CN104929954B - 一种泵站离心式水泵智能控制方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种泵站离心式水泵智能控制方法和设备。根据本发明，管理人员可以在任何时间和地点通过智能移动设备获取泵站离心式水泵的运行情况。控制模块采用冗余结构设计，离心式水泵也采用冗余结构设计，以增强系统的鲁棒性。专家系统模块对离心式水泵可能发生的故障作出预测，对处理故障的方式提出建议，以及根据管理人员的设置而智能地修改控制模块上的离心式水泵的运行参数。本发明能够提高离心式水泵运行的效率，降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种泵站离心式水泵智能控制方法和设备。
背景技术
从20世纪60年代以来，世界各国的水泵和水泵站技术有了很大的发展。
水泵站主要由泵房、进出水建筑物、管道以及变电站等组成。在泵房内，安装有水泵、传动装饰和动力机组成的机组，还有辅助设备和电气设备等。进出水建筑物主要有引渠、前池、进水池、进水流道、出水流道和出水池等。水泵站的管道包括进水管和出水管。水泵站投入运行后，水流就经进水建筑物或进水管进入水泵，通过水泵加压后，经出水流道或出水管被送往出水池或管网，从而达到提水或输水的目的。
近年来，水泵站工程越来越注意工程的投入产出，运用系统工程的观点和方法，优化工程投资、运行费用和工程效益之间的关系，从而使水泵站的水平更高。在泵站的管理方面，泵站的自动化水平在不断提高。泵站自动化的主要内容包括巡回检测、自动记录、事故报警、优化控制等。
离心式水泵的工作过程是；在启动之前，先用水灌满泵壳和进水管，然后驱动电机，使叶轮和叶轮中的水做高速旋转运动，此时，水受到离心力作用被甩出叶轮，经泵壳的流道而流入水泵的出口，再由出口流入到出水管道；与此同时，水泵叶轮中心处由于水被甩出而形成真空，进水池中的水在外界大气压作用下，沿进水管流入叶轮进口；由于叶轮的不断旋转，水就源源不断地甩出和吸入，形成连续的扬水作用。
目前，随着计算机通信技术的发展，有必要对离心式水泵进行智能式控制，从而提高离心式水泵运行的效率，降低成本。
发明内容
本发明提供一种泵站离心式水泵智能控制设备，其特征在于，所述设备包括：控制模块、通信模块、专家系统模块、显示模块和输入模块；其中
控制模块用于根据管理人员的命令，或者根据专家系统模块给出的指示，控制离心式水泵的运行；控制模块包括主用控制子模块和备用控制子模块，当主用控制子模块发生故障时，备用控制子模块承担主用控制子模块的功能，使离心式水泵正常运行；为了保证供水不受影响，设置备用离心式水泵；当主用离心式水泵因为发生故障而停机时，控制模块自动将主用离心式水泵关闭，启动备用离心式水泵；
通信模块与管理人员的客户端通过互联网连接；通信模块用于接收管理人员的命令；通信模块还用于在控制模块的控制下将离心式水泵的运行情况实时发送给管理人员的客户端；所述客户端是在智能手机上运行的应用；
专家系统模块存储了离心式水泵多种可能发生的故障的描述及代码；在故障发生时，专家系统模块能够根据错误的特征初步判断故障的原因，对处理故障的方式提出建议；专家系统模块还根据实时获得的离心式水泵的运行数据对离心式水泵可能发生的故障作出预测；控制模块通过通信模块将专家系统模块预测的内容和专家系统模块对故障处理的建议发送给管理人员的客户端；同时，专家系统模块也能够根据管理人员的设置而智能地修改控制模块上的离心式水泵的运行参数，从而控制离心式水泵的运行；
其中，故障的种类包括但不限于：水泵不吸水、真空表读数过大、水泵出水量小、水泵出水不连续、水泵轴功率过大、水泵响声异常、水泵机组振动噪声过大和轴承过热。
专家系统模块包括工作数据库、知识库和推理机；知识库在推理过程中被调用，推理计算结果也随着系统工作进度逐渐在显示模块上显不；
专家系统是神经网络专家系统；其建造过程是：先构造一个神经网络，再用离心式水泵专家提供的典型样本规则，对神经网络进行训练，然后利用学成的网络，对输入数据进行处理，以得到所期望的输出；当离心式水泵发生了实际的故障，该实际的故障得到解决时，相关的数据继续被用于训练专家系统的神经网络，从而使专家系统更加完善。
