智慧供水泵房設計及運行優化

隨著城市的發展，城市人口大幅增加，為(wei) 滿足隨之而來的居住需求，城市中高層建築不斷湧現，為(wei) 適應快速發展的城市係統，相應的配套輔助設施也需要及時更新。城市的供水一般使用管道集中式供水，但在供水需求高的地方，為(wei) 了滿足高層小區居民的生活用水需求，會(hui) 加裝二次供水設施。二次供水泵房作為(wei) 小區供水係統的重要組成部分，對小區的水資源管理和保障起著重要作用。從(cong) 經濟效益方麵來講，住宅小區二次供水泵房的建設可以優(you) 化小區的供水係統，減少水資源的浪費，降低小區的用水成本。通過智慧化管理，可以實現對泵房的實時監測和控製，進一步提高供水係統的效率，降低運營成本。從(cong) 實際效益方麵來講，住宅小區二次供水泵房的建設可以保障居民的用水需求，提高供水的品質和穩定性。通過建設智裁化泵房，可以實現對水質、水量等多個(ge) 指標的實時監測，及時發現和解決(jue) 問題，確保居民用水安全和健康。同時，智慧化管理還可以提高泵房的自動化程度，減少人工幹預，提高運行的安全性和穩定性。

城鎮居民的二次供水設施將集中供水管道裏的水再次加壓和另行存儲(chu) ，以滿足居民供水需求中廣州市二次供水用戶占比60%以上，上海市二次供水占比50%以上。二次供水的需求提升，二次供水的產(chan) 業(ye) 發展迅猛。據資料顯示，2022年我國二次供水設備產(chan) 量約18萬(wan) 套，市場規模約達到380億(yi) 元，目前，二次供水設施還存在許多需要解決(jue) 的問題曰二次供水泵房發展到現在已經擁有了一套相對完善的運行體(ti) 係，泵房規模相對較小，運行時產(chan) 生的風險也可控，維護難度也相對較小。但由於(yu) 不同管理人員采取的管理措施不同，導致管理成本波動較大，需要維護管理人員根據運行狀況及時調整，以降低成本。建設缺陷或後期管理維護不當會(hui) 導致供水管道被汙染，二次供水設施在運行中會(hui) 造成電力資源浪費現象4。同時由於(yu) 城市發展，居民的供水需求增大，二次供水泵房麵臨(lin) 升級改造的問題，嚴(yan) 重製約了二次供水設施的正常運營，必須采取有效措施解決(jue) 當前狀況9。通過現代計算機智能算法、物聯網技術以及可視化技術設計建設而成的智慧化標準泵房為(wei) 解決(jue) 上述問題提供了重要思路與(yu) 方案。

為(wei) 了縮短二次供水設施的維護管理時間，降低二次供水設施的故障率和維護成本，減少二次供水設施的電力資源消耗，城鎮智慧供水理念"逐漸被人們(men) 認可並推廣。智裁水務"的出現實現了節能減耗，保障了供水需求，提升了供水服務質量。文章以深圳安聯尚璟府項目智慧泵房為(wei) 研究對象，詳細介紹了智慧泵房的組成部分，分析了泵房的運行機製和智能管理措施，為(wei) 智慧泵房的進一步推廣應用提供了參考。

2 智慧泵房的組成要素

二次供水智慧泵房通過對用戶的感知、智能識別、供電保障、人機互動、水質保障、能耗管理降噪減震等數據，實現視頻實時采集、存儲(chu) 、傳(chuan) 輸、處理等功能。智慧泵房由供水設施、控製係統和相應的管理係統組成。深圳安聯尚璟府項目智慧泵房平麵圖如圖1所示，

供水設施2.1

供水泵房的供水設施要有與(yu) 監控運行互相匹配的監測儀(yi) 表，同時預留流量、壓力、水質、液位等儀(yi) 表的安裝位置，方便供水泵房建設施工時的現場操作。泵房中預留監控點位，覆蓋泵房中需要監測的數據。泵房裏的供水泵組應采用變頻調速供水泵組，可以根據用水需求

峰穀工況使供水泵組一直運行在高效區間，節約電力資源。在水泵進出口水量和水壓力波動時，水泵應自行調整，保持水泵運行在一個(ge) 穩定的工作區間。供水泵組各個(ge) 水泵之間需要定時輪換運行且可以自動巡檢，水泵突發故障而不能正常運行時，備用水泵能夠立刻自動運行，保證供水的連續性。二次供水泵房還應具有開源的數據傳(chuan) 輸接口，使用開放式的通信協議，使泵房裏的相關(guan) 數據可以高效傳(chuan) 輸管理。

