟现实结合的方式帮助用户快速熟悉污水处理厂的基本信息和工艺设备情况，用户通过所述培训模块可以在数据驾驶舱模块、工艺仿真模块和设备仿真模块中进行模拟操作，通过数据驾驶舱模块用户可以进行数据的模拟调控学习，通过工艺仿真模块用户可以进行工艺流程及参数设定的学习，通过设备仿真模块用户可以进行设备运行状态模拟学习、设备参数设置学习和设备拆分组装的学习。
2.根据权利要求1所述一种污水处理厂三维仿真系统，其特征在于：所述培训模块中对于设备的培训包括设备运行状态模拟培训单元、设备参数设置培训单元、设备拆分组装培训单元和/或试题培训单元，所述设备运行状态模拟培训单元用于根据设备属性配置相应参数，模拟设备运行状态；所述设备参数设置培训单元可以让用户对设备参数的增加、删除和/或属性参数的修改进行练习；所述设备拆分组装培训单元可以让用户针对关联设备进行拆分和组装练习；所述试题培训单元针对工艺流程、设备参数和/或设备故障问题设置相应的试题，以便于用户在系统上进行学习考察；所述设备运行状态模拟培训单元对设备的基本信息、设备的维修信息和/或相应设备的特性曲线的展示培训；所述设备参数设置培训单元对设备不同状态下运行参数的进行设置培训；所述设备拆分组装培训单元对设备进行拆分或复位，并对每个部件的基本信息和维修信息进行学习培训；所述试题培训单元包括培训师模式和受训人员模式，培训师进入培训师模式可以根据定义参数修改和设置故障问题建立并完善试题库，受训人员进入受训人员模式可以对问题进行解答。
3.根据权利要求1所述一种污水处理厂三维仿真系统，其特征在于：所述界面控制模块用于对污水处理厂的基本信息通过三维模型和图文的新修改时进行展示和学习，在所述界面控制模块设置用于进一步展示学习的漫游模块、数据驾驶舱模块、工艺仿真模块、设备仿真模块、设备台账模块和教育模块。
4.根据权利要求1所述一种污水处理厂三维仿真系统，其特征在于：所述漫游模块包括
漫游巡检模块、场景跳转模块和/或二三维联动模块，所述漫游巡检模块可以自动完成用户交互观看，用户根据既定路线自动漫游和/或手动漫游巡检，巡检过程中，自动展示对应工艺单元和运行设备的实时数据；所述场景跳转模块可以使用户通过工艺段实景缩略图，快速跳转到相应的场景；所述二三维联动模块使用户可以通过污水处理厂的二维地图，随时打开显示当前位置的三维观察点的地理位置，帮助用户快速分辨视角方向、所处位置和/或查建筑，同时用户可以在二维地图上对观察点进行操作，可以将三维场景快速切换到对应地点。
5.根据权利要求4所述一种污水处理厂三维仿真系统，其特征在于：所述数据驾驶舱模块包括水质监控模块、设备监控模块、视频监控模块和/或数据统计模块，所述水质监控模块对设备的信息进行实时动态监控，进而对污水处理厂内各工艺单元的水质、水量数据进行监控；所述设备监控模块对各设备的运行状态进行远程监控，并模拟控制各设备的启停状态、运行数据进行修改调控；所述视频监控模块对污水处理厂内各区域进行实时现场视频监控画面的展示；所述数据统计模块对污水处理厂内的污水处理总量、COD和氨氮污染物削减量、成本数据、利润数据和/或设备故障数据进行展示。
6.根据权利要求1所述一种污水处理厂三维仿真系统，其特征在于：所述工艺仿真模块包括粗格栅池及进水泵房模块、事故调节池模块、细格栅及曝气沉砂池模块、改良AAO池模块、配水井及污泥回流泵房模块、二沉池模块、中间提升泵房模块、高密度沉淀池模块、反硝化深床滤池模块、接触消毒池模块、加氯加药间模块、污泥浓缩池模块、鼓风机房及变配电间模块、污泥催化间模块、除臭系统模块、污泥池
模块、污泥脱水间模块和/或进出水在线监测用房模块，各工艺模块中的水质水量数据和设备数据均传输到所述界面控制模块中，且各个工艺模块均受界面控制模块的调节和控制。
