农村水塔无人值守上供水系统

一、方案概述

据水利部统计，2019年全国农村集体供水率达到了86%，农村以村为单位的生活用水供水需要村干部定期到管理的水塔上水以保证村民的生活用水。由于用水不规律，经常性出现水塔储水量不够，导致停水，由于无法做到24小时值守，村民反馈后才能恢复供水。

针对此种情况，聚英电子提供基于远程智能自控设备GPRS0455实现水塔远程自动上水，检测水位自动停止，可24小时无人自动运行的解决方案。

农村水塔无人值守上供水系统解决方案，聚焦农村分散式供水场景，针对传统村级水塔供水人工值守成本高、启停管控粗放、供水稳定性差、跑冒滴漏频发、故障响应滞后等行业痛点，依托物联网、无线通信、智能传感、自动控制及云平台大数据技术，搭建农村水塔无人值守智能上供水系统。系统可实现水塔水位自动监测、水泵智能启停、供水全程自控、设备状态实时监控、异常故障自动告警、数据远程溯源，彻底替代传统人工巡检、现场操作模式，构建“自动取水、智能储水、稳定供水、远程运维、全程可控”的智慧供水体系，全面提升农村饮用水保障能力、降低运维成本、夯实农村饮水安全工程数字化基础，适配乡村水利数字化转型建设需求。

- 供水管控精度低：依靠人工经验判断启停时机，易出现水塔满水溢流、水资源浪费，或水位过低停水、村民用水中断等问题，供水稳定性无法保障。

- 设备故障率高、响应滞后：水泵空转、管路漏水、电压异常、设备过载等故障无法实时感知，往往出现停水、漏水后才被发现，易引发设备烧毁、水资源损耗、村民用水纠纷等问题。

- 数据无溯源、管控无依据：无自动化数据采集记录，水位变化、设备运行时长、能耗数据、供水时长等信息无法统计，水利监管、节水管控、设备维保缺乏数据支撑。

- 运维管理效率低下：分散式水塔点位多、分布广，人工巡检覆盖面有限、频次不足，偏远点位运维难度大，整体供水管理精细化程度极低。

- 适配性不足：部分农村点位网络薄弱、供电条件有限，传统有线监控系统布线成本高、施工难度大，难以大规模落地应用。

三、设计目标

农村水塔无人值守上供水系统遵循“实用适配、稳定可靠、降本增效、易于运维、兼容拓展”的核心原则，结合农村水塔分散部署、环境复杂、运维薄弱的场景特点，采用“前端感知采集+中端智能控制+云端平台管控”的三层架构。摒弃传统有线布线模式，依托低功耗无线通信技术，搭载高精度传感设备、智能泵控终端、变频调控模块，实现水塔上水、储水、供水全流程自动化控制。同时整合故障告警、数据分析、远程运维、权限管理功能，无需人工现场干预，真正实现无人值守、全自动运行、智能化管控，兼顾实用性、经济性与前瞻性，可适配各类村级水塔、高位水池供水改造场景。

- 无人值守自动化运行：实现水塔水位自适应启停水泵，低水位自动上水、满水位自动停机，全程无需人工操作，彻底替代人工值守模式。

- 供水稳定节水降耗：精准管控水位区间，杜绝满水溢流、缺水停水问题，降低水资源浪费，通过变频调速优化设备运行状态，减少水泵能耗与设备磨损。

- 故障实时预警防护：全方位监测水泵过载、空转、管路漏水、电压异常、传感器故障等问题，异常即时告警、自动断电保护，降低设备损坏概率。

- 数据可视化数字化管控：实时采集、存储、展示水位、设备运行状态、能耗、供水时长等数据，实现供水数据可查、可溯、可分析，支撑精细化水利管理。

- 远程便捷运维管控：支持手机APP、电脑云端远程查看、手动干预、参数调试，突破地域限制，大幅降低巡检与运维成本。

- 系统灵活拓展兼容：预留拓展接口，可后续对接水质监测、视频监控、管网压力监测等模块，适配智慧水利平台一体化整合需求。

四、系统架构

农村水塔无人值守上供水系统整体分为前端感知执行层、中端智能控制层、云端平台管理层、移动端运维层四层架构，各层级协同联动，实现数据采集、智能运算、自动控制、远程管控、预警溯源全闭环管理，架构简洁稳定、适配农村复杂现场环境。

