虛實相輔數位孿生丨AI驅動智慧水務新平臺

發布日期：2022-10-14 作者：基士(shi)德(de)環(huan)科點擊：

智慧水務(wu)服務(wu)平臺（waterops.net）提供(gong)水務(wu)產業客戶便捷的AI應(ying)用與快速的運算效益。

人工智能（Artificial Intelligence, AI）、機器學習（Machine Learning, ML）、深度學習（Deep Learning, DL）……從物(wu)聯網(wang)(wang)（IoT）升級到智慧聯網(wang)(wang)（AIoT），下一個(ge)世代的科技革新對水(shui)資源產(chan)業將會(hui)產(chan)生什么樣(yang)的影響？

基士德環科看好AIoT市場潛力，早在2015年就成立智慧(hui)水務(wu)推動(dong)小組，聚焦凈(jing)/污(廢(fei))水處理、污泥處理及河道凈(jing)化(hua)等相關產業，提(ti)供包含(han)技術支援、設備維(wei)修、智慧(hui)監控(kong)與節能規劃的全方位(wei)服務(wu)。

2018年更(geng)進(jin)一步提(ti)(ti)出「設備(bei)(bei)(bei)賦能(neng)」及「程(cheng)(cheng)控智聯」兩大策略方向(xiang)，前(qian)者(zhe)以水泵、風機(ji)等(deng)(deng)單(dan)機(ji)設備(bei)(bei)(bei)的(de)物(wu)聯網化(hua)為(wei)主(zhu)，提(ti)(ti)供設備(bei)(bei)(bei)管控預(yu)警機(ji)制，能(neng)降低機(ji)組維護(hu)成(cheng)本、延長使用壽命；后者(zhe)著重(zhong)(zhong)于流程(cheng)(cheng)中各(ge)單(dan)元監(jian)控與管理(li)系統的(de)智慧(hui)化(hua)，以及大數據(ju)分析、邊緣運(yun)(yun)算(suan)等(deng)(deng)關鍵核心技術，以2019年開發完成(cheng)的(de)「生(sheng)物(wu)與化(hua)學處理(li)單(dan)元程(cheng)(cheng)序」為(wei)例，就能(neng)針(zhen)對污泥沉降、生(sheng)物(wu)活(huo)性、曝氣(qi)量等(deng)(deng)重(zhong)(zhong)點環節有效(xiao)(xiao)提(ti)(ti)升營運(yun)(yun)效(xiao)(xiao)益。

基士德環(huan)科技術總監卓伯全(quan)提到，智(zhi)慧水務團(tuan)隊除(chu)了(le)AI專(zhuan)家以外，還納入了(le)數據工程師、資料科學家與環(huan)工領(ling)域專(zhuan)家，「在(zai)不到2年的時(shi)間內(nei)，團(tuan)隊就完成(cheng)了(le)污水處理系統的智(zhi)能化(hua)操控(kong)及智(zhi)慧管(guan)理AI模(mo)型(xing)，后(hou)續也(ye)透過實場驗證完善模(mo)型(xing)設(she)計，正(zheng)式導入實務應用。」

2021年，基士德環科完成了(le)ML/DL/AI等(deng)(deng)SaaS（軟(ruan)件即(ji)服務）平(ping)臺的(de)研發工作，在智慧水務服務平(ping)臺「WaterOps」上(shang)推出污(wu)(wu)水處理(li)(li)廠(chang)(chang)「數(shu)位(wei)孿(luan)生（Digital Twins）」技術，服務對(dui)象包括(kuo)負責污(wu)(wu)水廠(chang)(chang)規劃(hua)設計的(de)顧問(wen)公(gong)司與工程公(gong)司、營運(yun)管理(li)(li)商、各(ge)行業廢水處理(li)(li)與回(hui)收商、政府與學研機(ji)構、設備(bei)制造(zao)商、設備(bei)巡(xun)檢與維護者等(deng)(deng)等(deng)(deng)，客戶無須自組AI團隊，就能利用平(ping)臺上(shang)的(de)AI模(mo)型進行模(mo)擬(ni)分析。

