傳統污水處理生產運營中的一些基礎難點：傳統處理方法效率低：傳統的污水處理方法存在處理效率低、工藝陳舊等問題，無法滿足當前對污水處理的高標準要求；設備故障難以發現：傳統的污水處理廠設備故障難以及時發現和解決，對處理效果產生不利影響；能耗高成本大：傳統污水處理廠存在能源消耗高、成本大的問題，管理和運營成本居高不下；污染排放難以控制：傳統污水處理廠難以控制污染物排放，對環境保護造成一定危害。因此，城市污水處理廠教學孿生系統應運而生，運用先進的數字化技術對污水處理廠進行模擬建模和實時監測的技術手段，通過數字孿生技術，可以實現對污水處理過程的實時監測、設備狀態的遠程管控以及智能化決策，提高污水處理廠的運行效率、降低運維成本、改善環境質量。既提高了污水廠運行的自動化水平，又減少了人工操作及誤操作，同時，提高了工作效率、降低了人工成本，經濟、高效地發揮好污水廠在水環境治理中的主力軍作用。
城市污水處理廠教學孿生系統是利用傳感器、物聯網技術等手段，實時采集污水處理廠內各種參數數據，建立數字模型對污水處理過程進行模擬和優化，提供污水處理系統的智能化管理方案。該技術可以實現對整個污水處理流程的實時監測、設備狀態的遠程控制和污水處理效果的智能評估。
（一）城市污水處理廠教學孿生系統特點：
1.實時監測與數據采集
2.智能化設備管理
3.污水處理優化決策
4.能源利用與節能降耗
5.環境監測與污染控制
6.遠程監控與指揮調度
7.數據信息處理分析
8.更多功能可供需開發
（二）城市污水處理廠教學孿生系統功能：
1.全景展示
污水處理廠全景展示，包含粗格柵、細格柵、高效沉淀池、接觸消毒池、污泥泵房、鼓風機房、脫泥間、一期污泥泵房、砂濾池、配電間、管道、生物池、辦公樓、倉庫等構筑物全景三維場景。對道路、照明、綠化等各種食物均一一采用三維可視化建模，與現實廠區設施相對應。支持用戶與構筑物之間的交互操作，點擊構筑物名稱，數據實時采集已經接入，可以查看該構筑物目前狀況。
2.數據監測與分析
設備實時數據監測，統計分析、能耗分析、預警分析、維護分析等
3.視頻監控
現場監控，集中管理廠區內所有攝像頭監控，組合或單個調取任意攝像頭畫面到大屏上，用于查看實時現場畫面。
4.控制與管理
進水數字監控子模塊（包含粗格柵、細格柵、提升泵房等）、旋流沉砂池數字監控模塊、生物池數字監控模塊、二沉池數字監控模塊、沉淀池數字監控模塊（含磁混凝和轉筒濾池）、接觸池數字監控模塊、鼓風機房數字監控模塊、變配電數字監控模塊（含廠區內各電氣控制箱）、加藥間數字監控模塊、污泥脫水機房數字監控模塊、貯泥池數字監控模塊（含沖洗水池）、出水口水質監測模塊等；對應的操作是，當用戶需要監視或控制某一子系統時，點擊跳轉至該子系統模塊，場景視角切換到該子系統某一固定視角，此時可點擊任一設備查看相關數據，需要對設備進行操作時，進行所見即所得的操作。如啟動電機，直接點擊啟動按鈕即可啟動該電機工作，需要驗證時，可打開該子系統內的視頻監控畫面進行操作驗證確認。
5.優化決策
根據預警信息進行優化模擬，污水處理廠在生產過程中，生產安全是頭等大事，實現根據數據進行模擬或模擬典型事故處理流程，滿足日常強化學習與應急處理技能。
6.巡檢
線上遠程巡檢，是根據生產工藝運行要求進行的日常生產遠程檢查，主要是查看設備的運行狀態是否正常。包含巡檢路徑的設定、修改、刪除、調用等功能。
7.用戶管理
用戶管理模塊主要包含登錄功能、修改密碼功能、添加用戶功能、用戶管理功能、權限管理功能。用戶管理權限管理，管理員、子用戶操作日志等。
