城市排水泵站是防洪排涝的 “核心动力站”，承担着收集管网雨水、污水，加压输送至污水处理厂或河道的关键职能。然而，当前不少城市排水泵站仍处于 “缺乏实时监测” 的 “盲运行” 状态：管理人员需现场巡检才能了解水泵转速、电机温度、进水水位等运行参数，既无法实时掌握泵站负荷变化，也难以及时发现设备隐性故障 —— 汛期时，若泵站因缺乏实时监测导致运行参数异常未被察觉，可能引发水泵过载停机，进而导致管网积水、城市内涝；非汛期时，设备故障未及时处置，可能造成能源浪费、维修成本激增。

据住建部调研数据显示，我国约 30% 的城市排水泵站未实现核心参数实时监测，50% 的泵站虽有局部监测，但数据分散在不同设备，无法形成 “一体化可视化” 管控。实现城市排水泵站运行状态可视化，不仅是解决 “实时监测缺失” 的直接手段，更是提升泵站运行效率、保障城市排水安全的必然选择。

一、缺乏实时监测的痛点：三大短板制约泵站可视化落地

要实现泵站运行状态可视化，需先厘清 “缺乏实时监测” 带来的核心问题，这些短板直接导致泵站运行数据 “看不见、传不出、用不上”：

1. 感知能力不足，关键参数 “监测空白”

多数老旧泵站仅在水泵、电机等核心设备上安装简易仪表（如压力表、电流表），依赖人工读数记录，缺乏自动化感知设备 —— 进水池水位、出水压力、格栅机堵塞程度、泵站内湿度温度等关键参数未被监测，导致运行状态 “信息残缺”。某城市老泵站曾因未实时监测进水池水位，暴雨时水位骤升溢出，淹没泵站机房，造成设备损坏，而若提前监测水位并联动闸门调整，即可避免该事故。

2. 数据孤岛严重，信息 “碎片化” 难整合

部分泵站虽安装了局部监测设备（如水泵电流监测仪、液位传感器），但设备分属不同厂家，数据格式不兼容，且缺乏统一传输通道 —— 水泵数据存储在本地控制柜，水位数据上传至简易仪表，电机温度数据需人工导出，形成 “数据孤岛”。管理人员要了解泵站整体运行状态，需逐一查看不同设备、记录数据，既耗时又易出错，无法形成 “一体化” 运行视图。

3. 呈现方式单一，数据 “难转化” 为决策依据

现有监测数据多以 “数字、表格” 形式呈现，缺乏直观的可视化展示 —— 如电机温度变化仅显示 “38℃”“42℃” 等数字，无法直观反映温度趋势；泵站负荷率仅以百分比呈现，难以快速判断是否超出设计阈值。这种单一的呈现方式，导致管理人员难以及时从数据中捕捉异常、预判风险，数据价值无法转化为决策支撑，可视化更无从谈起。

二、可视化实现路径：构建 “感知 - 传输 - 平台 - 应用” 全链条体系

实现城市排水泵站运行状态可视化，需以 “实时监测” 为基础，从感知层、传输层、平台层、应用层四个维度构建全链条体系，让泵站运行数据 “看得见、看得清、用得活”：

1. 感知层：全域部署监测设备，填补 “监测空白”

感知层是可视化的 “数据源头”，需针对泵站核心设备、关键环境、工艺参数，部署全覆盖的自动化监测设备，确保运行状态 “全要素感知”：

核心设备状态监测：聚焦 “安全运行” 关键参数

针对水泵、电机、格栅机等核心设备，安装高精度传感器：在水泵出口管道安装压力传感器、流量传感器，实时监测出水压力（精度 ±0.02MPa）、输送流量（精度 ±1%），判断水泵是否满负荷运行；在电机定子、轴承处安装温度传感器、振动传感器，实时监测电机温度（量程 - 40℃~150℃）、振动频率（量程 0~5000Hz），预警电机过热、轴承磨损等故障；在格栅机两侧安装液位差传感器，实时监测格栅前后水位差（精度 ±1mm），判断是否堵塞（水位差超 250px 即触发堵塞预警）。例如，上海某排水泵站通过在 6 台水泵上部署振动传感器，2024 年提前 3 次发现水泵轴承磨损故障，避免设备停机导致的内涝风险。

工艺环境监测：覆盖 “运行保障” 关键场景

针对泵站进水、出水、机房环境等工艺环节，补充监测设备：在进水池、出水池安装超声波液位传感器，实时监测水位变化（量程 0~10m，精度 ±0.5%），联动闸门自动调整进水流量；在泵站机房安装温湿度传感器、气体传感器（如硫化氢、甲烷），实时监测机房环境（温度 0~50℃、湿度 20%~90%），避免潮湿环境导致设备短路、有毒气体危害人员安全；在变压器、配电柜等电气设备上安装电流互感器、电压传感器，实时监测供电参数（电流 0~500A、电压 0~400V），预警过载、缺相故障。广州某泵站通过监测机房湿度，及时发现空调故障导致的湿度超标（达 85%），避免配电柜短路事故。

