一、行业痛点
传统供水模式的四大核心难题，制约效率与安全：
- 传统屋顶水箱 / 高位水池易滋生藻类、虫蚁，二次污染直接威胁用水安全。
- 人工启停水泵、凭经验调阀门，常出现 “大马拉小车” 或 “小马拉大车”，能耗浪费严重且缩短设备寿命。
- 爆管、干抽、过压等故障难以及时发现，易引发水淹泵房、电机烧毁，单次维修费动辄数万元。
- 高层小区、偏远果园、夜间用水等无人值守场景，跑冒滴漏处置滞后，损失持续扩大。
二、系统定位
以 “传感器 + 边缘计算 + 云端协同” 替代人工巡检，打通 “水源 — 泵站 — 管网 — 用水端” 全链路数字化。让水泵跟着用水需求 “精准变频跑”、故障在发生前 “主动预警”、管理在千里之外 “实时可视”，彻底解决传统供水的低效与风险。
三、架构总览
图片说明：自上而下分层展示 “感知层→传输层→边缘层→平台层→应用层”，各层级用不同色块区分（感知层：蓝色 / 传输层：绿色 / 边缘层：橙色 / 平台层：紫色 / 应用层：红色），每个层级标注核心设备（如感知层含液位计、压力变送器等），用带箭头的虚线表示数据流转方向（感知层采集数据→传输层加密传输→边缘层本地运算→平台层多端同步→应用层输出分析报告），底部添加图例说明色块与箭头含义，直观呈现全链路协同逻辑。
- 感知层：液位计、压力变送器、流量计、温度传感器、电参数模块（覆盖电压、电流、功率、电量），精准捕捉全链路数据。
- 传输层：支持 4G/5G、以太网、Wi-Fi、LoRa 自组网，采用 MQTT+TLS 加密传输，断网时可缓存 7 天数据。
- 边缘层：智能变频柜内置 PLC，独立完成 PID 恒压运算、泵组轮换、故障保护，断网状态下仍能自治运行。
- 平台层：Web、APP、小程序三端数据同步，组态画面一键生成，支持多人分级权限管理。
- 应用层：面向物业、水务公司、园区管理者，提供能耗分析、漏损评估、泵房健康报告等核心服务。
四、核心功能
图片说明：以圆形闭环流程图呈现，中心标注 “智能供水核心闭环”，外圈按顺时针依次分布 5 个功能节点（数据采集→智能控制→故障保护→分析追溯→视频联动），每个节点用不同形状的图标区分（数据采集：方形 / 智能控制：圆角方形 / 故障保护：三角形 / 分析追溯：梯形 / 视频联动：圆形），节点间用带方向的实线连接，每个节点下方标注关键子功能（如 “数据采集” 下标注 “多源数据融合（液位 / 流量 / 压力 / 电参数）”，“故障保护” 下标注 “缺水停泵 / 超压关阀 / 四通道报警”），闭环外侧用虚线标注 “24h 不间断运行”，体现功能的连续性与协同性。
- 多源数据融合
- 水池液位（0–5m，精度 ±1cm）、瞬时流量（0–200m³/h，精度 ±0.5%）、管网压力（0–2.5MPa，精度 ±0.2%），数据采集无死角。
- 电参数 1s 刷新一次，实时计算能效比 kWh/m³，为节能考核提供直接依据。
- 全闭环恒压控制
- 目标压力可通过面板或远程 1s 调节，PID 自整定，稳态误差≤±0.01MPa，用水端压力稳定。
- 支持 “一拖多” 泵组（2 主 1 备 / 3 主 2 备），先启先停、轮换均等，单泵连续运行超时自动轮休，避免过度损耗。
- 多重保护策略
- 进水缺水：液位低于下限 30s 自动停泵，推送 “缺水报警”，防止干抽烧毁电机。
- 出水超压：压力持续高于上限 5s 逐台减泵，极端情况 0.2s 速关出口电动阀，保护管网不爆管。
- 电气故障：短路、过流、过压、欠压、缺相、过热均经硬件 + 软件双重判断，通过 APP、微信、短信、电话四通道报警。
- 能耗与漏损双账本
- 每小时自动生成能效曲线，流量突降 30% 且电流不变时，标记 “疑似漏损” 并预警。
- 内置水平衡模型，对比昨日同期、上周同期数据，异常区间红色高亮，辅助快速定位破管位置。
- 事件追溯
- 所有启停、压力调整、报警、人工干预记录均带时间戳和操作人账号，支持一键导出 Excel，方便对账核算。
- 视频联动
