摘要
本案例由汉中未来智慧谷人工智能科技有限公司主导，依托DeepSeek、QWEN等AI大模型技术，针对水务行业“能耗高、管控散、运维难、数据碎”痛点，构建“AI+智能工艺控制”“AI+集控中心”等六大核心系统，打造“数据中台+AI中台+业务系统+AI智能助手”的全场景智能化管理体系。
项目已在陕西水务集团某县级污水厂（日处理5万吨）落地验证，当前完成江南污水厂自控系统升级（设备自控率100%）、南郑区webscada集控中心搭建（决策周期缩短25%）、智慧运行平台部署（管理效能提升40%）及AI办公系统落地（报表生成从3天缩至1小时）；智能工艺控制（DO控制误差±5%）、多模态巡检（漏检率3%）处于收尾阶段。截至目前，实现曝气能耗降低28%、药耗减少32%，未来将达成设备非计划停机减少30%、数据整合率98%的目标，为县域水务及中小厂站提供“低成本、快落地、易运维”的转型方案，树立“人工智能+传统行业”融合标杆。
一、背景
我国水务行业加速智能化转型，但县域及中小污水厂仍面临四大核心痛点：
1.工艺控制粗放：依赖人工调节曝气、加药参数，鼓风机电耗占总能耗40%，DO偏差超22%，2023年某县域厂因调参滞后出现2次水质超标。
2.多厂管控分散：“1中心厂+N集镇厂”模式下，数据不互通，35公里跨厂调度需2.5小时，2023年雨季2座集镇厂因协调不及时超负荷运行。
3.设备运维低效：设备台账零散，故障“事后发现”；某县域厂12人管7座厂，日均巡检80公里，漏检率18%，2023年因管道渗漏浪费药剂8万元。
4.数据支撑薄弱：生产、设备数据整合率仅35%，人工汇总报表需3人2天，跨部门调数据耗时1-3天，难应对工艺波动。
在此背景下，公司结合AI技术与水务经验，提出“模块化部署、全链路智能、国产化适配”方案，通过AI大模型打通数据与业务闭环，助力行业降本增效。
二、建设目标
以“精细化管理、集约化运营、智慧化管控、绿色低碳”为核心，分阶段明确指标：
（一）短期目标（1年内）
1.系统落地：完成六大系统基础模块，AI+集控中心实现数据5秒/次采集，AI+智能工艺控制DO误差≤±5%。
效率提升：决策周期从4周缩至3周，报表生成从3天缩至1小时，跨部门调数据≤10秒。
成本初降：鼓风机电耗降20%+，碳源药耗降25%+，巡检人力成本降30%（如6轮班减至3轮班）。
合规达标：按等保2.0二级建防护体系，完成华为擎云、麒麟系统国产化适配。
（二）长期目标（2-3年）
工艺全智能：实现“感知-分析-决策-执行”闭环，工艺能效升30%，能耗药耗总成本降20%-35%，水质达标率100%。
运维无人化：多模态巡检覆盖100%厂区，漏检率≤3%；设备提前7天预警故障，非计划停机减30%，维护成本降25%。
管理集约化：多厂“一屏可控”，应急响应从2.5小时缩至25分钟，年运营成本省超300万元。
行业可复制：形成适配A2O、氧化沟工艺的标准化方案，1个月轻量化落地。
三、建设内容
以“数据中台+AI中台”为底座，联动六大系统，AI智能助手为交互入口，构建智能闭环：
（一）技术底座
数据中台：湖仓一体架构，兼容多源数据，5秒/次采集，可调用5年历史数据，数据整合率≥98%。
AI中台：基于DeepSeek、QWEN大模型做水务知识微调，内置ASM2机理模型等，支持算法迭代。
AI智能助手：语音/文字双交互，专业术语识别准确率95%，支持自然语言查数据、自动生成报告。
（二）六大核心系统
1.AI+智能工艺控制
功能：以ASM2模型+时序预测模型为核心，动态调节曝气（误差±5%）、加药，含精准曝气、智能加药、在线仿真模块。
效果：某县级厂DO偏差从22%缩至4.5%，鼓风机电耗降30.4%（月耗12.5万度→8.7万度），碳源药耗降30%，出水TN≤15mg/L、TP≤0.5mg/L。
2.AI+集控中心
功能：webscada统一平台，对接N个厂站PLC与视频，数据可视化，超标声光预警并推应急方案。
效果：某县域7座厂应急响应缩至25分钟，雨季无超负荷运行，药剂共享率升40%，年省库存成本12万元。
3.AI+智慧运行管理