2.2 控製係統

智慧泵房的控製係統要保持良好的穩定性和魯棒性，使二次供水智慧泵房能夠安全持續運行。控製係統需要具備遠程手動、自動運行和現場手動，自動運行以及現場工頻運行的功能，保障在各種突發緊急情況下控製係統能夠良好運行。二次供水智慧泵房應安裝能夠檢測進出水壓力、水箱液位、水泵運行參數等數據的控製裝置，並在上述位置和市政供水管道入口處、二次供水泵房出口等重要部位安裝相應的水位、流量和壓力傳(chuan) 感器，一旦出現水泵故障、進出水壓力異常、水箱液位異常以及其他各種故障，立即警報，通知維護管理人員迅速處理故障。控製係統還應具有設備保護動作的功能，設備機組係統斷水時能夠自動停機，充水後自動開機，複電後自動啟動，保證供水係統在經曆突發情況後能夠及時恢複正常運行。

2.3 管理係統

智慧泵房的管理係統是實現智慧泵房的關(guan) 鍵，智慧泵房的管理係統應具有智慧感知、智慧分析和展現的功能。智慧感知依賴安裝的傳(chuan) 感器和控製係統，傳(chuan) 感器的信息可以及時反饋給分析軟件，包括供水壓力、供水流量、水質參數、水箱液位、能耗信息、運行狀態和相關(guan) 設備信息等內(nei) 容。智慧泵房的管理係統需要有水力模型分析模塊，自動繪製管路特性曲線和水泵特性曲線，還應具有水泵高效區分析、工作情況監測和分析、成本評價(jia) 、數據篩選等分析功能，可以用實時監測的數據和曆史數據進行數據分析和預測:智慧泵房的管理係統應展現設備狀態、流量、電能、壓力、安防等內(nei) 容，同時也應展示水質、管路特性曲線、水力模型、水泵特性曲線和其他模型等，方便後期維護。

2.4 安全措施

智慧泵房的管理係統設備應具有保密功能和防止死機功能。可以通過設置密碼的方式進行管理防止非專(zhuan) 業(ye) 人員由於(yu) 失誤操作而造成損失。管理係統裏的數據均應可以導出或複製備份，防止數據丟(diu) 失，硬件或軟件需要具有防病毒和防攻擊的機製。智慧泵房裏的電氣控製設備具有相應的絕緣等級與(yu) 防水等級，最好設置獨立的控製室與(yu) 供水設施隔離，防止電路進水故障。控製係統應具有防止電磁幹擾功能和可靠的防雷擊功能，做好接地防護。智慧泵房也需要設

置安防措施，如在泵房出入口、設備室、控製室安裝監控報警係統，預防突發事故，保護生命財產(chan) 安全。

3 智慧泵房的運行優(you) 化

為(wei) 了解決(jue) 傳(chuan) 統供水泵房在功能運行方麵存在的監測弱、水質保障不穩定、供電不足、故障預警機製不健全等問題，需要采用智慧化手段對供水泵房進行è捧堊鎭役錫餳撝以客¬昉戲漢視獄垤伿鶥般統其化。

3.1 監測與(yu) 數據采集運行優(you) 化

隨著物聯網、雲(yun) 計算、大數據等技術的發展實時監測與(yu) 數據采集成為(wei) 智慧泵房運行優(you) 化的重要手段。在傳(chuan) 統的泵房監測中，人工巡查的方式存在諸多問題，如監測頻率低、監測精度低、監測成本高等。基於(yu) 物聯網的智慧泵房運用了各種傳(chuan) 感器監測設備等智能化手段，實現了對泵房運行狀態的實時監測和數據采集，如在智慧泵房中，安裝水流量計、水壓傳(chuan) 感器和水質傳(chuan) 感器等設備，可以實時監測水流量、水壓和水質，及時發現泵房中水流量、水壓、水質的變化，提高了泵房監測的精度和效率。同時，可以根據實時監測的數據，及時調整泵房的水泵出水量、水泵開啟時間等，在水質異常情況下，還可以及時采取措施，提高了供水的質量和穩定性。

3.2 故障與(yu) 維護管理運行優(you) 化

在智慧泵房中，通過安裝設備運行狀態檢測傳(chuan) 感器實時監測設備的運行狀態，如電機轉速、溫度、電流等。通過數據分析和處理，可以發現設備故障和異常情況，提前預警和處理，減少了設備停機時間和維護成本。還可以根據設備的實時運行狀態，進行智能化的設備調度和維護管理，提高設備的可靠性和運行效率。

