智慧水务监控系统方案

一、方案概述

智慧水务在线监管平台是一套面向城市供水、二次供水泵房、管网监测及水源保护场景设计的物联网综合管理平台。平台通过现场数据采集主机、水质分析仪、PLC 控制器及网络摄像机，将水质、流量、压力、能耗、告警及视频等多源异构数据实时汇聚至云端或私有化服务器。

平台采用 B/S 架构，用户无需安装客户端，通过浏览器即可完成设备、数据、视频、告警、能耗等信息的统一管理，并以“一张图”方式直观呈现站点运行状态。

二、适用应用场景

三、智慧水务整体架构

系统采用“现场设备层 → 网络传输层 → 平台应用层 → 用户访问层”的四层架构，以端、边、云协同方式完成现场数据采集、网络传输、平台处理和业务展示。

四、现场数据采集与边缘接入

现场以数据采集主机作为边缘汇聚与协议转换核心节点，通过 RS-485、LAN 及 4G 网络接入水质分析仪、电能表、PLC 和网络摄像机。

• 水质数据：采集水温、PH、浊度、余氯等关键指标。
• 运行数据：采集水泵启停次数、运行时长、进出水压力、管网压力及故障状态。
• 能耗数据：采集电压、电流、功率及累计电量等信息。
• 视频数据：接入网络摄像机，实现现场实时视频监控。
• 断网续传：网络异常时，采集主机可暂存数据，网络恢复后按时间顺序补发。

五、平台核心功能

六、可视化监管大屏

平台主监控界面采用深色科技风，将站点状态、设备运行、水质分析、PLC 监测、视频画面、能耗趋势及告警信息集中展示。

• 顶部查看当前站点、天气、时间及设备在线状态。
• 左侧展示设备在线状态、告警状态、运行时长及资源使用情况。
• 中部集中呈现水质指标、压力、流量及 PLC 运行状态。
• 视频区域实时展示现场画面，便于结合业务数据进行综合判断。
• 底部通过统计图表和告警列表查看流量、能耗、趋势及告警处理情况。

七、AI 智能分析能力

平台后续可在既有数据采集和视频链路基础上引入 AI 分析能力，无需改变现有现场硬件部署，使水务监管从“被动监测告警”向“主动预警与智能监管”升级。

1. 设备预防性维护

基于电流、电压、功率、进出水压力、启停次数、运行时长及水质指标等历史数据建立设备健康模型，对设备劣化趋势进行分析。

• 水泵机械健康：识别电流漂移、启动冲击增大、频繁启停等异常特征。
• 电机电气健康：分析三相电流、电压及功率因数，识别不平衡、缺相等风险。
• 传感器健康：通过压力、流量和水质数据识别恒值、突变及超物理范围等异常。
• 管网状态：结合压力差与流量趋势辅助发现管路结垢、阀门异常等问题。
• 消毒设备健康：结合设备状态与余氯数据识别潜在消毒失效风险。

2. AI 视频智能分析

基于现有网络摄像机视频流，对关键画面进行智能分析，并将识别结果以结构化告警的形式接入统一告警中心。

• 人员闯入检测
• 安全帽、反光衣等穿戴合规检测
• 人员摔倒检测
• 高空作业安全防护检测
• 水池、水箱人员滞留检测
• 水面异物检测

八、安全与部署能力

平台支持私有化、云端及混合部署模式，可根据水务单位、政府监管及多站点管理需求灵活选择。

• 私有化部署：适合政府、水务企业内部监管，核心数据可留在内网。
• 云部署：适合多站点、分散式管理，可根据业务规模进行弹性扩展。
• 混合部署：兼顾内网核心数据安全与外部站点、视频业务的灵活接入。

系统支持用户名密码认证、Token 会话控制及 RBAC 角色权限管理；MQTT 可采用 TLS 加密，关键操作写入审计日志，增强平台数据与业务安全能力。

九、系统扩展能力

• 新增站点：配置 MQTT 主题并建立设备档案即可接入。
• 新增传感器：通过平台定义参数编码和阈值即可扩展监测类型。
• 新增视频通道：支持摄像机国标/RTSP 等方式接入流媒体服务。
• 第三方系统对接：可通过标准 RESTful API 或 MQTT 桥接方式进行数据交换。

十、方案价值