一体化抽水水泵加压智能阀门开关集成系统

时间：2026-02-28 涉川

一、方案概述

在农业灌溉、工业循环水、市政供水、山地梯田输水及蓄水池抽水系统中，普遍存在“水泵单独控制、阀门独立操作、压力不可视化、运行状态不可追溯”的问题。传统模式下，水泵启停依赖人工或简单液位开关，阀门多为手动操作，缺乏统一调度逻辑，易产生以下问题：

空载运行或憋压运行
启停频繁导致电机损耗
管网压力波动大
管道爆裂风险
无远程监控能力

本方案构建“抽水泵 + 压力传感器 + 流量传感器 + 智能阀门 + 4G主动上报采集主机”的一体化控制系统，实现泵阀协同、恒压供水、远程管理与异常预警。

系统统一采用4G主动上报通信架构，支持手机小程序实时查看运行状态、远程控制水泵与阀门、历史数据导出及报警推送。

二、系统目标

实现抽水泵远程启停控制
实现恒压或定流量供水
实现分区阀门自动开关控制
防止空转、缺水、过压运行
实现水泵与阀门联锁保护
支持无人值守运行

三、系统架构

1. 感知层

管道压力变送器
电磁流量计或超声波流量计
水源液位传感器（可选）
电机电流监测模块

2. 执行层

变频水泵或工频水泵
4G泵控一体机
4G智能阀门控制器
电动蝶阀 / 球阀 / 电磁阀

3. 通信层

RS485总线采集
4G Cat-1主动上传云平台

4. 平台层

手机小程序
电脑网页端
数据分析与报警模块

四、应用原理

1. 恒压供水控制原理

压力变送器实时监测管网压力P，与设定值P₀比较：

ΔP = P₀ - P

当压力低于设定值时，变频器提高水泵转速；
当压力高于设定值时，降低转速。

实现闭环PID控制，保持供水压力稳定。

2. 泵阀联动逻辑

逻辑控制顺序：

开启供水阀门
延时检测阀门到位信号
启动水泵
运行期间监测压力与流量
停机时先关闭水泵
延时关闭阀门

避免水锤冲击与憋压现象。

3. 干转与缺水保护

当检测到：

流量为0
吸水端液位过低
电机电流异常

系统自动停泵并报警。

五、功能特点

4G主动上报通信模式
支持远程启停水泵
支持远程开关阀门
支持恒压控制模式
支持定时运行模式
支持分区供水调度
支持电流、电压监测
支持故障报警推送
支持历史数据曲线分析
支持多站点集中管理

六、硬件清单

离心泵 / 潜水泵
变频控制柜
4G主动上报采集主机
4G泵控制模块
4G智能阀门控制器
电动阀门
压力变送器
流量计
液位传感器
防水控制箱
太阳能供电系统（可选）

七、核心技术参数

压力变送器

量程：0–1.6MPa
精度：±0.5%FS
输出：RS485或4-20mA

流量计

精度：±0.5%
量程：0.5–10m/s流速

变频水泵

调速范围：0–50Hz
控制精度：±1%

阀门控制器

通信方式：4G
防护等级：IP68
供电方式：DC12V/24V

八、系统实现流程

水泵与变频柜安装
阀门电动执行机构安装
传感器布点与校准
RS485总线接入采集主机
4G联网调试
平台参数设定
PID参数调优
联动测试与验收

九、数据分析功能

平台支持：

实时压力曲线
流量趋势分析
泵运行时长统计
启停次数统计
能耗估算分析
故障频次统计

支持导出Excel报表用于运维分析。

十、预警与安全策略

支持以下报警类型：

过压报警
低压报警
无流量报警
缺水报警
电机过流报警
阀门未到位报警
通信异常报警

支持自动停机保护与短信/小程序推送。

十一、方案优势

实现泵阀一体化控制
降低水锤风险
减少设备损耗
实现恒压稳定供水
支持无人值守运行
支持远程运维
提升系统安全等级

十二、应用领域

山地抽水灌溉
梯田供水系统
工业循环水
冷却水加压系统
市政二次供水
农村集中供水工程

十三、经济效益分析

降低电能消耗5%–20%
减少人工巡检成本
降低设备维修率
延长水泵使用寿命
提高供水稳定性

投资回收周期通常为1–3年。

十四、技术规范参考

GB/T 5657 离心泵技术条件
GB 50015 建筑给水排水设计规范
GB/T 17626 电磁兼容试验标准
SL 477 节水灌溉技术规范

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