1、前端感知执行层

为系统数据采集与动作执行核心单元，主要包含高精度液位传感器、压力传感器、电流电压监测模块、水泵机组、电控阀门、防雷防水终端设备。负责实时采集水塔实时水位、管网压力、设备运行电流电压、工作状态等数据，同时接收控制指令，完成水泵启停、阀门开关等执行动作，设备均采用防水、防雷、防尘设计，适配户外露天、潮湿多尘的农村现场环境。

2、中端智能控制层

以PLC智能控制器、4G/NB-IoT无线传输终端、变频调控模块、故障保护模块为核心，是系统自动化运行的核心中枢。接收前端传感数据，通过预设智能逻辑算法，自动判断水位状态，精准控制水泵启停与运行频率;实时监测设备运行故障，触发过载、空转、缺水保护，同时将现场数据无线传输至云端平台，支持本地自动控制与远程手动控制双模式切换，保障系统运行稳定。

3、云端平台管理层

搭建智慧水利管理平台，具备数据实时展示、设备状态监控、参数远程配置、故障告警推送、历史数据存储、报表统计分析、多点位集中管理功能。可批量接入辖区内所有村级水塔设备，实现全域供水设备统一监管、数据统一汇总、运维统一调度，为水利管理部门提供数字化管控支撑。

4、移动端运维层

配套手机APP、微信小程序移动端管控端口，运维人员可随时随地查看单塔/全域供水数据、设备运行状态，接收故障短信、APP弹窗告警，可远程手动启停设备、调整管控参数，实现轻量化、便捷化运维操作。

五、核心功能

1、水位智能自控，无人自动上水

系统支持自定义设置水塔高低水位阈值，全程全自动智能调控。当水塔水位低于预设低水位阈值时，系统自动启动水泵、开启上水阀门，开始取水供水;当水位上升至预设高水位阈值时，自动关停水泵、关闭阀门，停止上水。全程无需人工干预，杜绝人工操作滞后导致的停水、溢流问题，实现24小时无人值守稳定运行，完美适配农村全天候供水需求。

2、多重安全防护，设备稳定运行

搭载全方位设备保护机制，有效规避设备故障与安全隐患。具备水泵空转保护、过载保护、缺相保护、过压欠压保护、缺水停机保护功能，当水源缺水、管路故障、设备负载异常时，系统立即自动切断电源、停止设备运行，避免水泵烧毁、电路损坏;同时配备防雷、防水、防尘防护设计，适配农村户外复杂工况，大幅延长设备使用寿命，降低维修更换成本。

3、实时状态监测，数据可视化展示

云端平台与移动端实时刷新展示核心运行数据，包括水塔实时水位、管网供水压力、水泵运行状态、运行时长、实时电流电压、设备在线状态等信息，以数据、图表、状态标识等形式直观呈现。支持历史数据存储与回溯，可查询任意时段水位变化曲线、设备运行记录、能耗数据，为供水调度、节水管控、设备维保、工程验收提供完整的数据依据。

4、异常故障告警，快速响应处置

系统内置智能故障诊断算法，可精准识别水泵故障、传感器异常、水位超限、管路漏水、设备离线、电压异常等各类问题。一旦检测到异常，立即触发多级告警机制，通过平台弹窗、手机APP推送、短信提醒三种方式同步告知运维人员，同时自动记录故障类型、发生时间、设备点位，便于运维人员快速定位问题、远程排查、及时处置，大幅缩短故障停运时长，保障供水连续性。

