Первый в России цифровой двойник очистных сооружений: от проектной модели строительства до эксплуатационной

По проекту строительства КОС «Тонкий мыс» в Геленджике планируют создать первый в России цифровой двойник очистных сооружений. На примере этого объекта рассказываем, как ведется информационная модель строительства от проектной стадии до эксплуатационной.

Содержание статьи:

1. Все данные на одной платформе
2. Проектная модель
3. Строительная модель
4. Исполнительная модель
5. Эксплуатационная модель
6. На заметку

Все данные на одной платформе

В Геленджике производительность действующих очистных сооружений КОС «Толстый мыс» после модернизации 2008 года составляет 50 000 м3 в сутки при численности населения 76 000 человек. В курортный сезон количество проживающих в городе возрастает почти в два раза. Соответственно, увеличивается и приток в централизованные системы водоотведения.

Ожидается, что в ближайшие годы и постоянных жителей, и туристов станет больше. По расчетам, в пиковый сезон 2028 года население в зоне обслуживания ЦСВП составит 250 600 человек. Тогда приток при достаточном водоснабжении будет 65 200 м3 в сутки. К 2040 году этот показатель увеличится до 90 000 м3. Чтобы обеспечить потребности города, планируют реконструировать очистные сооружения на Толстом мысе и построить новые на Тонком мысе. Их суммарная производительность составит 100 000 м3 в сутки — этого хватит, чтобы покрыть прогнозируемый рост показателей на 20−30 лет.

На первом этапе идет строительство очистных сооружений с глубоководным выпуском на Тонком мысе. Оно займет около года. У заказчика проекта, ООО «Концессии водоснабжения Геленджик», заключен контракт под ключ на проектирование и строительство с компанией «Современные системы реновации».

Информационные модели ведутся в программном комплексе «Цифровое управление строительством». Как это происходит, рассказал Алексей Торчинский:

Идея создания единой информационной модели возникла в связи с тем, что проектирование и стройка находятся в одних руках, а объект строительства технологически сложный. Сейчас мы находимся на стадии завершения проектной модели объекта, она проходит госэкспертизу. Потом она должна будет трансформироваться в строительную модель и, в конечном итоге, в эксплуатационную, то есть в цифрового двойника.

Проектная модель

Проектная модель — это то, что планируется построить. Ее основа — это интерактивный генплан, подгружаемый в BIM-модуль. Он позволяет просматривать структуру объекта, атрибутивные данные по всем сооружениям и сетям и переходить к их детальным моделям.

Детальные модели также интерактивны и позволяют просматривать структуру сооружений и их атрибутивную информацию. Здания и оборудование внутри прорисованы с детализацией LOD 400−500, а также добавлены инженерные сети — так выглядит законченная проектная модель в строительстве.

Когда она готова, ее проверяют на коллизии и ошибки. В модели КОС «Тонкий мыс» их обнаружили порядка 400 штук. Причина возникновения — человеческий фактор. Объект большой и с проектом одновременно работает много людей. Например, технологии и ограждающие конструкции попадают в модель из двух разделов — «Конструктивные решения» и «Архитектурные решения». Допустим, технолог передвинул насосы и попал на стенку — вот и возникает коллизия. На плоских чертежах ее можно не заметить, а в 3D-модели будет видно.

Критическими считаются те коллизии, которые влияют на конструктивные элементы. Например, ширина въездных ворот на чертеже не соответствует опорам. В ворота должна въехать фура, а опоры мешают. Следовательно, их надо передвинуть. Вслед за конструктивными изменениями придется заново провести и расчеты. После устранения коллизий модель снова проверяют: не появилось ли в ней новых ошибок. И после этого отправляют на экспертизу.

Строительная модель

Для того, чтобы проектная модель трансформировалась в строительную, к ней привязывают сметы и график производства работ. По мере того, как возводится объект, туда вносят корректировки, возникающие в процессе стройки. Получается информационная модель, связанная с реальными параметрами объекта во время строительства.

Исполнительная модель

По факту строительства, к модели привязывают исполнительную документацию — акты, данные стройконтроля и госстройнадзора, модели и данные исполнительной съемки, а также закрывающие документы — так происходит формирование исполнительной BIM-модели. Когда объект завершен, ее передают в эксплуатацию. В этот момент исполнительная BIM-модель должна превратиться в эксплуатационную модель, то есть в цифрового двойника.

Эксплуатационная модель

Цифровой двойник формируется, когда к исполнительной BIM-модели привязываются эксплуатационные параметры: давление, расходы сточных вод, температура и все, что во время эксплуатации происходит с объектом: технические регламенты, ремонты и так далее.

Кроме того, эксплуатационная модель дополняется документами, обеспечивающими нормальную работу объектов: паспортами и инструкциями на оборудование, сертификатами, регламентами и технологическими картами технического обслуживания и т. д.

Цифровой двойник сопровождает объект десятилетия и даже века — до его ликвидации.

Для создания эксплуатационной модели производится интеграция с платформой для автоматизации «УМНОГОР». На завершающем этапе строительства этот аппаратно-программный комплекс будет установлен в диспетчерском пункте Тонкого мыса. Он станет собирать оперативно-технологические параметры и информацию о текущем состоянии очистных сооружений. Как только эксплуатационные данные пойдут в модель, а это произойдет на стадии пуско-наладочных работ, состоится переход от строительной модели к эксплуатационной.

Эксплуатирующей организации в два клика будет доступна информация об объекте, его характеристиках, отклонениях при строительстве, схемы всех технологических процессов очистки вод. В ЦУС станут агрегироваться, сохраняться и обрабатываться данные о давлении, расходах сточных вод, их температуре содержании нитритов и нитратов и так далее. На основании этих данных оператор или диспетчер будут принимать решение по управлению системой.

Цифровой двойник поможет контролировать и анализировать давление, расход сточных вод, их температуру и состав, а также определять, где нужен ремонт. Эксплуатационная модель будет вестись на одной платформе и иметь связь со строительной моделью, так как эксплуатационные качества объекта напрямую зависят от качества строительства.

Наша цель — сделать так, чтобы цифровой двойник объекта поддерживался почти автоматически. Большая часть данных будет поступать в модель посредством телеметрии. Для этого мы создали не только программное обеспечение, а целый аппаратно-программный комплекс, АСУТП — автоматическую систему управления техническим процессом. Благодаря ей данные будут агрегироваться и отображаться в модели.

Ожидается, что расходы на создание и поддержание цифрового двойника окупятся за счет сокращения издержек на эксплуатационные расходы и увеличения эффективности работы технологически сложного объекта.

В очистных сооружениях происходят химические, физические, биологические процессы. На выходе получается чистая вода, которая через глубоководный вывод сбрасывается в Черное море. Соответственно, от повышения эффективности этих процессов выиграет не только эксплуатирующая объект организация, но и экосистема в целом.

На заметку

1. Проектная, строительная, исполнительная и эксплуатационная информационные модели должны вестись в одной программе и быть связанными друг с другом.
2. Проектная модель представляет собой твердотельную модель объекта строительства с глубокой детализацией элементов и сопутствующие документы: пояснительные записки, расчеты, чертежи и так далее.
3. Переход от проектной модели к строительной и далее к исполнительной BIM-модели происходит, когда к ней привязывают сметы, график производства работ, а затем исполнительные и закрывающие документы.
4. Цифровой двойник агрегирует оперативно-технологические параметры и информацию о текущем состоянии объекта.
5. Эксплуатационная модель помогает сократить издержки на эксплуатацию объекта и увеличить эффективность его работы.