一、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在水務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用背景與需求
在當(dāng)今數(shù)字化時(shí)代，水務(wù)行業(yè)面臨著諸多挑戰(zhàn)。給排水系統(tǒng)站點(diǎn)分布零散，運(yùn)維區(qū)域廣泛，傳統(tǒng)的人工測量水位、流量以及機(jī)泵運(yùn)行參數(shù)等方式不僅效率低下，且調(diào)度管理被動(dòng)，難以實(shí)現(xiàn)科學(xué)性與及時(shí)性。隨著城鎮(zhèn)進(jìn)程的加速，企業(yè)設(shè)備裝置不斷增多，設(shè)備獨(dú)立性強(qiáng)、地理位置分散，運(yùn)營和維護(hù)成本居高不下。設(shè)備自動(dòng)化程度不足，故障反饋與處理依賴人工，易引發(fā)緊急事故。同時(shí)，設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的記錄與分析手段原始，缺乏完整的實(shí)時(shí)記錄與分析系統(tǒng)，無法滿足企業(yè)對(duì)設(shè)備運(yùn)行時(shí)長、電量消耗等數(shù)據(jù)處理的迫切需求。
為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，將設(shè)備接入物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備云端監(jiān)控與管理成為必然趨勢(shì)。深圳市深控信息技術(shù)有限公司基于多年產(chǎn)品研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，推出結(jié)合SK-IOT物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)與SK-IOT 系列“不需要點(diǎn)表的邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)”的解決方案，在排水設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控和大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方面取得了良好效果。而深控技術(shù)的 “不需要點(diǎn)表的工業(yè)網(wǎng)關(guān)”，更是以其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，為水務(wù)設(shè)備數(shù)據(jù)監(jiān)測和遠(yuǎn)程管理帶來了新的變革。
二、深控技術(shù) “不需要點(diǎn)表的工業(yè)網(wǎng)關(guān)”介紹
（一）運(yùn)作邏輯
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智能協(xié)議識(shí)別與自適應(yīng)接入：該網(wǎng)關(guān)配備智能協(xié)議識(shí)別引擎，能夠自動(dòng)掃描并解析各類工業(yè)設(shè)備的通信協(xié)議，如常見的 Modbus、OPC UA、Profinet 等。在水務(wù)場景中，當(dāng)連接水泵、水質(zhì)監(jiān)測儀等設(shè)備時(shí)，無需人工手動(dòng)配置點(diǎn)表，即可自動(dòng)完成設(shè)備綁定與數(shù)據(jù)標(biāo)簽映射。例如，在某自來水廠，網(wǎng)關(guān)連接新安裝的水泵后，迅速識(shí)別其運(yùn)行狀態(tài)、轉(zhuǎn)速、能耗等關(guān)鍵參數(shù)，并將這些數(shù)據(jù)直接推送至水務(wù)管理系統(tǒng)，極大縮短了設(shè)備接入時(shí)間。
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邊緣計(jì)算優(yōu)化數(shù)據(jù)流：網(wǎng)關(guān)內(nèi)置邊緣計(jì)算模塊，在數(shù)據(jù)采集階段對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行高效預(yù)處理。通過數(shù)據(jù)清洗功能，能夠過濾掉異常值與噪聲數(shù)據(jù)，顯著提升數(shù)據(jù)質(zhì)量；利用數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，減少傳輸帶寬壓力，僅將關(guān)鍵信息傳輸至后續(xù)系統(tǒng)；并且，通過本地算法實(shí)時(shí)檢測設(shè)備異常，如水泵溫度超限、振動(dòng)異常等情況，一旦發(fā)生立即觸發(fā)即時(shí)預(yù)警。
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無線傳輸與斷網(wǎng)續(xù)傳：基于 4G/5G 通信技術(shù)，網(wǎng)關(guān)能夠?qū)⑻幚砗蟮臄?shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至云端或本地水務(wù)管理系統(tǒng)。在復(fù)雜的水務(wù)環(huán)境中，網(wǎng)絡(luò)狀況可能不穩(wěn)定，但該網(wǎng)關(guān)具備強(qiáng)大的本地緩存功能。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中斷時(shí)，它可暫存數(shù)據(jù)，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后自動(dòng)續(xù)傳，確保數(shù)據(jù)的完整性與連續(xù)性，避免因網(wǎng)絡(luò)問題導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。
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與水務(wù)管理系統(tǒng)的深度集成：網(wǎng)關(guān)通過標(biāo)準(zhǔn)接口，如 MQTT、HTTP 等，與水務(wù)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無縫對(duì)接，支持雙向交互。一方面，將設(shè)備狀態(tài)、工藝參數(shù)、水質(zhì)數(shù)據(jù)等實(shí)時(shí)推送至管理系統(tǒng)；另一方面，接收管理系統(tǒng)下達(dá)的遠(yuǎn)程控制指令，如設(shè)備啟停、參數(shù)調(diào)整等，實(shí)現(xiàn)對(duì)水務(wù)設(shè)備的精準(zhǔn)控制。
