在城市的脉络中，自来水厂宛如一颗跳动的心脏，源源不断地为居民输送着清洁、安全的饮用水，维系着城市的正常运转和居民的日常生活。自来水厂作为城市供水系统的核心枢纽，承担着巨大的责任与使命。

自来水厂的生产流程是一个复杂而精细的系统工程，从水源地取水，经过沉淀、过滤、消毒等多道工序，最终将符合国家标准的自来水输送到千家万户。这一过程涉及众多的生产设备和监控系统，如水泵机组、加药装置、水质监测仪等，它们分布在厂区的各个角落，需要实时、稳定的数据交互与协同工作，以确保整个供水过程的高效、安全运行。

工业组网在自来水厂中发挥着关键作用。通过工业交换机，构建起一个可靠、高速的网络通信架构，实现了各生产环节设备之间的互联互通。一方面，能够精准地控制水泵的启停、调节加药量，确保供水压力稳定和水质达标；另一方面，将各设备的运行状态数据实时传输回中控室，以便工作人员进行远程监控和故障诊断，及时发现并解决潜在问题，有效避免因设备故障导致的停水事故，保障城市供水的连续性和稳定性。

图1.自来水厂现场图

市政自来水厂的生产运营涉及海量数据的传输，涵盖水源水质监测数据、各处理环节的设备运行参数、管网压力流量信息以及水质净化过程中的化学药剂投加量等数据。这些数据对于保障供水安全和质量至关重要，必须实现实时、稳定的传输与精准处理。工业交换机具备高速的数据传输能力，能够快速、准确地将分散在各个生产节点的数据汇聚到中控系统，同时凭借其卓越的稳定性确保数据传输的完整性，杜绝数据丢失或延迟，为自来水厂的持续稳定供水提供坚实的数据基础。

自来水厂的工作环境充满挑战，存在着潮湿、多尘以及一定程度的电磁干扰等不利因素。例如，在泵房区域，电机运行产生的电磁噪声和湿气较重；加氯间则因消毒剂的使用，环境具有腐蚀性。普通商用交换机难以在这样的条件下长期稳定运行，而工业交换机专为工业场景设计，拥有出色的耐用性。其具备防尘、防潮、防电磁干扰等特性，防护等级达到 IP40 及以上，能够在恶劣的工业环境中稳定可靠地工作，有效减少因环境因素导致的设备故障，确保供水生产的连续性。

自来水供应涉及民生大事，其数据的安全性和网络的稳定性至关重要。一旦遭受网络攻击或数据泄露，可能会引发严重的社会问题和安全隐患，如供水水质被恶意篡改、供水系统被远程操控等。工业交换机通过虚拟局域网（VLAN）技术，可将不同区域的网络进行隔离，防止安全风险的扩散；访问控制列表（ACL）能够精准地限制非法设备的接入；802.1x 等安全协议则对连接到网络的设备进行严格的身份认证，全方位提升自来水厂网络的安全性，有力地保护生产数据和供水系统免受外部威胁，确保城市供水的安全可靠。

自来水厂的生产设备分布广泛，从取水口的泵站到各个净水处理单元，再到供水管网中的加压泵站等，对这些设备进行实时监控和统一管理是保障供水稳定的关键。工业交换机支持远程管理和监控功能，工作人员可以通过网络远程访问和配置设备，实时掌握设备的运行状态，及时发现潜在故障并进行远程诊断和修复。这不仅提高了生产线的运行效率，减少了因设备故障导致的停水时间，还大大降低了维护成本和人员的工作强度，提升了自来水厂整体的运营管理水平。

随着城市的发展和科技的不断进步，市政自来水厂也面临着持续的技术升级和生产规模扩大的需求。未来可能会引入智能水务系统、大数据分析平台以及更先进的自动化控制设备等新技术和新应用。工业交换机具有良好的扩展性和兼容性，能够轻松应对这些变化，为未来的网络升级预留足够的空间，确保自来水厂的生产系统能够与时俱进，持续高效地运行，满足城市日益增长的供水需求和不断提高的供水质量标准。

图2. 城市水务工业网络智能化解决方案图

威努特城市水务工业网络智能化解决方案运用了三层架构模式，分别为接入层、网络汇聚层以及核心交换层。

在接入层，其与自来水厂中的众多终端设备紧密相连，像取水口的水位水质监测设备、沉淀池和过滤池的自动化控制单元、加氯消毒环节的加药设备、泵房内的水泵运行监测装置以及遍布厂区的安防摄像头等，都在其连接范围内。这不仅实现了各类生产数据的快速收集与传输，还能够对这些设备进行便捷管理。通过这一接入层，工作人员可以实时了解原水的各项指标，精准控制净化处理过程中的各个参数，以及随时掌握厂区的安全状况，从而大幅提升自来水厂的生产智能化程度，有效保障供水质量和效率，为城市居民稳定供水奠定坚实基础。