显示模块用于显示离心式水泵的运行情况、专家系统的运行情况以及管理人员的命令；
输入模块包括但不限于按钮和鼠标；管理人员能够直接操作输入模块，以控制离心式水泵的运行；
泵站离心式水泵智能控制设备与运行状态传感器连接，运行状态传感器用于监测离心式水泵的运行情况；其中，对离心式水泵的监测的内容包括但不限于：流量、水泵轴功率、转速、水泵进口处的真空计读数、水泵出口处的压力表读数、进出口测压点断面液流的平均流速。
泵站离心式水泵智能控制设备也与水质检测传感器连接，所述水质检测传感器设置在入水口或出水口，用于检测水质；水质检测结果用于判断水质是否符合环保标准；
其中，对水质检测的对象包括但不限于：溶解氧、PH值、亚硝态氮、氨、纳和重金属含量。
本发明还提供一种泵站离心式水泵智能控制方法，其特征在于，
所述方法运行在泵站离心式水泵智能控制设备上；所述泵站离心式水泵智能控制设备包括控制模块、通信模块、专家系统模块、显示模块和输入模块；其中，控制模块包括主用控制子模块和备用控制子模块，当主用控制子模块发生故障时，备用控制子模块承担主用控制子模块的功能，使离心式水泵正常运行；
所述方法包括如下步骤：
(1)所述泵站离心式水泵智能控制设备上电启动；
(2)管理人员直接操作输入模块访问控制模块，或者，管理人员通过通信模块访问控制模块，以修改控制模块上的离心式水泵的运行参数，从而控制离心式水泵的运行；
其中，通信模块与管理人员的客户端通过互联网连接；通信模块用于接收管理人员的命令；通信模块还用于在控制模块的控制下将离心式水泵的运行情况实时发送给管理人员的客户端；所述客户端是在智能手机上运行的应用；
(3)通过运行状态传感器监测离心式水泵的运行，其中：
泵站离心式水泵智能控制设备与运行状态传感器连接，运行状态传感器用于监测离心式水泵的运行情况；专家系统模块能够通过运行状态传感器实时获得的离心式水泵的运行数据；
专家系统模块根据实时获得的离心式水泵的运行数据对离心式水泵可能发生的故障作出预测；控制模块通过通信模块将专家系统模块预测的内容发送给管理人员的客户端；
专家系统模块存储了离心式水泵多种可能发生的故障的描述及代码；在故障发生时，显示模块进行报警，专家系统模块根据错误的特征初步判断故障的原因，对处理故障的方式提出建议，控制模块通过通信模块将专家系统模块对故障处理的建议发送给管理人员的客户端；
同时，专家系统模块也根据管理人员的设置而智能地修改控制模块上的离心式水泵的运行参数，从而控制离心式水泵的运行；
其中，对离心式水泵的监测的内容包括但不限于：流量、水泵轴功率、转速、水泵进口处的真空计读数、水泵出口处的压力表读数、进出口测压点断面液流的平均流速。
其中，故障的种类包括但不限于：水泵不吸水、真空表读数过大、水泵出水量小、水泵出水不连续、水泵轴功率过大、水泵响声异常、水泵机组振动噪声过大和轴承过热；
为了保证供水不受影响，设置备用离心式水泵；当主用离心式水泵因为发生故障而停机时，控制模块自动将主用离心式水泵关闭，启动备用离心式水泵。
其中，专家系统模块包括工作数据库、知识库和推理机；知识库在推理过程中被调用，推理计算结果也随着系统工作进度逐渐在显示模块上显示；
专家系统是神经网络专家系统；其建造过程是：先构造一个神经网络，再用离心式水泵专家提供的典型样本规则，对神经网络进行训练，然后利用学成的网络，对输入数据进行处理，以得到所期望的输出；当离心式水泵发生了实际的故障，该实际的故障得到解决时，相关的数据继续被用于训练专家系统的神经网络，从而使专家系统更加完善。
(4)通过水质检测传感器检测水质。
泵站离心式水泵智能控制设备也与水质检测传感器连接，所述水质检测传感器设置在入水口或出水口，用于检测水质；当检测到水质不符合环保标准时，控制模块停止离心式水泵的运行，显示模块进行报警，控制模块通过通信模块将水质检测情况发送至管理人员的用户终端；
其中，对水质检测的对象包括但不限于：溶解氧、PH值、亚硝态氮、氨、纳和重金属含量。
(5)将离心式水泵的运行情况、专家系统的运行情况以及管理人员的命令在显示模块上显示。
根据本发明，管理人员可以在任何时间和地点通过智能移动设备获取泵站离心式水泵的运行情况。离心式水泵运行的效率能够提高，成本能够降低。