（二）產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)
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部署高效性：傳統(tǒng)點(diǎn)表配置方式在面對(duì)水務(wù)系統(tǒng)中眾多分散設(shè)備時(shí)，需逐臺(tái)設(shè)備核對(duì)地址，部署一條產(chǎn)線往往耗時(shí)數(shù)周。而深控技術(shù)的無點(diǎn)表網(wǎng)關(guān)通過自動(dòng)識(shí)別功能，可將單條產(chǎn)線部署時(shí)間大幅縮短至數(shù)小時(shí)。在某大型污水處理廠的設(shè)備升級(jí)項(xiàng)目中，使用SK-IOT該網(wǎng)關(guān)后，新設(shè)備接入時(shí)間從原本的 15 天縮短至 2 天，極大提高了項(xiàng)目實(shí)施效率。
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兼容性與擴(kuò)展性：該網(wǎng)關(guān)支持超過 300 種工業(yè)協(xié)議，能夠兼容西門子、三菱、施耐德等主流品牌設(shè)備。在水務(wù)行業(yè)，不同時(shí)期建設(shè)的水廠、泵站可能采用不同品牌設(shè)備，該網(wǎng)關(guān)可輕松適應(yīng)。同時(shí)，它能自適應(yīng)新增設(shè)備或協(xié)議升級(jí)，有效降低企業(yè)后續(xù)改造成本，為水務(wù)系統(tǒng)的長期發(fā)展提供保障。
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數(shù)據(jù)可靠性保障：采用雙卡冗余設(shè)計(jì)，主備 SIM 卡自動(dòng)切換，確保網(wǎng)絡(luò)始終穩(wěn)定。具備工業(yè)級(jí)防護(hù)能力，防塵防水、寬溫設(shè)計(jì)，可適應(yīng)高溫、潮濕、震動(dòng)等惡劣水務(wù)環(huán)境，保證設(shè)備在各種工況下穩(wěn)定運(yùn)行，減少因環(huán)境因素導(dǎo)致的數(shù)據(jù)采集中斷風(fēng)險(xiǎn)。
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全生命周期管理：支持遠(yuǎn)程監(jiān)控與 OTA 升級(jí)，可實(shí)時(shí)診斷設(shè)備健康狀態(tài)，預(yù)測潛在故障。通過對(duì)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的持續(xù)分析，提前發(fā)現(xiàn)問題并采取措施，減少設(shè)備停機(jī)時(shí)間，降低運(yùn)維成本，延長設(shè)備使用壽命。
三、實(shí)施案例及效果
（一）案例一：大型自來水廠設(shè)備監(jiān)控與管理
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實(shí)施情況：某大型自來水廠擁有眾多水泵、電機(jī)、水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備等，分布在多個(gè)區(qū)域。為實(shí)現(xiàn)高效管理，部署了深控技術(shù)不需要點(diǎn)表的工業(yè)網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)自動(dòng)識(shí)別各類設(shè)備通信協(xié)議，實(shí)時(shí)采集水泵運(yùn)行狀態(tài)、電機(jī)電流電壓、水質(zhì)關(guān)鍵指標(biāo)等數(shù)據(jù)，并通過無線傳輸將數(shù)據(jù)上傳至水廠監(jiān)控中心的管理系統(tǒng)。同時(shí)，利用網(wǎng)關(guān)的邊緣計(jì)算功能，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理與分析，設(shè)置設(shè)備異常預(yù)警規(guī)則。
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實(shí)施效果：
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設(shè)備故障預(yù)警及時(shí)性大幅提升：設(shè)備故障預(yù)警時(shí)間從原來人工巡檢發(fā)現(xiàn)問題的平均 30 分鐘，縮短至網(wǎng)關(guān)實(shí)時(shí)監(jiān)測下的 5 分鐘內(nèi)，故障率降低了 25%。例如，通過對(duì)水泵振動(dòng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析，提前發(fā)現(xiàn)了一次軸承故障隱患，及時(shí)維修避免了設(shè)備突發(fā)故障導(dǎo)致的供水中斷。
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水質(zhì)監(jiān)測與調(diào)控更精準(zhǔn)：能夠?qū)崟r(shí)掌握水質(zhì)變化，根據(jù)水質(zhì)數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整水處理工藝參數(shù)，出廠水水質(zhì)達(dá)標(biāo)率從 98% 提升至 99.5%，保障了居民用水安全。
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運(yùn)維效率顯著提高：運(yùn)維人員可通過管理系統(tǒng)遠(yuǎn)程查看設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行遠(yuǎn)程參數(shù)調(diào)整與設(shè)備控制，減少了現(xiàn)場巡檢次數(shù)，人工巡檢頻次減少了 40%，降低了運(yùn)維成本。
（二）案例二：城市排水管網(wǎng)智能監(jiān)測與管理
