0 引言

二次供水泵房大多處于無人值守運(yùn)行狀態(tài)，機(jī)房內(nèi)部濕度高、設(shè)備排布緊湊，儀表運(yùn)行環(huán)境相對惡劣。人工巡檢加實(shí)驗(yàn)室送檢模式，存在檢測周期長、異常發(fā)現(xiàn)滯后、紙質(zhì)記錄不易追溯等現(xiàn)實(shí)短板。部分已建泵房只實(shí)現(xiàn)泵組、液位、壓力監(jiān)控，缺少水質(zhì)感知環(huán)節(jié)；少數(shù)加裝水質(zhì)儀表的項(xiàng)目，儀表僅本地顯示，數(shù)據(jù)無法接入泵房PLC或者智慧管理平臺(tái)，運(yùn)維人員需要現(xiàn)場抄表，數(shù)據(jù)價(jià)值沒有充分發(fā)揮。如何在有限機(jī)房空間完成多參數(shù)水質(zhì)感知，兼顧新建項(xiàng)目配套、存量小區(qū)改造利舊，同時(shí)實(shí)現(xiàn)和現(xiàn)有泵房自控系統(tǒng)、IBMS平臺(tái)的數(shù)據(jù)互通，成為二次供水智能化建設(shè)當(dāng)中需要解決的工程問題。

1 泵房水質(zhì)監(jiān)測現(xiàn)場工程痛點(diǎn)分析

1.1 監(jiān)測時(shí)效性與風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警短板

人工取樣送檢受人力、流程限制，采樣頻次有限。水箱水體靜置、消毒藥劑衰減、管網(wǎng)檢修擾動(dòng)等因素帶來的水質(zhì)變化，無法做到實(shí)時(shí)掌握。當(dāng)出現(xiàn)余氯偏低、濁度異常升高、pH偏離合理區(qū)間時(shí)，問題發(fā)生之后才能夠被發(fā)現(xiàn)，存在供水安全管控滯后的情況。

1.2 數(shù)據(jù)孤島與臺(tái)賬管理困難

部分水質(zhì)儀表只具備本機(jī)顯示功能，不對外輸出標(biāo)準(zhǔn)化信號，無法和泵房原有自控體系融合。水質(zhì)數(shù)據(jù)與泵組運(yùn)行、水箱液位、機(jī)房環(huán)境相互割裂，需要維護(hù)多套獨(dú)立記錄。紙質(zhì)臺(tái)賬易丟失，歷史水質(zhì)變化趨勢難以復(fù)盤回溯，不利于運(yùn)維過程追溯。

1.3 改造項(xiàng)目現(xiàn)場實(shí)施約束條件多

老舊小區(qū)泵房改造不能中斷居民正常供水，不允許對主供水管道做大規(guī)模改動(dòng)；機(jī)房空間狹小潮濕，對傳感器、采集終端防護(hù)等級、安裝方式有特殊要求；部分原有PLC、網(wǎng)關(guān)接口資源已經(jīng)占用，新增監(jiān)測點(diǎn)位需要做好協(xié)議兼容，增加現(xiàn)場調(diào)試難度。

2 系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

小區(qū)生活水泵房水質(zhì)檢測系統(tǒng)整體分為水質(zhì)傳感單元、流通采樣單元、本地采集控制終端、物聯(lián)網(wǎng)傳輸單元、上層業(yè)務(wù)管理平臺(tái)五層結(jié)構(gòu)。整套系統(tǒng)以旁路采樣方式取水，不干預(yù)主管路供水流程。

水質(zhì)傳感單元包含溫度、pH值、ORP氧化還原電位、游離余氯、總氯、濁度傳感器，安裝于專用流通池內(nèi)部；流通采樣單元具備穩(wěn)流、排氣功能，降低水流流速波動(dòng)、氣泡附著探頭帶來的測量漂移。傳感器輸出信號送入本地采集控制終端完成信號轉(zhuǎn)換、濾波預(yù)處理；采集終端支持本地?cái)?shù)據(jù)緩存，網(wǎng)絡(luò)鏈路臨時(shí)中斷時(shí)數(shù)據(jù)本地存儲(chǔ)，通信恢復(fù)自動(dòng)補(bǔ)傳，保障數(shù)據(jù)連續(xù)性。

物聯(lián)網(wǎng)傳輸單元支持以太網(wǎng)有線、4G無線兩種傳輸路徑，適配不同泵房布線條件；采集終端輸出Modbus?RTU/TCP標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，可直接對接泵房現(xiàn)有PLC、邊緣網(wǎng)關(guān)，把水質(zhì)參數(shù)和泵組狀態(tài)、液位、壓力等數(shù)據(jù)匯聚至同一套監(jiān)控體系。上層業(yè)務(wù)平臺(tái)完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、趨勢分析、閾值比對、告警分發(fā)、報(bào)表導(dǎo)出等業(yè)務(wù)處理，同時(shí)支持向第三方IBMS、智慧物業(yè)平臺(tái)輸出數(shù)據(jù)接口。