- 接入网络摄像头，报警瞬间自动抓拍 10s 短视频，水淹泵房、非法闯入等情况一目了然。
- 支持云台远程控制，变焦查看轴承、底座是否渗水、异响，远程可视化巡检。
五、典型场景与效益测算
图片说明：采用分组柱状图，横向 X 轴为 3 个典型场景（高层住宅 / 高尔夫球场 / 农村集中供水），每个场景下分 “改造前”“改造后” 2 组柱子；纵向 Y 轴分左右双轴，左轴为 “能耗 / 水费 / 人工（单位：万元）”，右轴为 “投诉率（单位：%）”。柱子颜色区分（改造前：浅灰色 / 改造后：深蓝色），每个柱子上方标注具体数值（如高层住宅 “改造前能耗” 柱标注 “9.8 万 kWh”，“改造后能耗” 柱标注 “4.1 万 kWh（节电 58%）”），图表右侧添加 “关键效益标注”（如 “节水 32%”“投诉率降 90%”“8 个月回本”），底部标注数据来源（“数据基于实际项目运行 12 个月统计”），清晰对比改造前后的核心效益。
- 高层住宅（1200 户，33 层）
- 改造前：工频泵 7.5kW×3 台，年耗电 9.8 万 kWh，水箱清洗 4 次 / 年，人工成本 1.5 万元。
- 改造后：变频恒压运行（平均频率 38Hz），年耗电 4.1 万 kWh（节电 58%）；取消水箱无二次污染，水质投诉为 0；远程值守省 1 名夜班，年省人工 4 万元；综合年省约 7 万元，8 个月收回投入。
- 高尔夫球场（18 洞，2500 亩）
- 果岭、球道分 12 个灌溉区，系统根据土壤湿度、气象站蒸发量自动规划泵组输出。
- 比传统时序控制节水 32%，年省水费 18 万元；草坪品质提升，赛事档期增加 3 场，间接收益 60 万元。
- 农村集中供水（5000 人村镇）
- 水源井深 180m，原需专人驻点启停，夜间断水频发。
- 改造后实现 “水位低→自动启泵→水满停泵”，手机 APP 实时监控，村民扫码缴费；投诉率下降 90%，供水保证率提升至 98%。
六、实施步骤
- 现场踏勘：测量原泵房尺寸、管径、电源容量，评估增容或止回阀更换需求。
- 传感器布点：液位计安装于水池顶部，泵出口与最远端各设 1 只压力表，流量计选用插入式免切割型号。
- 边缘柜安装：支持壁挂或落地安装，防雨防尘设计，预留 30% I/O 冗余，便于后期扩容。
- 平台配置：导入泵房照片，10min 生成组态画面；设置压力、液位、电流等报警阈值。
- 策略调试：先手动测试单泵启停，确认转向、压力表数据无误后投入自动模式，观察 24h 压力曲线。
- 培训交付：提供操作手册与应急流程，建立 24h 值班微信群，前 1 个月每日推送运行日报。
- 运维回访：每季度远程校准传感器，每年清洗液位计、检查止回阀，设备寿命可延长 30% 以上。
七、常见问题答疑
Q1：断电怎么办？
UPS 标配 1kVA/1h，可选配 3h 锂电池包；同时推送 “市电中断” 报警，提醒物业启动柴油发电机，保障供水不中断。
Q2：网络信号差是否影响供水？
边缘柜可完全脱网运行，所有保护逻辑由本地 PLC 独立完成；网络恢复后自动补传数据，保证平台数据完整性。
Q3：后期增加泵或压力分区麻烦吗？
I/O 与变频器均为模块化设计，支持插槽式扩容；软件端可复制原泵组参数，30min 即可完成新增泵接入。
Q4：节能效果会不会逐年衰减？
平台会对比同期能效数据，若 kWh/m³ 逐年升高，将提示 “泵效率下降”，建议进行轴承保养或叶轮清理，确保长期节能效果。
八、未来展望
随着碳排放双控与用水总量红线趋严，泵房将成为 “能源 + 水资源” 双控核心节点。系统计划深度融合 AI 负荷预测技术，结合历史用水曲线、天气、节假日信息，提前 24h 预测流量，自动调整开泵时段与台数，削峰填谷降低最大需量电费。同时开放 API 接口，对接水务营收系统、城管大数据平台，为漏损控制、分区计量、阶梯水价提供统一数据底座，让每一滴水、每一度电都有迹可循、有据可依，推动供水行业向 “智慧化、低碳化、无人化” 全面升级。