7.根据权利要求6所述一种污水处理厂三维仿真系统，其特征在于：所述工艺模拟模块中通过检测设备对污水进行检测，所述检测设备包括进水流量计、进水PH计、进水COD分析仪、进水氨氮分析仪、进水总磷分析仪、液位计和/或液位差计，通过数据采集分析仪进行数据的传输。
8.根据权利要求1所述一种污水处理厂三维仿真系统，其特征在于：所述设备台账模块包括运行评价模块、设备统计模块、出水状况模块、能耗分析模块和/或查询模块，所述运行评价模块可以对污水处理厂的累计处理水量、实时进水量、当日累计流量、综合评价指标、达标率、进水负荷和/或报警次数进行展示；所述设备统计模块包括设备统计信息的管理；所述出水状况模块用于将出水水质指标达标率实时数据通过波动曲线进行展示；所述能耗分析模块用于提供各设备的能耗分析图及污水处理厂的能耗分析图；所述查询模块可以各设备台账进行搜索查询，并在三维场景中直观显示出来。
9.根据权利要求8所述一种污水处理厂三维仿真系统，其特征在于：所述设备统计信息包括累计运行时间、累计故障次数、累计维护次数、设备运行率、设备故障率、设备完好率和/或设备累计异常排行榜。
10.根据权利要求1所述一种污水处理厂三维仿真系统，其特征在于：污水处理厂三维仿真系统以真实污水厂为原型，通过BIM模型和3DMAX进行建模，通过Uniyt 3D引擎进行平台配景模型的制作及优化处理。
一种污水处理厂三维仿真系统
技术领域
[0001]本发明实施例涉及污水处理技术领域，具体涉及一种污水处理厂三维仿真系统。
背景技术
[0002]目前的污水厂的展示和教学培训中，关于污水处理厂的培训教学工作主要是通过师老师授课、PPT展示和污水处理厂的图纸或设备的外观图纸展示等方实现，学生或新员工对污水处理厂的实际情况及问题处理没有直观的认识，且不能进行实际操作，所以现有的学习培训工作很对当前学生或员工的工作能力进行提升，培训学习效果差；如果建立用于培训的污水处理厂，费用昂贵、占地面积大，经济效益差，且很难覆盖到所有工艺和设备；以真实水厂为中心的配套资源有一定的局限性，且地域特征明显，在实际宣传、推广和运营中有很大制约性，一般通过宣传册或者拍摄的视频进行演示，不能进行直观的展示，宣传展示效果差。因此需要一种可以将污水处理厂的情况及工艺设备情况等进行真实的模拟展示的系统，且系统上设置有相关的培训模块，以便相关人员可以快速了解污水处理厂的情况。
发明内容
[0003]为此，本发明实施例提供一种污水处理厂三维仿真系统，以解决上述背景技术的技术问题。
[0004]为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
[0005]根据本发明实施例公开的一种污水处理厂三维仿真系统，包括：
[0006]界面控制模块，对由污水处理厂的数据信息生成的三维模型进行展示和控制，并对漫游模块、数据驾驶舱模块、工艺仿真模块、设备仿真模块、设备台账模块和培训模块进行切换和控制；
[0007]漫游模块，可以在污水处理厂的三维模型中进行巡检、巡检人员出勤统计、巡检路线的记录、巡检设备维护信息的记录和自动展示工艺和设备的实时数据，且可以实现二维地图和三维场景的快速切换和/或跳转；
[0008]数据驾驶舱模块，用于监测和获取污水处理厂中的水质数据、设备运转数据和/或各区域的视频数据，所述数据驾驶舱模块对污水处理厂内的各种数据进行分类统计；[0009]工艺仿真模块可以对污水处理的工艺流程、工艺建筑结构和/或配套的工艺自控设备进行模拟展示，对各个污水处理单元通过设置传感器的方式获取污水的流量及水质数据，并设置对应的安全阈值，在检测到出现安全阈值外的异常数据后进行报警提醒；[0010]设备仿真模块，根据各设备的基础信息创建对应的设备模型且可以对设备模型进行拆分组装，实时更新任意设备的设备信息、维修信息和/或运行数据；
[0011]设备台账模块可以对污水处理厂整体运行数据、设备运行情况、污水处理情况和/或耗能信息进行记录和分析，用户通过设备台账模块随时进行查询；
