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雷达卡
一、方案背景与意义
随着城市化步伐的加快和水环境治理标准的不断提升，污水提升泵站作为城市排水系统的重要枢纽，其运作效率和安全稳定性直接影响到城市的水环境质量和民众的生活品质。传统的污水提升泵站普遍面临“人工巡查效率低下、设备故障难以预见、运行状态不透明、应急反应迟缓”等问题，难以适应现代智慧水利建设的需求。
智慧污水提升泵站监控系统依托物联网、大数据、人工智能、边缘计算等新型信息技术，构建了感知、传输、分析、决策、控制的全流程智能化体系，实现了对泵站设备运行、污水流量、水质参数、安全环境等多个方面的实时监控、智能分析和精确调控，对于提升泵站运维管理水平、减少运行成本、防控水环境风险、推动智慧水利建设具有重要的实际价值。
二、总体建设目标
全面感知：实现对泵站内部的格栅机、潜水泵、阀门、风机等关键设备运行状况，以及污水流量、水位、pH值、溶解氧、浑浊度等水质指标，还有泵站内的温度湿度、气体浓度（如硫化氢、甲烷等）、视频图像等安全环境信息的全方位感知和数据收集。
智能监控：通过远程可视化的监控平台，全天候掌握泵站的整体运行情况，实现设备运行状态、环境安全、水质水量等信息的24小时不间断监控，迅速识别异常情况并发出警报。
预测预警：利用大数据分析和人工智能技术，建立设备故障预测模型和水质异常预警模型，提前判断设备可能发生的故障和水质超标的风险，实现从“事后维修”向“事前预防”的转变。
精准调控：依据实时水质水量数据、设备运行状态及管网负荷情况，自动或远程调整泵站设备的运行参数，优化运行策略，提高污水提升效率，降低能源消耗和运维成本。
高效运维：构建数字化的运维管理体系，实现运维任务分配、进度追踪、数据记录、绩效评估等全过程的信息管理，提高运维工作的效率和规范化水平。
三、系统架构
本系统采用了“云-边-端”三层架构，确保数据采集的实时性、传输的稳定性和分析的高效性。
1、终端感知层
作为系统数据采集的起点，整合了多种感知装置，实现对泵站多方面信息的全面感知：
- 设备状态感知装置：包括电机振动传感器、温度传感器、电流电压传感器、压力传感器等，实时收集潜水泵、格栅机、风机、阀门等设备的运行参数，评估设备运行状况。
- 水质水量感知装置：包括超声波流量计、电磁流量计、雷达液位计、pH传感器、溶解氧传感器、浑浊度传感器、氨氮传感器等，准确收集污水流量、水位、主要水质参数数据。
- 安全环境感知装置：包括硫化氢传感器、甲烷传感器、一氧化碳传感器、温湿度传感器、高清网络摄像机、红外报警探测器等，实时监测泵站内有毒有害气体浓度、环境温湿度及安全防范情况。
- 数据采集终端：采用边缘计算网关，具备数据收集、协议解析、边缘计算、本地存储和远程通信等功能，将各类感知装置的数据进行统一收集和预处理，减轻云端计算负担。
2、网络传输层
负责将终端感知层收集的数据安全、稳定地传输至云端平台，支持多种通信方式的灵活配置：
- 有线通信：采用光纤通信方式，适用于距离较短、布线条件良好的场景，具有传输速度快、稳定性好、抗干扰能力强等优点，保证大量实时数据的快速传输。
- 无线通信：包括4G/5G、LoRa、NB-IoT等方式，适用于布线困难、位置分散的泵站。其中，4G/5G通信支持高速率、广覆盖，满足视频图像等大数据量传输需求；LoRa和NB-IoT通信具有低功耗、广覆盖、成本低廉等特点，适合各种传感器数据的低速传输。
- 网络安全保障：部署防火墙、入侵检测系统、数据加密传输等安全措施，防止网络攻击和数据泄露，确保数据传输的安全性和完整性。
3、云端应用层
作为系统的中心，承担数据存储、分析、处理和应用展示等职责，基于云计算平台构建智能化应用体系：
- 数据存储中心：采用分布式存储架构，融合关系型数据库和非关系型数据库，实现对设备运行数据、水质水量数据、安全环境数据、运维管理数据等各类数据的大规模存储和高效管理，确保数据的安全性和可扩展性。
- 数据处理分析平台：基于大数据分析和人工智能算法，对收集的各类数据进行深入挖掘和分析：
- 设备故障诊断：通过建立设备运行参数特征库，运用机器学习算法对比分析实时数据与特征数据，实现设备故障的精确诊断和潜在故障的预测。
- 水质趋势分析：对水质参数的历史数据和实时数据进行分析，挖掘水质变化规律，建立水质异常预警模型，当水质参数超过阈值时及时发出预警。
- 运行优化分析：结合污水流量、水位变化及管网负荷情况，运用优化算法对泵站设备运行策略进行分析和优化，实现节能降耗。
- 可视化监控平台：支持电脑端、移动端等多种终端访问，通过GIS地图、数据看板、视频监控窗口等形式，直观展示泵站分布、设备运行状态、水质水量数据、安全环境信息等，实现泵站运行状态的全景可视化监控。
四、核心功能
- 实时监控：
设备运行监控：实时显示潜水泵、格栅机、风机、阀门等设施的工作状况（运行 / 停止 / 故障）、工作参数（电流、电压、振动、温度、压力等），通过不同的色彩标识设施状态，异常状况自动突出显示。
水质水量监控：实时展现污水流量、水位、pH 值、溶解氧、浊度、氨氮等参数数据，绘制实时变动趋势线，支持历史数据回查。