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實(shí)施情況：在某城市排水管網(wǎng)系統(tǒng)中，部署了深控技術(shù)工業(yè)網(wǎng)關(guān)，連接分布在各路段的液位傳感器、流量傳感器、水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備等。網(wǎng)關(guān)自動(dòng)識(shí)別傳感器協(xié)議，采集管網(wǎng)液位、流量、水質(zhì)污染指標(biāo)等數(shù)據(jù)，并通過 5G 網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸至城市排水管理中心平臺(tái)。同時(shí)，利用網(wǎng)關(guān)的智能分析功能，對(duì)管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，預(yù)測管網(wǎng)堵塞、污水溢流等風(fēng)險(xiǎn)。
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實(shí)施效果：
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管網(wǎng)故障預(yù)警與處理能力增強(qiáng)：通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析，提前發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)堵塞風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，預(yù)警準(zhǔn)確率達(dá)到 85% 以上。在一次強(qiáng)降雨過程中，提前預(yù)警了一處易積水路段的管網(wǎng)堵塞，及時(shí)采取清淤措施，避免了城市內(nèi)澇發(fā)生，城市內(nèi)澇次數(shù)較去年同期減少了 30%。
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排水調(diào)度更科學(xué)：根據(jù)管網(wǎng)流量數(shù)據(jù)，優(yōu)化排水泵站運(yùn)行調(diào)度，提高了排水效率，排水能力提升了 20%，有效緩解了城市排水壓力。
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數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析更便捷：自動(dòng)生成管網(wǎng)運(yùn)行日?qǐng)?bào)、月報(bào)等報(bào)表，為城市排水規(guī)劃與管理提供了準(zhǔn)確數(shù)據(jù)支持，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析效率提高了 50%。
（三）案例三：污水處理廠智能化升級(jí)
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實(shí)施情況：某污水處理廠為提升智能化水平，引入深控技術(shù)不需要點(diǎn)表的工業(yè)網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)接入污水處理廠的 PLC 控制系統(tǒng)、曝氣設(shè)備、水泵、水質(zhì)監(jiān)測儀器等設(shè)備，自動(dòng)識(shí)別設(shè)備協(xié)議，采集設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、水質(zhì)處理數(shù)據(jù)等，并將數(shù)據(jù)上傳至污水處理廠智能化管理平臺(tái)。同時(shí)，利用網(wǎng)關(guān)的邊緣計(jì)算與智能預(yù)警功能，對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和污水處理效果進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與分析。
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實(shí)施效果：
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污水處理效果提升：通過實(shí)時(shí)監(jiān)測與優(yōu)化曝氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，根據(jù)水質(zhì)變化及時(shí)調(diào)整處理工藝，污水達(dá)標(biāo)排放率從 95% 提升至 98%，減少了對(duì)環(huán)境的污染。
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設(shè)備故障率降低：設(shè)備故障預(yù)警功能提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備潛在問題，如通過對(duì)水泵溫度、電流等數(shù)據(jù)監(jiān)測，提前預(yù)警了水泵葉輪磨損問題，及時(shí)維修，設(shè)備故障率降低了 30%，延長了設(shè)備使用壽命。
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能耗降低：基于對(duì)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的分析，優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行模式，污水處理廠整體能耗降低了 15%，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排目標(biāo)。
四、總結(jié)
深控技術(shù) “不需要點(diǎn)表的工業(yè)網(wǎng)關(guān)” 在水務(wù)領(lǐng)域的設(shè)備數(shù)據(jù)監(jiān)測和遠(yuǎn)程管理中展現(xiàn)出卓越的性能與優(yōu)勢(shì)。通過三個(gè)實(shí)施案例可以看出，它能夠有效提升水務(wù)系統(tǒng)的運(yùn)行效率、可靠性與智能化水平。在設(shè)備故障預(yù)警、水質(zhì)監(jiān)測與調(diào)控、排水調(diào)度優(yōu)化、污水處理效果提升等方面均取得了顯著成效，為水務(wù)行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型與可持續(xù)發(fā)展提供了有力支持。隨著 5G、AI 等技術(shù)的不斷發(fā)展與融合，該網(wǎng)關(guān)有望進(jìn)一步集成更多高級(jí)功能，如預(yù)測性維護(hù)、數(shù)字孿生等，為水務(wù)行業(yè)帶來更多創(chuàng)新與變革，助力構(gòu)建更加智慧、高效、可靠的水務(wù)管理體系。
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