[0012]培训模块，通过建立污水处理厂三维模型方式，采用虚拟现实结合的方式帮助用户快速熟悉污水处理厂的基本信息和工艺设备情况，用户通过所述培训模块可以在数据驾
驶舱模块、工艺仿真模块和设备仿真模块中进行模拟操作，通过数据驾驶舱模块用户可以进行数据的模拟调控学习，通过工艺仿真模块用户可以进行工艺流程及参数设定的学习，通过设备仿真模块用户可以进行设备运行状态模拟学习、设备参数设置学习和设备拆分组装的学习。
[0013]进一步地，所述培训模块中对于设备的培训包括设备运行状态模拟培训单元、设备参数设置培训单元、设备拆分组装培训单元和/或试题培训单元，所述设备运行状态模拟培训单元用于根据设备属性配置相应参数，模拟设备运行状态；所述设备参数设置培训单元可以让用户对设备参数的增加、删除和/或属性参数的修改进行练习；所述设备拆分组装培训单元可以让用户针对关联设备进行拆分和组装练习；所述试题培训单元针对工艺流程、设备参数和/或设备故障问题设置相应的试题，以便于用户在系统上进行学习考察；所述设备运行状态模拟培训单元对设备的基本信息、设备的维修信息和/或相应设备的特性曲线的展示培训；所述设备参数设置培训单元对设备不同状态下运行参数的进行设置培训；所述设备拆分组装培训单元对设备进行拆分或复位，并对每个部件的基本信息和维修信息进行学习培训；所述试题培训单元包括培训师模式和受训人员模式，培训师进入培训师模式可以根据定义参数修改和设置故障问题建立并完善试题库，受训人员进入受训人员模式可以对问题进行解答。
[0014]进一步地，所述界面控制模块用于对污水处理厂的基本信息通过三维模型和图文的新修改时进行展示和学习，在所述界面控制模块设置用于进一步展示学习的漫游模块、数据驾驶舱模块、工艺仿真模块、设备仿真模块、设备台账模块和教育模块。
[0015]进一步地，所述漫游模块包括漫游巡检模块、场景跳转模块和/或二三维联动模块，所述漫游巡检模块可以自动完成用户交互观看，用户根据既定路线自动漫游和/或手动漫游巡检，巡检过程中，自动展示对应工艺单元和运行设备的实时数据；所述场景跳转模块可以使用户通过工艺段实景缩略图，快速跳转到相应的场景；所述二三维联动模块使用户可以通过污水处理厂的二维地图，随时打开显示当前位置的三维观察点的地理位置，帮助用户快速分辨视角方向、所处位置和/或查建筑，同时用户可以在二维地图上对观察点进行操作，可以将三维场景快速切换到对应地点。
[0016]进一步地，所述数据驾驶舱模块包括水质监控模块、设备监控模块、视频监控模块和/或数据统计模块，所述水质监控模块用于对污水处理厂内各工艺单元的水质、水量数据进行监控；所述设备监控模块对各设备的运行状态进行监控，并对各设备的启停状态、运行数据进行修改调控；所述视频监控模块对污水处理厂内各区域进行实时现场视频监控画面的展示；所述数据统计模块对污水处理厂内的污水处理总量、COD和氨氮污染物削减量、成本数据、利润数据和/或设备故障数据进行展示。
[0017]进一步地，所述工艺仿真模块包括粗格栅池及进水泵房模块、事故调节池模块、细格栅及曝气沉
砂池模块、改良AAO池模块、配水井及污泥回流泵房模块、二沉池模块、中间提升泵房模块、高密度沉淀池模块、反硝化深床滤池模块、接触消毒池模块、加氯加药间模块、污泥浓缩池模块、鼓风机房及变配电间模块、污泥催化间模块、除臭系统模块、污泥池模块、污泥脱水间模块和/或进出水在线监测用房模块，各工艺模块中的水质水量数据和设备数据均传输到所述界面控制模块中，且各个工艺模块均受界面控制模块的调节和控制。[0018]进一步地，所述工艺模拟模块中通过检测设备对污水进行检测，所述检测设备包
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