5、远程运维管控，操作灵活便捷

打破现场管控局限，支持云端、移动端远程全功能操作。管理人员可远程修改高低水位阈值、设备运行参数、告警规则，远程手动启停水泵、开关阀门，适配节假日、用水高峰期、设备检修等特殊场景管控需求。同时支持多账号权限分级管理，可设置管理员、运维员、查看员等不同权限，适配乡镇、村级多级水利管理架构，保障管控安全规范。

6、变频节能调控，降本增效降耗

搭载智能控制模块，可根据水塔水位高度、管网供水压力自动调节水泵运行频率，避免水泵满负荷持续运行造成的能耗浪费与设备磨损。相较于传统工频启停模式，可有效降低设备能耗20%-40%，减少设备频繁启停带来的损耗，延长设备使用寿命，同时稳定管网供水压力，避免水压波动导致的管网破损，降低管网运维成本。

7、多点位集中管控，全域统筹调度

云平台支持批量接入辖区内所有村级水塔供水设备，实现多站点、分布式水塔统一监管。可直观查看全域供水设备运行状态、供水情况、故障分布，自动生成日、月、年度供水统计报表、能耗报表、故障统计报表，便于水利管理部门统筹调度供水资源、合理安排运维工作、精准把控农村饮水安全态势，提升全域供水管理精细化水平。

8、灵活拓展升级，适配长期建设

系统预留标准化拓展接口，可根据后期智慧水利建设需求，无缝新增水质监测(浊度、PH值、余氯等)、视频监控、管网流量监测、入户水压监测等功能模块，可对接上级智慧水利综合管理平台，实现数据互联互通，无需整体改造系统，降低后期升级改造成本，适配农村供水工程长效智能化建设需求。

六、核心硬件配置

所有硬件设备针对农村户外复杂环境定制，具备高稳定性、低功耗、强适配性、易安装、免频繁维护的特点，核心配置如下：

- 智能PLC控制器：系统核心控制单元，内置专用供水控制程序，支持逻辑自定义、参数远程修改，具备抗干扰、高稳定性特点，可适配长期不间断运行，实现全自动启停、故障检测、保护联动控制。

- 高精度液位传感器：采用防水防腐设计，实时采集水塔水位数据，测量精度高、响应速度快，无惧水质杂质、户外潮湿环境，数据传输稳定，保障水位管控精准度。

- 4G/NB-IoT无线传输终端：适配农村弱网络场景，低功耗、信号穿透性强，无需布线，快速实现现场设备与云端平台的数据传输，支持终身免流量运维，降低后期使用成本。

- 智能水泵控制器：自动控制4/7.5/15KW污水泵、增压泵、管道泵、离心泵、自吸泵、深水泵、多级泵、潜水泵等类型水泵，自动开关水泵，减少设备启停损耗，适配不同用水负荷场景。

- 多功能电力监测模块：实时监测水泵运行电流、电压、功率，精准识别缺相、过载、欠压、过压等电力故障，触发断电保护，保障电路与设备安全。

- 防水防雷电控柜：户外专用防护柜体，具备防尘、防水、防雷、防漏电功能，内置接线端子、保护开关、稳压模块，保障整套系统户外稳定运行。

- 水泵机组与电控阀门：适配农村取水、上水工况，运行稳定、故障率低，响应控制指令快速，适配长期高频次启停运行需求。

七、系统优势

- 真正无人值守，大幅降本增效：彻底取消人工值守、日常巡检工作，人工运维成本降低60%以上，无需专人现场管控，极大减轻基层水利运维压力。

- 节水节能，绿色低碳：精准水位管控杜绝溢流浪费，变频调控降低设备能耗，同时减少管网损耗，有效节约水资源与电力资源，契合节水型社会建设要求。

- 适配农村场景，落地性强：采用无线传输模式，无需繁琐布线，施工周期短、改造成本低;设备防水防雷、低功耗，可适配偏远村落、户外露天、供电不稳定等复杂场景，支持太阳能辅助供电适配无市电点位。