附图说明
图1为根据本发明的一种泵站离心式水泵智能控制设备。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种泵站离心式水泵智能控制方法和设备。其中，所述设备包括：控制模块、通信模块、专家系统模块、显示模块和输入模块。
控制模块用于根据管理人员的命令，或者根据专家系统模块给出的指示，控制离心式水泵的运行。控制模块包括主用控制子模块和备用控制子模块，当主用控制子模块发生故障时，备用控制子模块承担主用控制子模块的功能，使离心式水泵正常运行；为了保证供水不受影响，设置备用离心式水泵；当主用离心式水泵因为发生故障而停机时，控制模块自动将主用离心式水泵关闭，启动备用离心式水泵。
通信模块与管理人员的客户端通过互联网连接。通信模块用于接收管理人员的命令。通信模块还用于在控制模块的控制下将离心式水泵的运行情况实时发送给管理人员的客户端。所述客户端可以是在智能手机上运行的应用。
专家系统模块存储了离心式水泵多种可能发生的故障的描述及代码。在故障发生时，专家系统模块能够根据错误的特征初步判断故障的原因，对处理故障的方式提出建议。专家系统模块还能够根据实时获得的离心式水泵的运行数据对离心式水泵可能发生的故障作出预测；控制模块通过通信模块将专家系统模块预测的内容发送给管理人员的客户端。同时，专家系统模块也能够根据管理人员的设置而智能地修改控制模块上的离心式水泵的运行参数，从而控制离心式水泵的运行。
其中，故障的种类包括但不限于：水泵不吸水、真空表读数过大、水泵出水量小、水泵出水不连续、水泵轴功率过大、水泵响声异常、水泵机组振动噪声过大和轴承过热。
专家系统模块包括工作数据库、知识库和推理机。知识库在推理过程中被调用，推理计算结果也随着系统工作进度逐渐在显示模块上显示。
专家系统可以是神经网络专家系统。其建造过程是：先构造一个神经网络，再用离心式水泵专家提供的典型样本规则，对神经网络进行训练，然后利用学成的网络，对输入数据进行处理，以得到所期望的输出。当离心式水泵发生了实际的故障，该实际的故障得到解决时，相关的数据继续被用于训练专家系统的神经网络，从而使专家系统更加完善。
显示模块用于显示离心式水泵的运行情况、专家系统的运行情况以及管理人员的命令。
输入模块可以是按钮、鼠标等装置，管理人员能够直接操作这些装置，以控制离心式水泵的运行。
泵站离心式水泵智能控制设备与运行状态传感器连接，运行状态传感器用于监测离心式水泵的运行情况。其中，对离心式水泵的监测的内容包括但不限于：流量、水泵轴功率、转速、水泵进口处的真空计读数、水泵出口处的压力表读数、进出口测压点断面液流的平均流速。
泵站离心式水泵智能控制设备也与水质检测传感器连接，所述水质检测传感器用于检测水质。水质检测结果可以用于判断水质是否符合环保标准。
本发明还提供的泵站离心式水泵智能控制方法，其中
所述方法运行在泵站离心式水泵智能控制设备上；所述泵站离心式水泵智能控制设备包括控制模块、通信模块、专家系统模块、显示模块和输入模块；其中，控制模块包括主用控制子模块和备用控制子模块，当主用控制子模块发生故障时，备用控制子模块承担主用控制子模块的功能，使离心式水泵正常运行；
所述方法包括如下步骤：
(1)泵站离心式水泵智能控制设备上电启动。
(2)管理人员直接操作输入模块访问控制模块，或者，管理人员通过通信模块访问控制模块，以修改控制模块上的离心式水泵的运行参数，从而控制离心式水泵的运行。
其中，通信模块与管理人员的客户端通过互联网连接；通信模块用于接收管理人员的命令；通信模块还用于在控制模块的控制下将离心式水泵的运行情况实时发送给管理人员的客户端；所述客户端是在智能手机上运行的应用。
(3)通过运行状态传感器监测离心式水泵的运行，其中：
泵站离心式水泵智能控制设备与运行状态传感器连接，运行状态传感器用于监测离心式水泵的运行情况；专家系统模块能够通过运行状态传感器实时获得的离心式水泵的运行数据；
专家系统模块根据实时获得的离心式水泵的运行数据对离心式水泵可能发生的故障作出预测；控制模块通过通信模块将专家系统模块预测的内容发送给管理人员的客户端；
