传统污水处理生产运营中的一些基础难点：传统处理方法效率低：传统的污水处理方法存在处理效率低、工艺陈旧等问题，无法满足当前对污水处理的高标准要求；设备故障难以发现：传统的污水处理厂设备故障难以及时发现和解决，对处理效果产生不利影响；能耗高成本大：传统污水处理厂存在能源消耗高、成本大的问题，管理和运营成本居高不下；污染排放难以控制：传统污水处理厂难以控制污染物排放，对环境保护造成一定危害。因此，城市污水处理厂教学孪生系统应运而生，运用先进的数字化技术对污水处理厂进行模拟建模和实时监测的技术手段，通过数字孪生技术，可以实现对污水处理过程的实时监测、设备状态的远程管控以及智能化决策，提高污水处理厂的运行效率、降低运维成本、改善环境质量。既提高了污水厂运行的自动化水平，又减少了人工操作及误操作，同时，提高了工作效率、降低了人工成本，经济、高效地发挥好污水厂在水环境治理中的主力军作用。
城市污水处理厂教学孪生系统是利用传感器、物联网技术等手段，实时采集污水处理厂内各种参数数据，建立数字模型对污水处理过程进行模拟和优化，提供污水处理系统的智能化管理方案。该技术可以实现对整个污水处理流程的实时监测、设备状态的远程控制和污水处理效果的智能评估。
（一）城市污水处理厂教学孪生系统特点：
1.实时监测与数据采集
2.智能化设备管理
3.污水处理优化决策
4.能源利用与节能降耗
5.环境监测与污染控制
6.远程监控与指挥调度
7.数据信息处理分析
8.更多功能可供需开发
（二）城市污水处理厂教学孪生系统功能：
1.全景展示
污水处理厂全景展示，包含粗格栅、细格栅、高效沉淀池、接触消毒池、污泥泵房、鼓风机房、脱泥间、一期污泥泵房、砂滤池、配电间、管道、生物池、办公楼、仓库等构筑物全景三维场景。对道路、照明、绿化等各种食物均一一采用三维可视化建模，与现实厂区设施相对应。支持用户与构筑物之间的交互操作，点击构筑物名称，数据实时采集已经接入，可以查看该构筑物目前状况。
2.数据监测与分析
设备实时数据监测，统计分析、能耗分析、预警分析、维护分析等
3.视频监控
现场监控，集中管理厂区内所有摄像头监控，组合或单个调取任意摄像头画面到大屏上，用于查看实时现场画面。
4.控制与管理
进水数字监控子模块（包含粗格栅、细格栅、提升泵房等）、旋流沉砂池数字监控模块、生物池数字监控模块、二沉池数字监控模块、沉淀池数字监控模块（含磁混凝和转筒滤池）、接触池数字监控模块、鼓风机房数字监控模块、变配电数字监控模块（含厂区内各电气控制箱）、加药间数字监控模块、污泥脱水机房数字监控模块、贮泥池数字监控模块（含冲洗水池）、出水口水质监测模块等；对应的操作是，当用户需要监视或控制某一子系统时，点击跳转至该子系统模块，场景视角切换到该子系统某一固定视角，此时可点击任一设备查看相关数据，需要对设备进行操作时，进行所见即所得的操作。如启动电机，直接点击启动按钮即可启动该电机工作，需要验证时，可打开该子系统内的视频监控画面进行操作验证确认。
5.优化决策
根据预警信息进行优化模拟，污水处理厂在生产过程中，生产安全是头等大事，实现根据数据进行模拟或模拟典型事故处理流程，满足日常强化学习与应急处理技能。
6.巡检
线上远程巡检，是根据生产工艺运行要求进行的日常生产远程检查，主要是查看设备的运行状态是否正常。包含巡检路径的设定、修改、删除、调用等功能。
7.用户管理
用户管理模块主要包含登录功能、修改密码功能、添加用户功能、用户管理功能、权限管理功能。用户管理权限管理，管理员、子用户操作日志等。