3 核心監(jiān)測指標(biāo)工程釋義

各項(xiàng)監(jiān)測指標(biāo)從不同維度反映二次供水出水狀態(tài)，為運(yùn)維人員提供判斷依據(jù)。水體溫度用于輔助評估水箱水體環(huán)境條件，間接參考微生物滋生風(fēng)險(xiǎn)；pH值反映水體酸堿度，pH偏離合理區(qū)間會(huì)加速管路腐蝕，同時(shí)影響消毒藥劑發(fā)揮效果；ORP氧化還原電位，作為水體消毒效果的輔助參考參數(shù)；余氯、總氯體現(xiàn)消毒劑殘留水平，余氯過低會(huì)提升微生物增殖風(fēng)險(xiǎn)，余氯偏高會(huì)影響用水感官；濁度反映水體懸浮顆粒物，濁度突發(fā)升高往往指向水箱清洗不及時(shí)、管網(wǎng)擾動(dòng)、滲漏等異常工況。

工程應(yīng)用當(dāng)中需要區(qū)分瞬時(shí)擾動(dòng)和真實(shí)水質(zhì)異常，平臺(tái)支持分級閾值配置，設(shè)置預(yù)警、告警兩級門限，配合延時(shí)判斷邏輯，降低氣泡、水樣擾動(dòng)帶來的誤告警概率。系統(tǒng)只做數(shù)據(jù)采集監(jiān)測，不參與供水管路控制，保障原有供水設(shè)備安全邏輯不受改動(dòng)。

4 系統(tǒng)主要業(yè)務(wù)功能

4.1 全天候在線數(shù)據(jù)采集與遠(yuǎn)程可視化

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)24 h連續(xù)采集泵房出水多參數(shù)水質(zhì)，管理平臺(tái)提供實(shí)時(shí)數(shù)值、歷史曲線，運(yùn)維人員通過Web客戶端、移動(dòng)端遠(yuǎn)程查看泵房水質(zhì)情況，減少現(xiàn)場巡檢抄表工作量，便于掌握不同時(shí)段水質(zhì)變化規(guī)律。

4.2 分級異常告警推送

當(dāng)pH、余氯、濁度等關(guān)鍵指標(biāo)超出預(yù)設(shè)閾值，系統(tǒng)觸發(fā)告警事件，通過平臺(tái)消息推送至運(yùn)維崗位，提醒及時(shí)開展現(xiàn)場復(fù)核排查，將風(fēng)險(xiǎn)處置環(huán)節(jié)前置，改變完全依靠事后送檢的管理模式。

4.3 全周期數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與電子化臺(tái)賬報(bào)表

系統(tǒng)自動(dòng)歸檔完整監(jiān)測時(shí)序數(shù)據(jù)，支持按時(shí)間區(qū)間篩選查詢，可導(dǎo)出Excel格式報(bào)表，形成電子化水質(zhì)管理檔案，可與人工實(shí)驗(yàn)室送檢記錄做比對核驗(yàn)，便于運(yùn)維復(fù)盤與資料留存。

4.4 異構(gòu)系統(tǒng)集成對接能力

采集終端輸出工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，能夠接入智慧泵房SCADA、IBMS集成平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)數(shù)據(jù)、泵組運(yùn)行參數(shù)、水箱液位、機(jī)房環(huán)境監(jiān)測統(tǒng)一展示，不用單獨(dú)維護(hù)一套獨(dú)立軟件，降低平臺(tái)運(yùn)維成本。

4.5 適配新建、改造兩類工程場景

新建標(biāo)準(zhǔn)化生活水泵房，可在設(shè)備成套階段同步完成水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備配套安裝調(diào)試；存量小區(qū)泵房改造，采用旁路流通式取水，不用切斷主供水，施工過程對居民用水影響較小。

5 現(xiàn)場工程實(shí)施關(guān)鍵要點(diǎn)

采樣點(diǎn)位優(yōu)先布置在泵房總出水旁路位置，監(jiān)測數(shù)據(jù)可以代表泵房向外輸送供水整體水質(zhì)；多分區(qū)供水大型小區(qū)，可按需增設(shè)監(jiān)測點(diǎn)位消除監(jiān)測盲區(qū)。流通池安裝重視排氣設(shè)計(jì)，減少氣泡對傳感器探頭的干擾。泵房潮濕環(huán)境下，儀表、接線端子做好防護(hù)處理，滿足現(xiàn)場濕度工況。

水質(zhì)傳感器屬于需要定期維護(hù)的器件，項(xiàng)目交付需要同步提供校準(zhǔn)、清潔維護(hù)指引，運(yùn)維按周期完成探頭保養(yǎng)標(biāo)定，保障長期測量可靠性。改造項(xiàng)目進(jìn)場前期完成現(xiàn)場摸排，梳理現(xiàn)有PLC、網(wǎng)關(guān)協(xié)議與接口資源，確定對接方案。調(diào)試階段模擬網(wǎng)絡(luò)中斷、水樣擾動(dòng)等工況，驗(yàn)證本地緩存、告警邏輯運(yùn)行效果。項(xiàng)目完成后交付設(shè)備清單、點(diǎn)表、通信協(xié)議文檔，方便后期運(yùn)維迭代。

6 應(yīng)用效果總結(jié)

生活水泵房水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)，借助傳感與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)補(bǔ)齊二次供水?dāng)?shù)字化感知短板，把溫度、pH、ORP、余氯、總氯、濁度指標(biāo)轉(zhuǎn)為可遠(yuǎn)程訪問的數(shù)字化數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)異常提前提醒，完善小區(qū)供水風(fēng)險(xiǎn)管控手段。電子化臺(tái)賬降低紙質(zhì)檔案管理壓力，同時(shí)可與泵房自控平臺(tái)完成數(shù)據(jù)融合，提升智慧泵房整體運(yùn)維水平。