专家系统模块存储了离心式水泵多种可能发生的故障的描述及代码；在故障发生时，显示模块进行报警，专家系统模块根据错误的特征初步判断故障的原因，对处理故障的方式提出建议，控制模块通过通信模块将专家系统模块对故障处理的建议发送给管理人员的客户端；
同时，专家系统模块也根据管理人员的设置而智能地修改控制模块上的离心式水泵的运行参数，从而控制离心式水泵的运行；
其中，对离心式水泵的监测的内容包括但不限于：流量、水泵轴功率、转速、水泵进口处的真空计读数、水泵出口处的压力表读数、进出口测压点断面液流的平均流速。
其中，故障的种类包括但不限于：水泵不吸水、真空表读数过大、水泵出水量小、水泵出水不连续、水泵轴功率过大、水泵响声异常、水泵机组振动噪声过大和轴承过热。
另外，为了保证供水不受影响，设置备用离心式水泵；当主用离心式水泵因为发生故障而停机时，控制模块自动将主用离心式水泵关闭，启动备用离心式水泵。
其中，专家系统模块包括工作数据库、知识库和推理机；知识库在推理过程中被调用，推理计算结果也随着系统工作进度逐渐在显示模块上显示；
专家系统是神经网络专家系统；其建造过程是：先构造一个神经网络，再用离心式水泵专家提供的典型样本规则，对神经网络进行训练，然后利用学成的网络，对输入数据进行处理，以得到所期望的输出；当离心式水泵发生了实际的故障，该实际的故障得到解决时，相关的数据继续被用于训练专家系统的神经网络，从而使专家系统更加完善。
(4)通过水质检测传感器检测水质。
泵站离心式水泵智能控制设备也与水质检测传感器连接，所述水质检测传感器设置在入水口或出水口，用于检测水质。当检测到水质不符合环保标准时，控制模块停止离心式水泵的运行，显示模块进行报警，同时，控制模块通过通信模块将故障情况发送至管理人员的用户终端。
其中，用户终端可以是智能手机中的应用。
其中，对水质检测的对象包括但不限于：溶解氧、PH值、亚硝态氮、氨、纳和重金属含量。
(5)将离心式水泵的运行情况、专家系统的运行情况以及管理人员的命令在显示模块上显示。
综上所述，即为本发明实施例内容，而显然本发明的实施方式并不仅限于此，其可根据不同应用环境，利用本发明的功能实现相应的需求。
Claims (2)
1.一种泵站离心式水泵智能控制设备，其特征在于，所述设备包括：控制模块、通信模块、专家系统模块、显示模块和输入模块；其中，
控制模块用于根据管理人员的命令，或者根据专家系统模块给出的指示，控制离心式水泵的运行；控制模块包括主用控制子模块和备用控制子模块，当主用控制子模块发生故障时，备用控制子模块承担主用控制子模块的功能，使离心式水泵正常运行；为了保证供水不受影响，设置备用离心式水泵；当主用离心式水泵因为发生故障而停机时，控制模块自动将主用离心式水泵关闭，启动备用离心式水泵；
通信模块与管理人员的客户端通过互联网连接；通信模块用于接收管理人员的命令；通信模块还用于在控制模块的控制下将离心式水泵的运行情况实时发送给管理人员的客户端；所述客户端是在智能手机上运行的应用；
专家系统模块存储了离心式水泵多种可能发生的故障的描述及代码；在故障发生时，专家系统模块能够根据错误的特征初步判断故障的原因，对处理故障的方式提出建议；专家系统模块还根据实时获得的离心式水泵的运行数据对离心式水泵可能发生的故障作出预测；控制模块通过通信模块将专家系统模块预测的内容和专家系统模块对故障处理的建议发送给管理人员的客户端；同时，专家系统模块也能够根据管理人员的设置而智能地修改控制模块上的离心式水泵的运行参数，从而控制离心式水泵的运行；
其中，故障的种类包括但不限于：水泵不吸水真空表读数过大、水泵出水量小、水泵出水不连续、水泵轴功率过大、水泵响声异常、水泵机组振动噪声过大和轴承过热；
专家系统模块包括工作数据库、知识库和推理机；知识库在推理过程中被调用，推理计算结果也随着系统工作进度逐渐在显示模块上显示；
专家系统是神经网络专家系统；其建造过程是：先构造一个神经网络，再用离心式水泵专家提供的典型样本规则，对神经网络进行训练，然后利用学成的网络，对输入数据进行处理，以得到所期望的输出；当离心式水泵发生了实际的故障，该实际的故障得到解决时，相关的数据继续被用于训练专家系统的神经网络，从而使专家系统更加完善；