基士德環科的(de)數(shu)位孿生(Digital Twins)是(shi)透過實場設備或系統的(de)實時數(shu)據(ju)復制一套可(ke)監控、模(mo)(mo)擬及預知(zhi)的(de)一個數(shu)位版「虛擬模(mo)(mo)型(xing)」。

簡(jian)單(dan)來說，客戶可先將(jiang)基(ji)本水務資料輸入WaterOps中產生虛(xu)擬(ni)系統，借(jie)助AI模型(xing)(xing)進行前期模擬(ni)，完成(cheng)后再(zai)對(dui)照建(jian)置實體系統與AI管理(li)中心，并依現(xian)場監測數(shu)據不斷修正調整(zheng)，所得成(cheng)果可再(zai)反饋到虛(xu)擬(ni)系統更新模型(xing)(xing)、持續優(you)化。虛(xu)實相輔的孿生概念，讓日常(chang)營運(yun)或(huo)事前評估都能更為精準。

透過 MLOps 實(shi)時運(yun)(yun)算(suan)中心與(yu)AI控(kong)制模塊的結合，數位(wei)孿(luan)生技(ji)術能因應動(dong)(dong)態進流水量、水質變(bian)化及環(huan)境(jing)條件變(bian)異等參數，采(cai)用(yong)適(shi)性高且(qie)調控(kong)彈性佳的類(lei)神經(jing)網絡算(suan)法(fa)建模，藉由大數據運(yun)(yun)算(suan)機制，提供實(shi)時監控(kong)、遠程控(kong)管、成效評估、水質預(yu)(yu)測、污染預(yu)(yu)防(fang)及主動(dong)(dong)告警(jing)等功(gong)能。

卓伯全(quan)指(zhi)出：「臺灣的污(wu)水處理廠(chang)大部分將屆使用(yong)(yong)年(nian)限(xian)，不論是要(yao)全(quan)面新(xin)建或分區(qu)逐步(bu)更新(xin)，都能利(li)用(yong)(yong)WaterOps有效進行全(quan)生(sheng)命周期(qi)管理。」尤其近年(nian)聯合(he)國(guo)永續發(fa)展目標(biao)（SDGs）中的「水資源循環再利(li)用(yong)(yong)」備受重視(shi)，導入數位(wei)孿生(sheng)技術能促(cu)進再生(sheng)水回收效率(lv)及節能減碳，并可延(yan)長廠(chang)區(qu)生(sheng)命周期(qi)，對推動循環經濟與ESG理念(nian)是一(yi)大利(li)多。

目前國(guo)際(ji)間的智(zhi)慧(hui)水(shui)務應(ying)用多著重在物(wu)聯網化，以數字化資(zi)料(liao)的收(shou)集、統整為(wei)主(zhu)，少有以AI模型預判、改善或(huo)管理的實例。基士(shi)德環科(ke)在本屆（2022年）展覽中(zhong)(zhong)，將搶先展出(chu)WaterOps在生物(wu)科(ke)技(ji)園區水(shui)資(zi)源(yuan)處理廠與水(shui)資(zi)源(yuan)回收(shou)中(zhong)(zhong)心的實際(ji)應(ying)用狀況，未來也將陸續在國(guo)際(ji)期刊與論壇上發表相關成果(guo)，助力(li)水(shui)資(zi)源(yuan)產業(ye)跨入智(zhi)慧(hui)水(shui)務運(yun)營(ying)新時代(dai)。

基士(shi)德環(huan)科規劃的生(sheng)物(wu)科技園區水資源處理(li)廠。

于廠內氧(yang)化渠(qu)、A2O等處理單元，建置智慧操控系(xi)統(tong)，透過精確曝氣智能化控制，監控好氧(yang)池曝氣量，確保水(shui)質符合(he)標(biao)準(zhun)、大(da)幅提升污水(shui)處理設(she)備節(jie)電效率。

10月13日，由(you)臺北(bei)世(shi)貿中心主辦(ban)，臺灣(wan)對外貿易(yi)發展協會、經濟部(bu)水利署協辦(ban)的2022臺灣(wan)國際水展盛大開幕。川(chuan)源（中國）的兄弟(di)公司(si)基士德環科攜智慧(hui)水務新(xin)平臺亮相臺灣(wan)國際水展。