1. 項(xiàng)目背景與目標(biāo)

在供水、排水、化工、農(nóng)業(yè)灌溉等諸多領(lǐng)域，水池液位的穩(wěn)定與控制是保障生產(chǎn)生活安全、提高效率、節(jié)約能源的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的人工巡檢方式存在數(shù)據(jù)滯后、勞動(dòng)強(qiáng)度大、無法實(shí)時(shí)響應(yīng)等弊端；而獨(dú)立的本地PLC控制雖實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，但缺乏遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析能力，難以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)的優(yōu)化和預(yù)測(cè)性維護(hù)。

本解決方案旨在通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建一個(gè)集實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、智能報(bào)警、遠(yuǎn)程控制、聯(lián)動(dòng)邏輯和數(shù)據(jù)洞察于一體的智能化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水池液位的精準(zhǔn)監(jiān)控和水泵群的遠(yuǎn)程高效調(diào)度，最終達(dá)到無人值守、安全可靠、節(jié)能降耗的核心目標(biāo)。

2. 系統(tǒng)總體架構(gòu)

系統(tǒng)采用成熟的“云-管-邊-端”物聯(lián)網(wǎng)四層架構(gòu)，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性、開放性和可擴(kuò)展性。

（1）感知層（端）：

設(shè)備狀態(tài)采集：通過御控智能網(wǎng)關(guān)，采集水泵的運(yùn)行狀態(tài)（運(yùn)行/停止/故障）、電流、電壓、頻率（若為變頻泵）等數(shù)據(jù)。

環(huán)境監(jiān)測(cè)（可選）：御控網(wǎng)關(guān)可集成視頻監(jiān)控、門禁、浸水傳感器等，實(shí)現(xiàn)泵房全景安全監(jiān)控。

（2）網(wǎng)絡(luò)層（管）：

現(xiàn)場(chǎng)通信：傳感器與御控網(wǎng)關(guān)之間采用RS-485（Modbus協(xié)議）或IO硬接線等工業(yè)級(jí)可靠方式。

遠(yuǎn)程通信：御控網(wǎng)關(guān)與云平臺(tái)之間采用工業(yè)級(jí)蜂窩網(wǎng)絡(luò)（4G） 為主，有線光纖或衛(wèi)星通信為備份的冗余傳輸模式，確保數(shù)據(jù)在任何情況下都能穩(wěn)定上傳。

（3）邊緣計(jì)算層（邊）：

核心設(shè)備：工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)遠(yuǎn)程控制PLC（如西門子S7、羅克韋爾等）。

核心功能：

    1.  協(xié)議解析：將不同品牌的PLC和傳感器協(xié)議（如S7、Modbus、OPC UA）統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為MQTT/HTTP等標(biāo)準(zhǔn)物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議。

    2.  邊緣控制：執(zhí)行最關(guān)鍵的本地聯(lián)動(dòng)控制邏輯（如“液位超高自動(dòng)啟泵，液位超低自動(dòng)停泵”）。即使網(wǎng)絡(luò)中斷，也能保證系統(tǒng)自主、安全運(yùn)行，這是高可靠性的關(guān)鍵。

    3.  數(shù)據(jù)緩存：網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后，可續(xù)傳中斷期間的歷史數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)完整性。

（4）平臺(tái)與應(yīng)用層（云）：

御控物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)：作為系統(tǒng)大腦，負(fù)責(zé)海量數(shù)據(jù)的接入、存儲(chǔ)、計(jì)算和分析。

SaaS應(yīng)用：提供御控Web監(jiān)控中心和移動(dòng)APP，為不同角色（管理員、運(yùn)維員）提供可視化界面。

核心算法：實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)分析、趨勢(shì)預(yù)測(cè)、故障診斷和能效優(yōu)化。