网络汇聚层起到了整合与优化数据传输的重要作用。它将从接入层汇聚而来的大量分散数据流量进行集中整理，并通过智能的路径优化算法，确定最为高效的传输路径。自来水厂的日常生产会产生持续且复杂的数据交互，例如在高峰供水时段，各环节的数据量都会剧增，而网络汇聚层能够有效应对这种情况，降低网络拥塞发生的可能性，保证无论是水质数据的实时上传、设备运行状态的反馈，还是中控室下达的控制指令，都能够及时、准确地在网络中传递，显著提升网络的整体性能和稳定性，确保自来水厂的生产流程有条不紊地进行。

核心交换层作为整个网络架构的核心中枢，拥有强大的数据处理与交换能力，能够迅速且高效地应对大量的数据交换任务，保证网络始终处于平稳高效的运行状态。它支撑着自来水厂的各类核心业务系统，如生产调度系统、水质在线监测与分析平台、远程设备监控与运维管理系统等，确保这些关键业务能够流畅运行，互不干扰。同时，该层具备出色的高可用性和灵活扩展性，能够从容应对自来水厂未来在技术革新、业务拓展以及供水规模扩大等方面所带来的网络升级需求，确保网络能够持续为自来水厂的高效生产提供有力支撑，满足城市发展过程中不断变化的供水需求和日益严格的水质标准要求。

图3.威努特WIS1100-5T-2LV外观图

在工控生产网络中的接入层需要接入各类工控设备例如PLC（可编程逻辑控制器）、HMI（人机界面）、各类业务系统、传感器和执行器等。这些设备通过接入交换机相互连接，构成一个完整的工控生产网络，实现设备之间的数据交换和协同工作。

接入层设计中采用威努特WIS1100-5T-2LV非网管型卡轨式工业交换机，支持5个百兆自适应电口，专门为工业环境设计，通过无风扇散热电路设计、宽范围工作环境温度、高防护等级等技术，提供了耐高/低温、防雷等卓越的工业级品质，增强了工业网络的可靠性和安全性，同时能够提供可靠的数据传输和连接稳定性，确保工控设备之间的数据传输畅通。此外，接入交换机还可以为不同类型的工控设备提供不同的网络段，实现网络隔离和安全控制。

图4.威努特WIS6300-4GS4C20G-2HV外观图

在工控生产网的网络汇聚层需要连接接入层交换机，实现数据汇聚、网络管理、隔离和优化。提供高带宽、快速数据传输、网络安全控制，确保工控设备间稳定通信。本设计中通过冗余部署提高网络可用性，避免故障。

网络汇聚层设计中采用威努特WIS6300-4GS4C20G-2HV二层机架式工业交换机，可应用于恶劣环境下的工业网络，支持20个千兆电口+4个千兆百兆自适应Combo口（DIP控制）+4个2.5G/1.0G/100M自适应SFP插槽，1个CLI管理口+1个继电器。产品采用无风扇和内置双100-240V的冗余工业级电源输入的设计。

图5.威努特WIS6300-H-4GS8C16G -2HV外观图

核心交换层是整个网络架构的核心，连接汇聚层与数据中心，承担着数据传输和路由的重要任务。核心交换层提供高速数据传输、高密度端口、分级化服务和负载均衡，确保各个部分间的快速通信和数据流转。同时核心交换层负责管理整个网络流量、控制数据转发、提供冗余备份和故障恢复机制，保障网络的稳定运行和高可用性。核心交换层在工业生产网络中起着承上启下的关键作用，是整个网络架构中不可或缺的组成部分。

核心交换层设计中采用威努特WIS6300-H-4GS8C16G-2HV三层机架式工业交换机，可应用于恶劣环境下的工业网络，支持16个千兆自适应电口+8个千兆Combo接口+4个千兆/百兆自适应SFP接口+1个CLI管理口+1个继电器。产品采用无风扇和内置双110-240V工业级电源的设计。

WIS6300系列工业交换机中的所有型号都使用统一的光模块和操作系统软件，形成了能够适应未来发展的体系结构，由于能提供操作一致性，因而能提高设备的利用率。在提供稳定、可靠、安全的高性能服务基础上，进一步提供了业务流分析、基于策略的QoS，可控组播等智能的业务优化手段，具有高带宽，支持VLAN，方便进行维护和管理，适用于大型工业网络应用。

图6.GB/T30094-2013《工业以太网交换机技术规范》

威努特工业交换机参照GB/T30094-2013《工业以太网交换机技术规范》进行设计，满足工业环境、功能、性能等多方面要求，其产品优势包括：

威努特城市水务工业网络智能化解决方案以工控网络为脉络，重塑市政自来水厂生产运营的数字化根基。通过接入层、汇聚层与核心层的立体化架构，将水源监测、净化控制、泵站运维等全流程生产设备无缝互联，构建起覆盖水厂全域的“智能神经网络”。工业级交换机凭借环境适应性，在潮湿、高电磁干扰的复杂场景中保障数据稳定传输，实现水质参数毫秒级响应与设备精准联控；分层防护机制融合网络隔离、访问认证与冗余设计，为生产网构筑纵深防御体系，抵御外部攻击与内部风险渗透，确保供水指令与工艺数据的安全闭环。从取水口到输水管网，从设备运维到智能调度，该方案以韧性网络贯通水脉的数字生命线，让传统水厂焕发工业互联的智慧活力，为城市供水安全注入坚实的技术内核，以无形之网守护城市水脉。