建設背景與目標

傳統污水泵站普遍面臨站點分散、人工值守成本高、設備管控弱、故障響應滯后、數據碎片化等問題，尤其在汛期等極端天氣下，難以實現多泵站協同調度，易引發污水外溢與內澇風險。為破解以上難題，數之能以工業物聯網云平臺為核心，融合邊緣計算網關、無線通信與可視化組態技術，構建覆蓋“感知—傳輸—控制—分析—運維”全流程的泵站智慧管控體系，助力泵站實現“無人值守、少人巡檢”的現代化管理模式。

管理系統采用云-邊-端三級架構，由感知層、邊緣控制層、網絡傳輸層、平臺應用層四層組成，各層級間通過標準化協議實現數據交互與指令聯動，保障系統全流程穩定高效運行。

一、感知層：現場數據采集

在泵站現場部署各類傳感器、儀表與執行設備，實現對泵站運行狀態、工藝參數與環境安全的全方位感知：

水泵機組：采集每臺潛污泵的運行狀態、故障信號、手自動檔位、熱繼過載等開關量信號，以及電機電流、電壓、繞組溫度、泵腔泄漏、運行時長等模擬量信號。

工藝參數：通過超聲波液位計/投入式液位變送器監測集水池液位，電磁流量計采集進出水瞬時流量與累計流量，壓力變送器監測管網壓力。

輔助設備：采集格柵機運行狀態、電動閥門開度、變頻器頻率與故障代碼等數據。

環境安防：部署硫化氫/甲烷氣體檢測儀、泵房溫濕度傳感器、浸水傳感器及高清網絡攝像頭，實時監測泵站安全環境。

二、數據采集層：邊緣計算與協議轉換

在泵站現場部署數之能工業智能網關，承擔邊緣計算與數據采集核心職能：

協議解析：網關內置豐富通信協議庫，可接入西門子、三菱等主流品牌PLC及各類Modbus 儀表，實現多源異構設備的數據融合。

邊緣計算：支持如智能采集、數據過濾、報警計算、跳變觸發、公式計算、分組策略、定時任務、算法開發等。

數據預處理：在本地進行數據清洗、異常檢測與短時存儲，斷網期間數據本地緩存，網絡恢復后自動補傳，確保數據完整性。

遠程運維：支持通過VPN隧道實現PLC遠程上下載程序、遠程調試與故障排查，大幅減少現場維護頻次。

三、網絡傳輸層：可靠通信鏈路

根據泵站分布特點，靈活選用通信方式，保障數據穩定上傳與指令可靠下達：

遠程傳輸：采用4G/5G作為主鏈路，將泵站數據實時上傳至數之能云平臺；對距離較近的城區泵站，可選用光纖/以太網實現大帶寬穩定通信。

本地組網：對于傳感器分散的泵站，可選用LoRa數采終端進行本地無線組網，再經網關集中上云，有效解決布線難題。

安全機制：部署VPN加密傳輸、防火墻及數據隔離措施，防范網絡攻擊與數據泄露。

四、平臺應用層：組態可視化管理平臺

數之能工業物聯網云平臺是一款集設備數據采集、監控、分析、可視化展示與遠程運維于一體的低代碼平臺。平臺內置豐富的通信協議庫與數據可視化組件，支持接入PLC、儀器儀表、傳感器、攝像頭等設備，實現廣泛設備接入與實時響應。在本方案中，平臺承擔數據匯聚、智能告警、遠程控制、運維管理與數據分析等核心功能：

實時數據展示：以數據列表、趨勢曲線、儀表盤等形式展示各泵站液位、流量、壓力、水泵運行狀態、電流電壓、能耗等關鍵參數。

組態畫面：通過組態編輯工具搭建可視化組態界面，直觀還原泵站工藝流程與設備布局，實現對現場的可視化遠程監控。

視頻聯動：接入泵站高清攝像頭，支持實時預覽與錄像回放，視頻畫面與設備數據同屏顯示。

告警通知：監測到液位超高/超低、水泵過載等異常情況時自動通過微信、短信、郵件等方式進行通知，確保告警信息及時觸達。

告警閉環：告警觸發后自動記錄并生成事件列表，支持確認、消警與處理記錄錄入，未處理報警置頂顯示，形成閉環管理。

遠程手動控制：通過電腦或手機遠程啟停水泵、開關閥門、調節變頻器頻率，適配應急調度場景。

工單閉環：報警觸發后自動生成維修工單，派發至維修人員APP，記錄維修時間、故障類型、處理結果，實現從發現到處置的全流程閉環。

設備臺賬：記錄設備型號、規格、安裝時間、維保歷史等信息，建立全生命周期檔案。

能耗分析：統計單臺/多臺水泵單位時間能耗，對比運行效率，提供節能優化建議。

運行報表：自動生成小時/日/月/年運行報表，涵蓋流量累計、設備運行時長、告警頻率等指標，支持導出與打印。

數據開放：提供標準API數據接口，可對接到上級水務管理平臺、環保監管平臺，實現數據共享與互聯互通。