基于物联网的水池液位监测与水泵PLC远程控制系统解决方案

1. 项目背景与目标

在供水、排水、化工、农业灌溉等诸多领域，水池液位的稳定与控制是保障生产生活安全、提高效率、节约能源的关键环节。传统的人工巡检方式存在数据滞后、劳动强度大、无法实时响应等弊端；而独立的本地PLC控制虽实现了自动化，但缺乏远程监控和数据分析能力，难以实现系统级的优化和预测性维护。

本解决方案旨在通过物联网技术，构建一个集实时监测、智能报警、远程控制、联动逻辑和数据洞察于一体的智能化系统，实现对水池液位的精准监控和水泵群的远程高效调度，最终达到无人值守、安全可靠、节能降耗的核心目标。

2. 系统总体架构

系统采用成熟的“云-管-边-端”物联网四层架构，确保系统的稳定性、开放性和可扩展性。

（1）感知层（端）：

设备状态采集：通过御控智能网关，采集水泵的运行状态（运行/停止/故障）、电流、电压、频率（若为变频泵）等数据。

环境监测（可选）：御控网关可集成视频监控、门禁、浸水传感器等，实现泵房全景安全监控。

（2）网络层（管）：

现场通信：传感器与御控网关之间采用RS-485（Modbus协议）或IO硬接线等工业级可靠方式。

远程通信：御控网关与云平台之间采用工业级蜂窝网络（4G） 为主，有线光纤或卫星通信为备份的冗余传输模式，确保数据在任何情况下都能稳定上传。

（3）边缘计算层（边）：

核心设备：工业智能网关远程控制PLC（如西门子S7、罗克韦尔等）。

核心功能：

    1.  协议解析：将不同品牌的PLC和传感器协议（如S7、Modbus、OPC UA）统一转换为MQTT/HTTP等标准物联网协议。

    2.  边缘控制：执行最关键的本地联动控制逻辑（如“液位超高自动启泵，液位超低自动停泵”）。即使网络中断，也能保证系统自主、安全运行，这是高可靠性的关键。

    3.  数据缓存：网络恢复后，可续传中断期间的历史数据，保证数据完整性。

（4）平台与应用层（云）：

御控物联网云平台：作为系统大脑，负责海量数据的接入、存储、计算和分析。

SaaS应用：提供御控Web监控中心和移动APP，为不同角色（管理员、运维员）提供可视化界面。

核心算法：实现大数据分析、趋势预测、故障诊断和能效优化。

3. 系统核心功能

3.1 实时监测与可视化

全景看板：以GIS地图形式展示所有水池和泵站的分布，颜色区分状态。

动态组态：通过自定义的工艺流程图，逼真显示水池液位高度、水泵运行状态、阀门开度、管网压力等，实时动态刷新。

趋势曲线：记录并展示液位、流量、电流等关键参数的历史曲线，支持多参数对比分析。

3.2 智能报警与安全联动

多级报警机制：对液位设置多级阈值（如低液位预警、低低液位联锁停泵、高液位预警、高高液位联锁启泵）。报警信息通过APP、短信、语音等多种方式推送。

3.3 远程控制与管理

远程手动控制：授权人员可在任何地点通过电脑或手机APP远程手动启停水泵、设置参数（如变频器频率）。

工单闭环管理：系统自动将报警生成维修工单，派发给相关人员，并跟踪处理全过程，形成闭环管理。

用户权限管理：根据不同角色分配不同的操作和查看权限，确保系统安全。

3.4 数据分析与优化

耗能分析：精确统计水泵的耗电量，计算单位水量提升能耗，为节能改造提供数据依据。

预测性维护：通过分析水泵电流、振动等趋势数据，智能判断设备健康状态，提前预警潜在故障。

报表自动生成：自动生成日报、月报、年报，内容包括运行时长、报警统计、能耗分析等，减少人工统计工作量。

4. 方案优势

高可靠性：边缘计算确保网络中断时本地控制不中断；冗余设计消除单点故障。

高效便捷：7x24小时无人值守，减少人工巡检成本；远程操作极大提高响应和处理速度。

决策支持：数据驱动决策，实现从“经验管理”到“精准管理”的跨越。

快速部署：基于云平台，无需自建机房，建设周期短，后期扩容方便。

5. 典型应用场景

二次供水系统：小区、商业楼宇的地下储水池、水箱液位监测及加压泵控制。

污水处理厂：调节池、提升泵站、沉淀池等的液位监控与泵群联动。

工业循环水系统：冷却塔水池、集水井的液位控制与循环泵管理。

农业灌溉：大型蓄水池、水源井的液位监测及灌溉泵的远程启停。

消防水箱：屋顶消防水箱液位的远程监测与报警。

本方案将传统的PLC控制与现代化的物联网技术深度融合，不仅解决了“看得见”和“控得了”的问题，更实现了“控得好”和“管得精”的升华，是相关领域实现数字化、智能化升级的理想选择。

审核编辑 黄宇