显示模块用于显示离心式水泵的运行情况、专家系统的运行情况以及管理人员的命令；
输入模块包括但不限于按钮和鼠标；管理人员能够直接操作输入模块，以控制离心式水泵的运行；
泵站离心式水泵智能控制设备与运行状态传感器连接，运行状态传感器用于监测离心式水泵的运行情况；其中，对离心式水泵的监测的内容包括但不限于：流量、水泵轴功率、转速、水泵进口处的真空计读数、水泵出口处的压力表读数、进出口测压点断面液流的平均流速；
泵站离心式水泵智能控制设备也与水质检测传感器连接，所述水质检测传感器设置在入水口或出水口，用于检测水质；水质检测结果用于判断水质是否符合环保标准；
其中，对水质检测的对象包括但不限于：溶解氧、PH值、亚硝态氮、氨、钠 和重金属含量。
2.一种泵站离心式水泵智能控制方法，其特征在于，
所述方法运行在泵站离心式水泵智能控制设备上；所述泵站离心式水泵智能控制设备包括控制模块、通信模块、专家系统模块、显示模块和输入模块；其中，控制模块包括主用控制子模块和备用控制子模块，当主用控制子模块发生故障时，备用控制子模块承担主用控制子模块的功能，使离心式水泵正常运行；
所述方法包括如下步骤：
(1)所述泵站离心式水泵智能控制设备上电启动；
(2)管理人员直接操作输入模块访问控制模块，或者，管理人员通过通信模块访问控制模块，以修改控制模块上的离心式水泵的运行参数，从而控制离心式水泵的运行；
其中，通信模块与管理人员的客户端通过互联网连接；通信模块用于接收管理人员的命令；通信模块还用于在控制模块的控制下将离心式水泵的运行情况实时发送给管理人员的客户端；所述客户端是在智能手机上运行的应用；
(3)通过运行状态传感器监测离心式水泵的运行，其中：
泵站离心式水泵智能控制设备与运行状态传感器连接，运行状态传感器用于监测离心式水泵的运行情况；专家系统模块能够通过运行状态传感器实时获得的离心式水泵的运行数据；
专家系统模块根据实时获得的离心式水泵的运行数据对离心式水泵可能发生的故障作出预测；控制模块通过通信模块将专家系统模块预测的内容发送给管理人员的客户端；
专家系统模块存储了离心式水泵多种可能发生的故障的描述及代码；在故障发生时，显示模块进行报警，专家系统模块根据错误的特征初步判断故障的原因，对处理故障的方式提出建议，控制模块通过通信模块将专家系统模块对故障处理的建议发送给管理人员的客户端；
同时，专家系统模块也根据管理人员的设置而智能地修改控制模块上的离心式水泵的运行参数，从而控制离心式水泵的运行；
其中，对离心式水泵的监测的内容包括但不限于：流量、水泵轴功率、转速、水泵进口处的真空计读数、水泵出口处的压力表读数、进出口测压点断面液流的平均流速；
其中，故障的种类包括但不限于：水泵不吸水真空表读数过大、水泵出水量小、水泵出水不连续、水泵轴功率过大、水泵响声异常、水泵机组振动噪声过大和轴承过热；
为了保证供水不受影响，设置备用离心式水泵；当主用离心式水泵因为发生故障而停机时，控制模块自动将主用离心式水泵关闭，启动备用离心式水泵，
其中，专家系统模块包括工作数据库、知识库和推理机；知识库在推理过程中被调用，推理计算结果也随着系统工作进度逐渐在显示模块上显示；
专家系统是神经网络专家系统；其建造过程是：先构造一个神经网络，再用离心式水泵专家提供的典型样本规则，对神经网络进行训练，然后利用学成的网络，对输入数据进行处理，以得到所期望的输出；当离心式水泵发生了实际的故障，该实际的故障得到解决时，相关的数据继续被用于训练专家系统的神经网络，从而使专家系统更加完善；
(4)通过水质检测传感器检测水质；
泵站离心式水泵智能控制设备也与水质检测传感器连接，所述水质检测传感器设置在入水口或出水口，用于检测水质；当检测到水质不符合环保标准时，控制模块停止离心式水泵的运行，显示模块进行报警，控制模块通过通信模块将水质检测情况发送至管理人员的用户终端；
其中，对水质检测的对象包括但不限于：溶解氧、PH值、亚硝态氮、氨、钠 和重金属含量；
(5)将离心式水泵的运行情况、专家系统的运行情况以及管理人员的命令在显示模块上显示。
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