3. 系統(tǒng)核心功能

3.1 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與可視化

全景看板：以GIS地圖形式展示所有水池和泵站的分布，顏色區(qū)分狀態(tài)。

動(dòng)態(tài)組態(tài)：通過自定義的工藝流程圖，逼真顯示水池液位高度、水泵運(yùn)行狀態(tài)、閥門開度、管網(wǎng)壓力等，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)刷新。

趨勢(shì)曲線：記錄并展示液位、流量、電流等關(guān)鍵參數(shù)的歷史曲線，支持多參數(shù)對(duì)比分析。

3.2 智能報(bào)警與安全聯(lián)動(dòng)

多級(jí)報(bào)警機(jī)制：對(duì)液位設(shè)置多級(jí)閾值（如低液位預(yù)警、低低液位聯(lián)鎖停泵、高液位預(yù)警、高高液位聯(lián)鎖啟泵）。報(bào)警信息通過APP、短信、語音等多種方式推送。

3.3 遠(yuǎn)程控制與管理

遠(yuǎn)程手動(dòng)控制：授權(quán)人員可在任何地點(diǎn)通過電腦或手機(jī)APP遠(yuǎn)程手動(dòng)啟停水泵、設(shè)置參數(shù)（如變頻器頻率）。

工單閉環(huán)管理：系統(tǒng)自動(dòng)將報(bào)警生成維修工單，派發(fā)給相關(guān)人員，并跟蹤處理全過程，形成閉環(huán)管理。

用戶權(quán)限管理：根據(jù)不同角色分配不同的操作和查看權(quán)限，確保系統(tǒng)安全。

3.4 數(shù)據(jù)分析與優(yōu)化

耗能分析：精確統(tǒng)計(jì)水泵的耗電量，計(jì)算單位水量提升能耗，為節(jié)能改造提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

預(yù)測(cè)性維護(hù)：通過分析水泵電流、振動(dòng)等趨勢(shì)數(shù)據(jù)，智能判斷設(shè)備健康狀態(tài)，提前預(yù)警潛在故障。

報(bào)表自動(dòng)生成：自動(dòng)生成日?qǐng)?bào)、月報(bào)、年報(bào)，內(nèi)容包括運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)、報(bào)警統(tǒng)計(jì)、能耗分析等，減少人工統(tǒng)計(jì)工作量。

4. 方案優(yōu)勢(shì)

高可靠性：邊緣計(jì)算確保網(wǎng)絡(luò)中斷時(shí)本地控制不中斷；冗余設(shè)計(jì)消除單點(diǎn)故障。

高效便捷：7x24小時(shí)無人值守，減少人工巡檢成本；遠(yuǎn)程操作極大提高響應(yīng)和處理速度。

決策支持：數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)決策，實(shí)現(xiàn)從“經(jīng)驗(yàn)管理”到“精準(zhǔn)管理”的跨越。

快速部署：基于云平臺(tái)，無需自建機(jī)房，建設(shè)周期短，后期擴(kuò)容方便。

5. 典型應(yīng)用場(chǎng)景

二次供水系統(tǒng)：小區(qū)、商業(yè)樓宇的地下儲(chǔ)水池、水箱液位監(jiān)測(cè)及加壓泵控制。

污水處理廠：調(diào)節(jié)池、提升泵站、沉淀池等的液位監(jiān)控與泵群聯(lián)動(dòng)。

工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)：冷卻塔水池、集水井的液位控制與循環(huán)泵管理。

農(nóng)業(yè)灌溉：大型蓄水池、水源井的液位監(jiān)測(cè)及灌溉泵的遠(yuǎn)程啟停。

消防水箱：屋頂消防水箱液位的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與報(bào)警。

本方案將傳統(tǒng)的PLC控制與現(xiàn)代化的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)深度融合，不僅解決了“看得見”和“控得了”的問題，更實(shí)現(xiàn)了“控得好”和“管得精”的升華，是相關(guān)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化、智能化升級(jí)的理想選擇。

審核編輯 黃宇