安全环境监控：实时检测泵站内硫化氢、甲烷等有毒有害气体浓度，当浓度超过标准时自动报警；通过高清摄像头实现泵站内视频图像实时预览、录像回放、云台控制等功能，支持移动侦测和红外报警联动。
GIS 地图监控：在 GIS 地图上标注所有泵站的地理位置，直观展示泵站分布情形，点击地图上的泵站图标可迅速进入该泵站的详细监控页面，查看各项运行数据。
2、报警通知
多维度预警：基于预设的阈值和智能分析模型，实现设备故障预警（如电机温度过高、振动异常等）、水质异常预警（如 pH 值超标、溶解氧过低等）、安全环境预警（如有毒气体浓度超标、非法入侵等）。
多种报警方式：支持声音报警、弹窗报警、短信报警、APP 推送报警等多种方式，确保运维人员及时接收到报警信息，报警信息包含报警时间、报警地点、报警类型、报警数值等详尽内容。
报警处理跟踪：对报警信息进行记录、分类、处理，全流程追踪，确保报警问题得到及时有效解决。
3、远程控制
设备远程操控：在获得相应权限后，运维人员可通过手机、电脑端的监控平台远程控制潜水泵、格栅机、风机、阀门等设施的启停，调整设施运行参数（如水泵转速、阀门开度等），实现泵站的远程无人值守运行。
自动控制策略：支持根据预设条件制定自动控制策略，如根据污水水位自动控制潜水泵的启停数量和转速，根据水质参数自动控制药剂投加量等，实现泵站的自动化、智能化运行。
控制操作日志：对所有远程控制操作和自动控制操作进行详尽记录，包括操作人、操作时间、操作内容、操作结果等，便于后续查询和追溯。
4、设备管理
设备信息管理：建立设备档案库，记录设备的基础信息（如设备名称、型号、规格、安装位置、安装时间等）、技术参数、维护记录、维修记录、报废记录等，实现设备全生命周期管理。
设备状态评估：基于设备运行数据和智能分析模型，对设备运行状态进行评估，生成设备健康度报告，为设备维护提供科学依据。
维护计划管理：根据设备运行状态、维护周期和维护规程，制定设备维护计划，支持维护计划的创建、修改、删除、查询和提醒，确保设备维护工作有序开展。
5、运维管理
运维工单管理：支持运维工单的创建、派发、接收、处理、反馈、归档等全流程管理，运维人员可通过移动端 APP 接收工单并实时反馈处理进度。
运维人员管理：记录运维人员的基础信息、技能资质、工作履历、绩效考核等信息，实现运维人员的规范化管理。
运维数据分析：对运维工单处理效率、设备故障率、维护成本等数据进行统计分析，生成运维管理报表，为运维工作的优化提供数据支持。
6、报表统计
多维度报表生成：支持生成设备运行报表、水质水量报表、安全环境报表、运维管理报表等多种类型的报表，报表数据可按日、周、月、年等时间维度进行统计。
报表自定义配置：支持用户根据实际需求自定义报表的内容、格式、统计指标等，满足不同用户的个性化报表需求。
报表导出与打印：支持报表以 Excel 格式导出，也可直接打印，方便用户进行数据存档和汇报。
7、移动端 APP
实时监控：支持在移动端实时查看泵站运行状态、水质水量数据、视频图像等信息，实现泵站运行的随时随地监控。
报警提醒：及时接收报警信息推送，查看报警详情，可对报警信息进行确认、处理和反馈。
远程控制：在获得权限后，可通过移动端远程控制设备启停和运行参数调整。
运维管理：支持移动端接收、处理运维工单、报警通知，查看设备档案和维护计划，上报运维情况。
五、方案效益分析
1、经济效益
降低运维成本：实现泵站远程无人值守运行，减少现场巡检人员数量，降低人工成本；通过设备故障预测和精准维护，减少设备维修费用和备件消耗，延长设备使用寿命。
节约能耗成本：基于智能分析和优化控制策略，合理调控设备运行参数，避免设备无效运行，降低泵站能耗（如水泵能耗、风机能耗等），实现节能降耗。
减少经济损失：及时发现和处理泵站故障及水质异常问题，避免污水外溢、设备损坏等情况造成的经济损失和环境治理成本。
2、社会效益
提升水环境质量：通过实时监控水质参数和优化污水提升运行，确保污水得到及时、有效处理，减少污水对周边水体环境的污染，改善城市水环境质量。
保障城市排水安全：提高泵站运行的安全稳定性和应急响应能力，有效应对暴雨等极端天气造成的污水量突增情况，避免城市内涝和排水不畅，保障城市正常运行和居民生活安全。
助力智慧水利建设：推动污水提升泵站运维管理的数字化、智能化转型，为智慧水利建设提供可复制、可推广的实践经验，提升水利行业信息化、智能化发展水平。
3、管理效益
增强管理效能：借助可视化监控平台和信息化管理系统，实现泵站运行状况的即时掌握和运维工作的高效管理，简化管理环节，提升决策效率。
规范管理程序：制定标准化的设备管理、运维管理和预警处理流程，确保管理工作的规范化和制度化，提高管理水平。
提升决策的科学依据：依托大数据分析和智能分析结果，为泵站运维管理、规划建设和决策提供科学的数据支持，减少决策的主观性和随意性。
智慧污水提升泵站监控系统，通过融合新一代信息技术与水利工程技术，构建了一个感知全面、传输稳定、分析智能、控制精确、管理高效的智能化监控体系，提高污水提升泵站的运行效率、安全稳定性及运维管理水平，降低运营成本，预防水环境风险，为城市水环境治理和智慧水利建设提供强劲动力。
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