辅助设施监测：完善 “全流程” 感知网络

针对泵站辅助设施，补充监测设备：在泵站排水闸门、拍门处安装行程传感器，实时监测闸门开度（精度 ±1%）、拍门开关状态，判断是否存在关不严导致的漏水问题；在泵站应急发电机、备用电源处安装电压传感器、运行状态传感器，实时监测备用电源是否正常待机，确保汛期主电源中断时能快速切换；在泵站周边安装降雨量传感器，实时监测降雨强度（量程 0~200mm/h，精度 ±2%），提前预判进水负荷变化。杭州某泵站通过降雨量与进水水位联动监测，汛期提前 1 小时启动备用水泵，提升排水能力 20%。

2. 传输层：打通数据链路，破除 “数据孤岛”

传输层是可视化的 “数据通道”，需建立稳定、兼容的传输网络，实现监测数据 “实时汇聚、统一格式”：

多协议兼容：破解 “设备不互通” 难题

针对泵站内不同厂家的监测设备（如传感器、控制柜、仪表），采用 “边缘网关” 进行协议转换 —— 支持 Modbus、Profinet、DNP3.0 等工业协议，将不同格式的数据统一转换为标准 TCP/IP 协议，确保水泵、电机、液位等数据能 “同网传输”。边缘网关还具备数据预处理功能，可过滤异常数据（如传感器误报的跳变值），确保上传数据的准确性。某省排水泵站集群通过部署边缘网关，实现 12 个品牌、30 余种设备的数据互通，数据兼容性提升至 98%。

多链路传输：保障 “数据不中断”

采用 “有线 + 无线” 双链路传输模式：泵站内部采用工业以太网（如千兆以太网）连接边缘网关与本地控制柜，实现设备数据高速传输；外部采用 4G/5G、LoRa 等无线通信，将数据上传至市级管理平台。针对偏远泵站（如郊区小型泵站），补充北斗短报文通信作为应急链路，避免因信号覆盖差导致数据中断。同时，边缘网关具备 “断网缓存” 功能（本地存储容量≥30 天），网络恢复后自动补传数据，确保数据完整性。武汉某远郊泵站通过 “4G + 北斗” 双链路传输，2024 年汛期数据传输成功率达 99.9%，未出现数据丢失。

数据加密传输：确保 “信息安全”

针对泵站运行数据（如设备参数、控制指令），采用 “端到端加密” 技术：传感器数据采集时采用 AES-128 加密算法，传输过程中通过 VPN 专用通道，平台接收时进行身份认证（如设备 ID、密钥校验），防止数据被篡改、泄露。同时，建立数据访问权限分级机制（如管理员可查看所有数据、运维人员仅查看设备状态），确保数据安全可控。深圳某排水泵站网络通过加密传输改造，2024 年未发生一起数据安全事件。

3. 平台层：搭建可视化平台，实现 “数据可视化”

平台层是可视化的 “核心载体”，需构建一体化智慧管理平台，将监测数据转化为 “直观、易懂” 的可视化视图：

GIS 地图可视化：呈现 “空间分布” 状态

在平台中集成 GIS 地理信息系统，将全市所有排水泵站标注在地图上，用不同颜色标识泵站运行状态（绿色 = 正常、黄色 = 预警、红色 = 故障），管理人员点击任意泵站图标，即可查看该泵站的位置、规模（如水泵数量、设计流量）、实时运行参数。同时，在地图上叠加泵站服务范围（如覆盖的管网区域、排水去向），直观展示泵站与管网的联动关系。北京排水智慧平台通过 GIS 可视化，管理人员可实时掌握全市 120 座泵站的运行状态，快速定位故障泵站。

设备状态可视化：聚焦 “核心运行” 参数

为每座泵站构建 “设备运行看板”，采用仪表盘、趋势图、状态灯等形式展示核心参数：用圆形仪表盘展示水泵流量、电机温度（绿色区域为正常范围，红色区域为超标范围）；用折线图展示 24 小时进水水位、出水压力变化趋势；用红色闪烁灯提示故障设备（如 “电机温度 45℃超标”）。同时，支持参数阈值自定义（如电机温度超 40℃触发预警），超标参数自动标红并闪烁，确保管理人员快速捕捉异常。苏州某泵站 “设备运行看板” 上线后，设备故障发现时间从 2 小时缩短至 5 分钟。

工艺流程可视化：还原 “全流程” 运行逻辑

以动画形式还原泵站工艺流程（进水→格栅→沉砂→水泵加压→出水），在流程节点标注实时参数：如 “格栅机” 节点显示 “水位差 200px（正常）”“运行时长 200h”；“水泵” 节点显示 “流量 500m³/h”“转速 1450r/min”；“出水” 节点显示 “压力 0.6MPa”“水质 COD 30mg/L”。工艺流程中若某节点参数异常（如格栅堵塞），对应节点自动变色并弹出预警信息，帮助管理人员快速定位问题环节。杭州某泵站工艺可视化模块，让运维人员快速理解泵站运行逻辑，新人培训周期缩短 50%。

