一、 項目背景

隨著城鄉供水一體化與農村飲水安全工程的深入推進，某縣水務管理單位已建成覆蓋多個村鎮的供水網絡，旨在保障農村居民生活用水的穩定供應與水質安全。然而，農村供水站點普遍存在分布廣、數量多、位置偏遠的特點，傳統人工巡檢與現場管理方式面臨多重挑戰：

1、設備運行狀態無法實時掌握

2、水質監測主要依賴人工檢測

3、設備發生故障后發現不及時

4、運維人員巡檢范圍廣、效率低

5、水源地及泵房缺少全天候安全監控

為破解上述難題，水務管理部門提出建設一套農村飲用水遠程監控運維系統，具體要求包括：

對水源地、水廠、泵站、高位水池的設備運行狀態（水泵、閥門、加藥泵、變頻器等）進行遠程實時監控；

1、在線采集進出水流量、管網壓力、水池水位及出水水質（濁度、余氯、pH等）關鍵數據；

2、實現設備故障、壓力異常、水質超標等情況的自動告警，并支持多端同步通知；

3、構建數據報表與分析功能，輔助優化供水調度與運維策略，降低能耗與漏損。

二、 方案解析

經過技術調研，本方案采用物聯網、無線通信與云平臺技術，構建“感知層—網絡層—平臺層—應用層”四層架構的遠程監控運維系統，具體組成如下：

1. 感知層：站點數據采集與自動控制

在各供水站點部署工業物聯網智能網關，通過標準接口連接現場設備：

設備狀態采集：連接PLC（如西門子S7-1200等）、變頻器，采集水泵啟停、運行頻率、閥門開度、加藥量、電耗等參數。

工藝與水質監測：接入水位計、流量計、壓力變送器，以及濁度儀、余氯分析儀、pH計等水質在線監測設備，實時獲取關鍵數據。

安防與環境監控：部署視頻攝像頭、門磁、浸水探測器等，對泵房、水池、水源地關鍵區域進行全天候可視化監控與安防預警。

就地自動控制：利用網關內置的邊緣計算能力，實現水位聯動水泵啟停等就地自動控制邏輯，確保網絡異常時站點仍可無人值守運行。

2. 網絡層：穩定可靠的數據傳輸通道

針對農村站點光纖覆蓋不足、布線成本高的問題，采用4G/5G無線通信作為主要聯網方式。網關通過運營商蜂窩網絡，將采集的數據經加密協議安全上傳至云端平臺。同時，網關支持斷點續傳功能，確保在信號不穩定區域數據不丟失。

3. 平臺層：統一監控與智能運維中臺

數之能工業物聯網平臺部署到云服務器上，匯聚所有站點數據，提供核心服務：

設備接入與管理：支持海量網關與設備接入，實現設備生命周期管理。

數據存儲與處理：存儲歷史運行數據、水質數據與告警記錄，為分析提供基礎。

告警引擎：內置靈活規則引擎，可針對壓力驟降、水質超標、設備離線等設定多條件觸發告警。

可視化與報表：提供拖拽式組態工具構建工藝流程圖，并自動生成能耗、水質、運行時長等統計報表。

4. 應用層：多端協同的運維指揮界面

面向管理人員與運維人員，提供以下終端應用：

監控中心大屏：在調度中心部署，總覽全域供水“一張圖”，實時顯示各站點關鍵數據與報警狀態。

Web管理平臺：供管理人員進行設備管理、歷史數據查詢、報表下載與系統配置。

移動端小程序：運維人員可通過手機隨時查看站點運行狀態、接收告警推送、處理工單并記錄巡檢結果，實現遠程移動辦公。

三、 功能效益

1. 多協議兼容，快速部署

工業智能網關具備豐富接口（如RS485、以太網）和協議庫，支持主流PLC、水質儀表、電表等設備接入，無需改造現有設備或停機，可實現即插即用，縮短施工周期。

2. 靈活聯網，適應偏遠站點

網關支持4G/5G、WiFi、以太網等多種聯網方式。針對偏遠農村網絡條件差的現實，優先采用4G/5G聯網方案，確保數據穩定上傳，解決了光纖無法覆蓋的痛點。

3. 集中監控與可視化調度

平臺通過組態工具構建各站點工藝流程圖，在大屏上直觀展示水位、流量、壓力、水泵狀態、水質數據等。管理人員可在一個界面總覽所有站點，實現“一屏管全域”，提升管理效率。

4. 智能告警與多端實時通知

平臺內置的告警引擎支持設置壓力超限、水質超標、設備故障等多種觸發條件。告警信息通過平臺彈窗、短信、微信、郵件等多種方式實時推送給責任人，確保異常快速響應。

5. 數據驅動運營優化

自動統計各站點日/月/年用電量、單位水量電耗、藥劑消耗、設備運行時長等指標，并生成對比報表與趨勢圖，可精準評估運行成本與能效，為供水調度、節能降耗和設備維護計劃提供科學依據，助力農村供水管理向數字化、精細化轉型。