大型煤礦園區(qū)的泵房數(shù)量眾多、點位分散，給水泵房的管理和維護(hù)帶來了困難。針對提高煤礦水泵房的管控效率，本方案通過部署邊緣計算網(wǎng)關(guān)打造煤礦泵房自動化控制系統(tǒng)，實現(xiàn)泵房的無人值守及遠(yuǎn)程監(jiān)控管理。

一、系統(tǒng)架構(gòu)組成

1.現(xiàn)場設(shè)備層：由傳感器（如水位、水質(zhì)、壓力、溫度、流量傳感器）、執(zhí)行器（水泵、閘閥、真空泵、潛水泵、球閥、射流、內(nèi)外水倉配水閥等裝置）及各類型PLC組成，負(fù)責(zé)實時采集泵房設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)（如各設(shè)備運行狀態(tài)、排水壓力、負(fù)壓、水質(zhì)、流量、水位、振動、電機(jī)電流電壓、電機(jī)溫度、泵體溫度、閘閥及閥門開關(guān)到位狀態(tài)等參數(shù)）和執(zhí)行控制指令。

2.邊緣計算層：佰馬BMG800邊緣計算網(wǎng)關(guān)作為邊緣核心節(jié)點部署在泵房本地，具備數(shù)據(jù)采集、協(xié)議轉(zhuǎn)換、邊緣計算和本地控制功能，同時支持兼容多種工業(yè)協(xié)議（Modbus、CAN、OPC UA），與現(xiàn)場設(shè)備直接對接，同時集成輕量化邊緣算法（如數(shù)據(jù)濾波、故障診斷）實現(xiàn)本地控制決策。

3.云端管理平臺：通過4G/5G或有線網(wǎng)絡(luò)與邊緣網(wǎng)關(guān)連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)匯聚、邊緣處理、遠(yuǎn)程監(jiān)測和在線控制，支持跨區(qū)域多泵房協(xié)同調(diào)度。

二、工作原理流程

1.數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理：網(wǎng)關(guān)通過RS232、RS485、開關(guān)量、模擬量等接口實時采集水泵、電機(jī)、水位傳感器等設(shè)備數(shù)據(jù)，對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、去噪和壓縮處理，剔除異常值并標(biāo)準(zhǔn)化格式。

2.邊緣側(cè)實時分析：BMG800邊緣網(wǎng)關(guān)搭載高性能工業(yè)處理器，可部署邊緣算法庫進(jìn)行實時計算：

水位智能調(diào)控：結(jié)合歷史數(shù)據(jù)預(yù)測涌水量，動態(tài)調(diào)整水泵啟停策略。

設(shè)備健康監(jiān)測：通過振動頻譜分析檢測軸承磨損等早期故障。

能效優(yōu)化：根據(jù)電網(wǎng)峰谷電價優(yōu)化水泵運行時段。

3.本地閉環(huán)控制：在斷網(wǎng)場景下，網(wǎng)關(guān)可根據(jù)預(yù)設(shè)策略自主執(zhí)行應(yīng)急操作（如水位超限時強制啟動備用泵），確保系統(tǒng)安全。

4.數(shù)據(jù)同步與遠(yuǎn)程交互：網(wǎng)關(guān)可將關(guān)鍵數(shù)據(jù)（如故障日志、能耗統(tǒng)計）上傳至云端，同時接收遠(yuǎn)程指令（如參數(shù)配置更新、運維任務(wù)下發(fā)）。

三、佰馬邊緣計算網(wǎng)關(guān)技術(shù)特點與優(yōu)勢

1.低時延高可靠：通過網(wǎng)關(guān)本地響應(yīng)和管控，避免數(shù)據(jù)云端往返導(dǎo)致的控制滯后，滿足煤礦井下防爆區(qū)域?qū)崟r性的嚴(yán)苛要求。

2.異構(gòu)協(xié)議兼容：網(wǎng)關(guān)支持MQTT、Modbus TCP/RTU、Profinet、TCP等20+工業(yè)協(xié)議，無縫對接不同品牌PLC與傳感器，解決設(shè)備互聯(lián)難題。

3.支持?jǐn)嗑W(wǎng)續(xù)傳：網(wǎng)關(guān)設(shè)備斷線重連、斷電重啟時，采集數(shù)據(jù)不會丟失，自動保存本地存儲，網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后自動補傳。

4.安全增強設(shè)計：支持選配軟硬件加密、雙因子認(rèn)證和訪問白名單機(jī)制，抵御煤礦工業(yè)網(wǎng)絡(luò)攻擊風(fēng)險。

5.能效管理優(yōu)化：動態(tài)調(diào)節(jié)水泵集群運行組合，典型場景下促進(jìn)系統(tǒng)節(jié)能，延長設(shè)備壽命。

四、系統(tǒng)應(yīng)用價值

1.全流程自動化監(jiān)控：實現(xiàn)從水位檢測、水泵啟停、故障報警到能耗統(tǒng)計的全流程無人值守，減少井下作業(yè)人員。

2.預(yù)測性維護(hù)：基于邊緣側(cè)振動分析提前預(yù)警機(jī)械故障，降低設(shè)備停機(jī)時間，實現(xiàn)先期維護(hù)。

3.應(yīng)急聯(lián)動控制：當(dāng)檢測到透水事故征兆時，網(wǎng)關(guān)自動啟動所有排水泵并聯(lián)動通風(fēng)系統(tǒng)，響應(yīng)速度較傳統(tǒng)SCADA系統(tǒng)提升數(shù)倍。

4.遠(yuǎn)程運維支持：運維人員可通過云平臺在線查看實時工況，結(jié)合遠(yuǎn)程指導(dǎo)現(xiàn)場搶修，縮短故障處理時間。

5.數(shù)據(jù)價值挖掘：云端分析多個礦區(qū)泵房數(shù)據(jù)后，可用于優(yōu)化全國排水系統(tǒng)運行模型，整體能效提升12%。

邊緣計算網(wǎng)關(guān)在煤礦泵房的應(yīng)用，通過"端-邊-云"協(xié)同架構(gòu)破解了傳統(tǒng)系統(tǒng)實時性差、過度依賴人工、安全隱患多等痛點。未來結(jié)合數(shù)字孿生與AI算法，將進(jìn)一步實現(xiàn)泵房系統(tǒng)的自感知、自決策、自優(yōu)化，為智慧礦山建設(shè)提供核心支撐。