交互式智能加水站管理平台设计

摘要：本文提出了一个交互式智能加水站管理平台的设计方案，以实现加水站的智慧化、科学化、数字化管理。通过结合数字孪生技术与加水站建模技术，构建可交互的虚拟场景，实现设备调控、数据存储与分析、运行状态可视化等功能。

关键词：交互式；加水站管理平台；智慧；无人值守系统

引言

2023年多部门联合印发《关于进一步加强水资源节约集约利用的意见》（发改环资〔2023〕1193号，以下简称《意见》）。《意见》以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，落实“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”治水思路，坚持“四水四定”，健全节水制度政策，推进水资源总量管理、科学配置、全面节约、循环利用。《“十四五”水安全保障规划》中提到要加强智慧水利建设，不断提高数字化、网络化、智慧化水平。加水站作为水利建设的一环，应响应号召。本项目以加水站为起点建立智慧化水利，提高水资源利用率。不仅解决实际难题，还为水务行业提供数据支持和智能化手段，可为矿区企业加水站智能化升级提供范例

1 技术方案及说明

1.1可行性

智能加水站的建设具备坚实的技术基础。随着“物联网、云计算、大数据、移动应用”等新一代信息技术的不断发展，为智能加水站建设提供了足够的技术保障。通过实施加水站无人值守智慧改造，可解决传统管理模式效率低、成本高的问题，优化生产全过程监控，确保供水安全。智能加水站采用成熟稳定的自动控制技术，集成过程监控、数据分析、生产报表以及报警管理等功能，通过自动化系统和信息安全系统实现设备远程控制与监控，运用新技术新设备代替人工巡检，并依托管理平台进行故障状态判断。

1.2先进性

本项目在加水站智能化建设方面具有显著的先进性。针对城市、企业水务系统研究较多而加水站智能化建设相对较少的现状，本研究聚焦于解决国内矿区大型加水车加水满溢等核心问题。项目将数字孪生技术与加水站建模技术相结合，建立可交互式的智能加水站管理平台，利用前沿科技打造具有模范作用的智能化加水站。

2 系统设计与功能实现

2.1系统设计

采用软硬件分开研究，最后整合成一个智能加水站管理平台。在管理平台上构建物联网，采集全过程数据，以自动控制、大数据、可视化、数字孪生等新技术为支撑，构建运行监测、分析及远程控制相结合的无人值守管理平台。加水站形成高度无人化的自动化系统和信息系统后，每个环节都是自动化控制的，现场可不设值班人员。管理平台上，加水站各加水流程实现可视化、透明化管理。比如，发生设备故障或出水压力突变时，管理平台可实时报警，自动生成并提供调度指令和辅助决策分析，助力工作人员快速响应开展应急处置工作，提升应急处置效率。具体加水站技术方案为定位系统引导车辆到指定范围，通过机械臂精细化对中，借由液位计和识别装置获取的数据与云端服务器沟通获取精准加水量，车辆自动加水后大屏幕提示加水完成，车辆即可驶离。如图1所示：

2.2加水站AI智能控制系统

智能加水系统以传感技术为基础，通过水位、压力等传感器实时监测相关参数。控制算法作为关键核心技术，涵盖数据处理、逻辑判断与决策等方面，依据传感器数据实现精确的水位控制。自动化技术使系统能够自主完成加水操作，涉及自动控制、设备互联与远程监控等功能。通信技术保障了系统与外部设备或网络的数据交换和远程控制，无线通信、物联网技术为远程管理提供便利。数据处理与分析技术对传感器采集的数据进行深入处理，预测加水需求，为系统决策提供依据。安全性技术确保系统的稳定运行，包括故障自检、报警机制与安全防护等。智能加水软件系统通过传感器检测水位等参数，采集数据并进行处理分析，依据设定阈值和控制逻辑决定是否启动水泵加水，并在加水过程中进行实时监测与反馈，确保加水操作的准确性和安全性。

系统具备数据采集与处理、智能决策与优化、故障诊断与预警、自动化控制与调节、多元化数据分析、基于云平台的远程监控、高安全性与可靠性以及良好的可扩展性与兼容性等功能。通过加水站管理大屏、用户管理板块、设备检测与管理板块、故障诊断与预警、工单管理、数据分析与统计等七大界面板块，实现对加水站的全面、精细化管理。

2.3基于深度学习的高精度红外感应车辆识别系统

系统通过采集大量红外图像数据并进行预处理，选择卷积神经网络（CNN）作为深度学习模型，利用大规模车辆图像数据集进行训练优化，实现高精度的车辆识别。系统能够学习车辆图像的特征表示，准确辨别车辆位置、车型等信息，并具备良好的实时性能与多样化场景适应性。

2.4水车内置液位计智能化物联装置

装置具备高精准度与实时性的液位检测能力，强大的抗干扰性和水尘防护性能，确保在恶劣环境下稳定工作。采用物联网技术，支持标准通信协议，实现数据的远程传输与互联互通。具备一定的数据处理和存储能力，可对液位数据进行统计、分析与报警，并提供多种供电方式选择，采用低功耗设计延长设备使用寿命。

2.5车辆定位与加注水口自动对中系统

采用北斗导航系统实时更新车辆位置，精准引导车辆至注水口。机械臂为典型6轴设计，具备注水口识别、高精度自动跟踪、数据回馈控制等接口，可与视觉系统在云端互联互通，实现实时视觉识别与分析。机械臂采用紧凑机身、较大载荷能力设计，配备专用底座支持多种安装方式，内部中空可包裹管道精准对中后为洒水车加水，并通过示教器等配置方式进行快速设置。机械臂通过图像识别或触发传感器的方法精准识别洒水车注水口位置，支持多种类型和规格的加注水口，满足不同车辆和水源需求。在加水口位置安装摄像头，实时监测关键信息，提供直观反馈，辅助操作员完成对中过程。

2.6智能过滤工艺系统

在加水站水系统中增加远程控制过滤设备，基于物理手段拦截水中的悬浮物、颗粒物等杂质。过滤器由壳体、滤网、排污部分以及物联网控制部分等组成。根据加水站实际需求，研发的设备入水、出水口为DN150，满足200m3/h的处理速度，可实现线上远程控制或自动化电控。系统在智能感知与监测方面，合理选择传感器并准确采集处理数据；自动化控制与调节上，设计适应不同工况的控制算法，实现实时反馈与调节；支持多模式操作，利用机器学习等方法优化过滤工艺；建立数据存储与管理系统，应用数据分析技术为决策提供支持；设计直观友好的可视化界面，实现远程监控与控制；采取安全措施保障系统安全稳定运行。通过智能过滤系统管理大屏、设备检测与管理板块、故障诊断与预警、工单管理以及数据分析与统计等界面板块，实现对过滤系统的全面、精细化管控。

3 结语

交互式智能加水站管理平台的设计与实现，为加水站的智慧化管理提供了全新的解决方案。通过数字孪生、物联网、大数据、云计算等技术的深度集成，平台实现了加水站的精准控制、高效管理与智能决策。在解决传统加水站存在的问题的同时，提高了水资源利用率，降低了运行成本，提升了供水安全性和服务效能，为国内矿区企业加水站的智能化升级树立了标杆，推动了水务行业的技术进步与发展。

参考文献

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