虚实相辅数位孪生丨AI驱动智慧水务新平台-北极星水处理网

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10月13日，由台北世贸中心主办，台湾对外贸易发展协会、经济部水利署协办的2022台湾国际水展盛大开幕。川源（中国）的兄弟公司基士德环科携智慧水务新平台亮相台湾国际水展。

人工智能（Artificial Intelligence, AI）、机器学习（Machine Learning, ML）、深度学习（Deep Learning, DL）……从物联网（IoT）升级到智慧联网（AIoT），下一个世代的科技革新对水资源产业将会产生什么样的影响？

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智慧水务服务平台（waterops.net）提供水务产业客户便捷的AI应用与快速的运算效益。

基士德环科看好AIoT市场潜力，早在2015年就成立智慧水务推动小组，聚焦净/污(废)水处理、污泥处理及河道净化等相关产业，提供包含技术支援、设备维修、智慧监控与节能规划的全方位服务。

2018年更进一步提出「设备赋能」及「程控智联」两大策略方向，前者以水泵、风机等单机设备的物联网化为主，提供设备管控预警机制，能降低机组维护成本、延长使用寿命；后者着重于流程中各单元监控与管理系统的智慧化，以及大数据分析、边缘运算等关键核心技术，以2019年开发完成的「生物与化学处理单元程序」为例，就能针对污泥沉降、生物活性、曝气量等重点环节有效提升营运效益。

基士德环科技术总监卓伯全提到，智慧水务团队除了AI专家以外，还纳入了数据工程师、资料科学家与环工领域专家，「在不到2年的时间内，团队就完成了污水处理系统的智能化操控及智慧管理AI模型，后续也透过实场验证完善模型设计，正式导入实务应用。」

2021年，基士德环科完成了ML/DL/AI等SaaS（软件即服务）平台的研发工作，在智慧水务服务平台「WaterOps」上推出污水处理厂「数位孪生（Digital Twins）」技术，服务对象包括负责污水厂规划设计的顾问公司与工程公司、营运管理商、各行业废水处理与回收商、政府与学研机构、设备制造商、设备巡检与维护者等等，客户无须自组AI团队，就能利用平台上的AI模型进行模拟分析。

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基士德环科的数位孪生(Digital Twins)是透过实场设备或系统的实时数据复制一套可监控、模拟及预知的一个数位版「虚拟模型」。

简单来说，客户可先将基本水务资料输入WaterOps中产生虚拟系统，借助AI模型进行前期模拟，完成后再对照建置实体系统与AI管理中心，并依现场监测数据不断修正调整，所得成果可再反馈到虚拟系统更新模型、持续优化。虚实相辅的孪生概念，让日常营运或事前评估都能更为精准。

透过 MLOps 实时运算中心与AI控制模块的结合，数位孪生技术能因应动态进流水量、水质变化及环境条件变异等参数，采用适性高且调控弹性佳的类神经网络算法建模，藉由大数据运算机制，提供实时监控、远程控管、成效评估、水质预测、污染预防及主动告警等功能。

卓伯全指出：「台湾的污水处理厂大部分将届使用年限，不论是要全面新建或分区逐步更新，都能利用WaterOps有效进行全生命周期管理。」尤其近年联合国永续发展目标（SDGs）中的「水资源循环再利用」备受重视，导入数位孪生技术能促进再生水回收效率及节能减碳，并可延长厂区生命周期，对推动循环经济与ESG理念是一大利多。

目前国际间的智慧水务应用多着重在物联网化，以数字化资料的收集、统整为主，少有以AI模型预判、改善或管理的实例。基士德环科在本届（2022年）展览中，将抢先展出WaterOps在生物科技园区水资源处理厂与水资源回收中心的实际应用状况，未来也将陆续在国际期刊与论坛上发表相关成果，助力水资源产业跨入智慧水务运营新时代。