数据统计可视化：支撑 “决策分析” 需求

平台内置数据统计功能，自动生成泵站运行报表（如日 / 周 / 月运行报告），并用柱状图、饼图展示关键指标：用柱状图对比不同泵站的日均耗电量，用饼图展示设备故障类型占比（如电机故障 30%、水泵故障 25%），用热力图展示泵站负荷高峰时段（如早 8 点、晚 6 点）。同时，支持数据导出（如 Excel、PDF 格式），为泵站改造、运维计划制定提供数据支撑。成都某排水管理部门通过数据统计可视化，优化了 15 座泵站的运行调度方案，年均节电 12 万度。

4. 应用层：落地场景化功能，激活 “可视化价值”

应用层是可视化的 “最终目标”，需结合泵站运维、应急调度、日常管理等场景，将可视化数据转化为实际应用，实现 “以视促管”：

运维管理：从 “被动维修” 到 “预防性运维”

基于可视化平台的设备状态数据，建立 “预防性运维” 机制：平台自动分析设备运行趋势（如电机温度逐月升高），预判故障风险（如 “轴承预计 15 天后磨损超标”），并生成运维工单（包含维修建议、备件需求），推送至运维人员；同时，记录设备维修历史（如上次维修时间、更换部件），生成设备健康档案。南京某泵站通过预防性运维，设备故障维修成本下降 40%，平均无故障运行时间延长 60%。

应急调度：从 “经验判断” 到 “数据驱动”

汛期时，基于可视化平台的实时数据（降雨量、进水水位、水泵负荷），实现 “联动调度”：当某泵站进水水位超警戒值（如 2.5m），平台自动向周边负荷较低的泵站发送调度指令，启动备用水泵；同时，向管理人员推送应急方案（如 “开启泵站 2# 备用泵，预计 30 分钟内水位降至安全值”）。2024 年南方暴雨期间，长沙通过泵站可视化平台实现 10 座泵站联动调度，有效缓解了管网积水压力，内涝时长缩短 70%。

日常管理：从 “人工记录” 到 “智能统计”

平台自动统计泵站日常运行数据（如日均排水量、耗电量、设备运行时长），生成管理报表（如《泵站月度运行报告》《能耗分析报告》），替代人工记录；同时，设置运行指标考核（如泵站负荷率、设备完好率），自动计算考核得分，为管理人员绩效评估提供依据。广州某排水公司通过平台实现报表自动化，每月报表制作时间从 3 天缩短至 2 小时，管理效率显著提升。

三、实践案例：可视化赋能泵站管理升级

案例 1：上海苏州河排水泵站 —— 可视化破解 “运维难题”

上海苏州河沿线某老旧泵站曾因缺乏实时监测，设备故障频发，2023 年启动可视化改造：在 6 台水泵上部署温度、振动传感器，在进水池安装液位传感器，通过边缘网关实现数据统一传输，搭建包含 GIS 地图、设备看板、工艺流程的可视化平台。改造后，管理人员通过平台可实时查看水泵运行状态，2024 年提前发现 4 次电机过热故障，设备停机时间从年均 72 小时缩短至 12 小时，汛期排水效率提升 30%。

案例 2：武汉长江新区泵站集群 —— 可视化实现 “联动调度”

武汉长江新区有 8 座排水泵站，2024 年构建集群可视化平台：整合所有泵站的进水水位、水泵流量、降雨量数据，实现 GIS 地图全域展示、负荷动态调配。汛期暴雨时，平台监测到 3# 泵站进水水位骤升（达 3.0m），自动调度周边 5#、7# 泵站启动备用泵，分流进水压力，30 分钟内将 3# 泵站水位降至 2.0m 安全值，避免管网积水。改造后，新区泵站集群应急响应时间从 1 小时缩短至 15 分钟，内涝事件减少 80%。

结语：可视化，让泵站运行 “透明可控”

缺乏实时监测导致的泵站 “盲运行”，是制约城市排水安全的重要瓶颈。通过构建 “感知 - 传输 - 平台 - 应用” 全链条可视化体系，不仅能让泵站运行参数 “实时可见”，更能实现从 “被动运维” 到 “主动管控”、从 “经验决策” 到 “数据驱动” 的转变，为城市排水泵站装上 “智慧大脑”。

未来，随着 AI、数字孪生技术的融合应用，泵站可视化将进一步升级 —— 通过构建泵站数字孪生模型，实现 “运行状态模拟、故障模拟推演、调度方案预演”，让泵站管理更精准、更高效，为城市防洪排涝提供更坚实的保障，守护城市水环境安全。