功能：整合生产监控、能耗分析模块，AI智能助手支持Text2Sql查数，自动生成可视化图表与报告。
效果：水质接近超标时，10秒展示参数趋势，3分钟定位原因；报表生成从3天缩至1小时。
4.AI+设备全生命周期管理
功能：覆盖设备采购-监测-维护-报废，大模型分析故障原因，支持备品统一管理。
效果：某厂设备漏检率从18%→2.8%，故障响应从4.8小时→55分钟，维护成本降20%，污泥泵预警准确率92%。
5.AI+智能综合巡检
功能：400万像素视频监控+无人机巡检，AI识别设备异响、渗漏等，自动推处置工单。
效果：某厂巡检轮班从6→3，人力成本降50%，主动预警60余起，管道渗漏处置及时率100%，年省药耗8万元。
6.AI+企业管理
功能：整合定制看板、智能审批、AI写作、知识库，跨厂数据查询≤8秒。
效果：某集团跨部门调数据从1-3天→8秒，人工汇总量减70%，月度报告1人1小时完成。
（三）国产化与合规
硬件适配：支持华为擎云、麒麟系统，配套智能一体机即插即用。
安全合规：等保2.0二级防护，操作留痕、数据脱敏，预留环保监管接口。
四、实施效果
（一）已落地场景的阶段性成果（以陕西水务集团某区县级项目为例）
降本成果显著，经济效益突出
能耗：鼓风机电耗降低30.4%，吨水能耗从0.32kWh降至0.2kWh，年省电费186万元；碳减排16%，符合“双碳”目标。
药耗：碳源、除磷剂药量减少32%，年省药剂成本98万元；杜绝因药耗浪费导致的额外支出（如管道渗漏浪费8万元/年）。
人力：巡检人员从12人减至8人，年省人力成本48万元；运维人员故障处置时间缩短88%，减少停工损失。
综合成本：年运营成本共节省超300万元，投资回报周期仅1.5年。
效率与质量双提升，运营更稳健
管控效率：多厂站“一屏可控”，应急响应速度提升82%，2024年雨季无厂超负荷运行；数据整合率从35%升至98%，决策更精准。
水质保障：出水达标率从95%升至100%，2024年无环保处罚；DO控制误差缩至4.5%，彻底解决水质波动问题。
运维质量：设备故障预警准确率92%，漏检率从18%降至2.8%；设备全生命周期价值最大化，非计划停机减少30%。
管理模式升级，行业可复制
从“分散人工管理”转型为“集中AI协同管理”，适配A2O、氧化沟等主流工艺，30天即可完成模块化部署，不影响厂站正常运行。
非技术岗人员通过AI智能助手可独立操作核心功能，解决县域厂“工艺专家短缺”痛点，为全国中小水务厂提供可复制方案。
（二）预期长期效果（全系统落地后）
工艺智能升级：智能工艺控制全模块落地后，工艺能效提升30%，能耗药耗总成本降低20%-35%，年省成本再增150万元。
运维无人化推进：多模态巡检覆盖所有厂站，无人机+视频监控实现“无人巡检”，巡检人力成本再降40%；设备预测性维护覆盖100%关键设备，非计划停机减少50%。
生态价值释放：通过节能降碳与水质提升，助力区域水环境改善；系统对接环保监管平台，为水务行业智能化转型提供数据支撑与标准范式。
五、项目价值
（一）对企业：降本增效，提升核心竞争力
通过AI技术解决水务企业“高能耗、低效率、重人力”痛点，年运营成本节省超300万元；同时提升水质达标率与合规性，避免环保处罚，增强企业在水务市场的竞争力。
（二）对行业：树立“AI+水务”转型标杆
针对县域及中小水务厂“预算有限、技术薄弱、人才短缺”特点，提供“低成本、快落地、易运维”的标准化方案，填补行业空白；适配多工艺、多厂站场景，推动水务行业从“人工粗放”向“AI智能”整体转型。
（三）对社会：绿色低碳，保障水环境安全
通过降低鼓风机电耗、减少药剂使用，实现碳减排16%以上，助力“双碳”目标；提升出水水质稳定性，保障居民用水与生态水环境安全，实现经济效益与生态效益双赢。
未来，汉中未来智慧谷人工智能科技有限公司将持续优化AI算法与系统功能，深化“AI大模型+水务”的融合应用，推动更多传统行业借助人工智能实现数字化转型，为新型智慧城市建设贡献力量。
完成单位：汉中未来智慧谷人工智能科技有限公司
完成人：翟少将、高明强、岳子升、张文君