一、方案背景與目標

 

隨著全球水資源短缺與極端氣候頻發，傳統水利設施面臨效率低、能耗高、運維成本大等挑戰。智慧水利通過物聯網、大數據、人工智能等技術，實現水利設施的智能化管理，提升水資源利用效率與防洪抗旱能力。本方案聚焦智能水泵控制系統與無人值守泵站物聯網網關，構建動態調控、遠程運維的智慧水利體系，目標如下：

 

1. 精準調控：根據實時水位、流量、水質等數據動態調整水泵運行，降低能耗。

 

2. 無人值守：通過物聯網網關實現設備遠程監控與故障預警，減少人工巡檢成本。

 

3. 數據驅動決策：基于大數據分析優化調度策略，提升水資源管理效率。

 

二、智能水泵控制系統設計

 

1. 系統架構

 

·   感知層：御控網關對接已部署的水位傳感器、流量計、壓力傳感器、水質監測儀、電機振動傳感器等，實時采集泵站運行數據。

 

·   控制層：采用御控邊緣計算網關，實現本地邏輯控制與數據預處理。

 

·   應用層：通過御控云平臺進行數據分析與決策，下發控制指令至水泵變頻器或閥門。

 

水位傳感器就是測量水位的，可以及時反饋液位避免水位過高或過低。錦鋒科技的8點光學液位傳感器LLM26PP05-8可以檢測多個液位，相比傳統的單點傳感器，內置安全準確的數據采集處理算法，可作為單點傳感器使用，多余得點位用作保護裝置。

 

2. 動態調控功能

 

水位自適應控制：根據水位閾值自動啟停水泵，支持多級水位聯動（如預警水位、危險水位）。

 

能效優化算法：基于歷史數據與實時工況，通過遺傳算法或強化學習優化水泵運行組合，降低能耗。

 

水質聯動控制：當檢測到水質超標（如COD、氨氮），自動切換備用泵或關閉排水口，防止污染擴散。

 

3. 智能保護機制

 

過載保護：實時監測電機電流，超限時自動降頻或停機。

 

空轉預警：通過流量或壓力傳感器判斷水泵空轉，防止設備損壞。

 

三、無人值守泵站物聯網網關解決方案

 

1. 網關核心功能

 

多協議兼容：御控網關支持Modbus、MQTT、OPC UA等工業協議，兼容不同品牌傳感器與水泵控制器。

 

邊緣計算能力：在御控網關端實現數據清洗、異常檢測、簡單控制邏輯（如本地報警），減少云端依賴。

 

安全通信：采用AES加密與VPN隧道，確保數據傳輸安全；支持國密算法滿足等保要求。

 

遠程運維：通過4G/LoRa無線通信，實現設備遠程配置、固件升級與故障診斷。

 

2. 泵站智能化改造

 

視頻監控集成：部署AI攝像頭，識別人員闖入、設備異常（如漏油、冒煙）并聯動報警。

 

環境監測：御控網關實時采集溫濕度、氣體（如H2S、CH4）等數據，保障泵站安全運行。

 

智能門禁：結合RFID或人臉識別，記錄人員出入信息，防止非法操作。

 

3. 運維管理平臺

 

可視化大屏：展示泵站運行狀態、能耗趨勢、告警列表等關鍵指標。

 

預測性維護：基于設備振動、溫度等數據，通過機器學習模型預測水泵壽命，提前安排檢修。

 

工單管理系統：自動生成維護工單，推送至運維人員APP，跟蹤處理進度。

 

四、方案優勢

 

降本增效：減少人工巡檢成本，降低水泵能耗，延長設備壽命。

 

高可靠性：邊緣計算與本地控制雙冗余，確保斷網時仍能維持基本功能。

 

易擴展性：支持對接傳感器或控制模塊，快速適配不同規模泵站。

 

合規性：數據留存可追溯。

 

六、實施步驟

 

1. 需求調研：分析泵站規模、工況與現有設備兼容性。

 

2. 硬件部署：安裝御控網關、攝像頭等設備，完成網絡覆蓋。

 

3. 系統集成：配置御控云平臺，實現數據對接與可視化。

 

4. 測試驗收：模擬極端工況，驗證系統穩定性。

 

5. 運維培訓：對管理人員進行平臺操作與應急處理培訓。

 

七、總結

 

本方案通過智能水泵控制系統與物聯網網關的深度融合，實現泵站“感知-分析-決策-執行”閉環管理，推動水利行業向數字化、智能化轉型。未來可結合數字孿生技術，構建虛擬泵站模型，進一步優化調度策略與應急預案。