智慧泵房通過監測泵房各項參數，如水流量水壓、水質、設備運行狀態等，對數據進行分析和處理，建立故障預測模型，預測泵房可能出現的故障類型和故障時間。當係統檢測到泵房出現故障預警信號時，可以及時通知工作人員進行檢修和維護，避免故障的擴大和影響供水。

在泵房的設備維護管理中，通常采用計劃性維護和預防性維護兩(liang) 種方式。計劃性維護指根據設備的使用壽命或規定時間進行定期維護;預防性維護是通過實時監測和數據采集，預測設備故障和磨損程度，提前進行維護保養(yang) ，避免設備的意外故障和長時間停機。預測設備的磨損程度和維護周期，可以及時發出維護預警信號，啟動相應的維護方案以保障設備的正常運行。

3.3 能源與(yu) 調度係統運行優(you) 化

泵房是一個(ge) 能源密集型的設施，消耗大量的電力和燃料。智慧泵房通過對泵房的能源消耗進行實時監測和數據采集，可以建立能源消耗模型，分析和識別能源消耗的主要因素和影響因素，製定相應的能源管理策略，如可以控製泵的啟動和停止時間，調整泵的轉速和流量，減少泵的能耗。通過智慧泵房的能源管理，可以提高泵房的能源效率，降低能源成本和環境負擔。

智慧泵房中的智能化技術手段可以實現泵房的優(you) 化調度，通過建立泵房的運行模型，預測泵房的供水需求和供水壓力，製定運行策略，如可以根據不同的供水需求，調整泵的運行速度和流量，保證泵房的供水安全和穩定;根據不同的時間段和節假日等因素，調整泵房的運行時間和運行狀態，實現泵房的節能和降耗，提高泵房的運行效率和穩定性，減少能源消耗和運行成本。

智慧泵房的智能管理

智能管理係統的組織架構如圖2所示

遠程監控與(yu) 自動化控製

智慧泵房的遠程監控和自動化控製是物聯網技術在建築自動化中的重要應用。遠程監控使建築管理人員能夠使用基於(yu) 網絡的門戶或移動應用程序，從(cong) 任何地方訪問關(guan) 於(yu) 泵房狀態的實時信息。通過遠程監控泵房，樓宇管理人員可以減少現場維護和維修的需求。自動化控製是智慧泵房的另一個(ge) 關(guan) 鍵特征，通過自動調整泵速、閥門位置和流速優(you) 化泵房的性能，以匹配建築中的用水需求。係統使用算法和實時數據進行調整，有助於(yu) 降低能耗，提高效率，延長泵和其他設備的壽命。

4.2數據分析與(yu) 決(jue) 策支持

數據收集和分析:智慧泵房配有傳(chuan) 感器和其他設備，可以生成大量關(guan) 於(yu) 泵、閥門和管道性能的數據，應實時收集和分析數據，以識別問題並優(you) 化泵房的性能。

分析工具:樓宇管理人員需要高級分析工具分析智慧泵房生成的數據，識別數據中的趨勢和模式。

預測性維護:分析工具可以用於(yu) 預測泵房設備需要維護的時間，有助於(yu) 減少意外設備故障導致的停機時間，降低維護成本。

決(jue) 策支持:數據分析可以為(wei) 建築管理人員提供所需的信息，決(jue) 策支持工具可以幫助確定泵和閥的最佳設置，提供提高係統效率的建議。

4.3 集成管理與(yu) 人機交互

智慧泵房的集成管理和人機交互能夠優(you) 化係統的性能，確保其滿足建築物居住者的需求。智慧泵房應通過中央控製站進行集中控製，為(wei) 建築管理人員提供有關(guan) 係統狀態的實時信息。集中控製使樓宇管理人員能夠快速輕鬆地識別和排除係統中可能出現的問題。人機交互使建築管理人員可以使用平板電腦、智能手機和筆記本電腦等各種設備與(yu) 係統進行交互，能夠遠程控製係統，監控其狀態。智慧泵房配備警報和通知，允許建築物管理者設置閾值和警報級別，提醒建築管理係統中的任何問題或異常情況。5 結語

文章介紹了智慧泵房的基本組成，分析了智慧泵房運行中的缺陷並提出了相對應的優(you) 化措施，探討了實現智慧泵房智能管理的方法。通過將物聯網技術、智能計算機算法相融合，實現了傳(chuan) 統泵房的數據的自動化采集、分析展示和處理，保證泵房的安全持續運行，降低日常維護成本，節約了能源，提升了經濟效益，為(wei) 智慧城市的發展提供了支撐。