- 运行稳定，安全性高：多重设备保护、故障自动防护机制，避免设备烧毁、漏水、停水等问题，系统抗干扰能力强，可长期不间断稳定运行，供水可靠性大幅提升。

- 数字化管控，管理精细化：全流程数据采集、存储、分析，实现供水管理从“人工经验管控”向“数据智能管控”转型，为水利监管、工程运维、节水考核提供精准数据支撑。

- 运维便捷，拓展性强：云端+移动端双运维模式，远程即可完成大部分管控与调试工作，运维门槛低;模块化设计，可灵活拓展功能，适配智慧水利长期升级建设。

八、实施部署方案

1、施工准备

勘查各村水塔位置、设备工况、供电、网络环境，梳理改造点位需求，定制个性化部署方案;准备核心硬件设备、辅材及施工工具，完成设备调试、程序预设，确保设备进场即可安装。

2、现场安装调试

依次完成液位传感器、电力监测模块、变频模块、无线传输终端、电控柜的安装接线;搭建云端平台账号、绑定设备点位、配置水位阈值、告警规则、权限体系;现场调试自动上水、故障保护、数据传输、远程管控等核心功能，确保各项功能正常运行。

3、系统联调验收

开展72小时不间断试运行，测试系统自动化控制、故障告警、数据采集、远程运维等全流程稳定性，排查并优化运行问题;整理施工资料、设备台账、操作手册，完成项目验收交付。

4、人员培训与售后运维

对乡镇、村级水利运维人员开展操作培训，讲解平台、APP操作方法、日常运维要点、故障排查基础技巧;提供长期售后保障、设备维保、系统升级服务，确保系统长期稳定运行。

九、项目效益

1、社会效益

彻底解决农村水塔供水不稳定、停水溢流、运维滞后等问题，全面保障村民日常饮水安全，提升农村供水服务质量与村民满意度;推进农村供水工程智能化、数字化升级，助力乡村振兴、智慧水利、农村饮水安全巩固提升工程建设，夯实农村水利现代化发展基础。

2、经济效益

大幅削减人工值守、日常巡检人力成本，降低设备故障维修、管网损耗费用;通过精准控水、变频节能，有效节约水资源与电力能耗，单村年度节水节电效益显著;延长供水设备使用寿命，减少设备更换迭代成本，整体运维成本大幅降低。

3、管理效益

实现农村水塔供水无人化、可视化、数字化、精细化管控，彻底改变传统粗放式管理模式;全域供水数据可溯、可析、可管，为水利部门统筹供水调度、隐患排查、节水管控、工程考核提供精准数据支撑，大幅提升农村水利运维管理现代化水平。

十、应用案例

1、新中关村大厦污水监控系统

2、交溪口水坝水位监控系统

3、山东枣庄付村煤矿生产供水管理系统

4、内蒙古乌海市华通物业平沟生产供水管理系统

5、广州市饮用水水质在线检测系统

6、吉林极锐科技生活供水远程管理系统

7、张家口市自来水监管系统

8、甘肃张掖市企业供水调度系统

9、内蒙古乌海市华通物业华源生产供水管理系统

10、内蒙古乌海市华通物业老石旦生产供水管理系统

11、大同同煤集团供水监控系统四期

十一、方案总结

农村水塔无人值守上供水系统深度贴合农村分散式供水场景痛点，依托成熟的物联网、自动控制、大数据技术，构建了一套低成本、高稳定、易落地、可拓展的智慧供水解决方案。系统有效解决了传统农村水塔人工值守成本高、供水不稳定、故障响应慢、管控无数据、运维难度大等核心问题，真正实现24小时无人值守全自动运行。方案兼具实用性与前瞻性，可广泛应用于各村组独立水塔、高位蓄水池、村级集中供水站智能化改造，能够有效提升农村饮水安全保障能力、降低运维成本、推进农村水利数字化转型，是乡村智慧水利建设、农村供水提质增效的优选方案。