CN106194692A - 基于云计算的水泵管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了基于云计算的水泵管理系统，包括现场控制系统、云计算控制中心和数据采集中心；所述现场控制系统用于设定水泵的正常运行参数以及根据所述水泵的正常运行参数对所述水泵的运行模式进行管理和控制，并将所述水泵的正常运行参数传输至云计算控制中心；所述数据采集中心用于采集水泵的实际运行参数并传送给云计算控制中心；云计算控制中心，用于根据所述水泵的实际运行参数和正常运行参数调整所述现场控制系统的管理和控制模式。本发明能够实现对水泵的最大限度的网络化自动调节控制，从而实现设备运行状况的最优化配置，达到更好的设备管理和维护效果。

Description

基于云计算的水泵管理系统

技术领域

本发明涉及水泵管理控制领域，具体涉及基于云计算的水泵管理系统。

背景技术

相关技术中的水泵管理控制系统，通常仅仅采用分析设备数量、设备的铭牌信息、设备的维修保养记录等手段，对各种设备做一个简单的信息汇总，而不能够用自动化手段采集设备实时运行数据和设计参数，特别是不能够做到对水泵的各个零部件做运行数据和设计参数对比分析，无法查证和提前预知设备故障的出现时间节点，以及故障对设备造成的危害程度。

发明内容

为解决上述问题，本发明旨在提供基于云计算的水泵管理系统。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

基于云计算的水泵管理系统，包括现场控制系统、云计算控制中心和数据采集中心；所述现场控制系统用于设定水泵的正常运行参数以及根据所述水泵的正常运行参数对所述水泵的运行模式进行管理和控制，并将所述水泵的正常运行参数传输至云计算控制中心；所述数据采集中心用于采集水泵的实际运行参数并传送给云计算控制中心；云计算控制中心，用于根据所述水泵的实际运行参数和正常运行参数调整所述现场控制系统的管理和控制模式。

本发明的有益效果为：能够在一个统一的云计算控制中心下对很多个水泵集中进行运行管理控制，实现最大限度的网络化自动调节控制，从而实现设备运行状况的最优化配置，达到更好的设备管理和维护效果。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1本发明的结构连接示意图；

图2是本发明故障检测系统的结构示意图。

附图标记：

现场控制系统1、云计算控制中心2、数据采集中心3、故障检测系统4、数据采集模块41、硬件控制模块42、故障评估模块43、报警显示模块44、故障定位模块45、故障类型确定模块46、信息记录模块47。

具体实施方式

结合以下应用场景对本发明作进一步描述。

参见图1、图2，本应用场景的一个实施例的基于云计算的水泵管理系统，包括现场控制系统1、云计算控制中心2和数据采集中心3；所述现场控制系统1用于设定水泵的正常运行参数以及根据所述水泵的正常运行参数对所述水泵的运行模式进行管理和控制，并将所述水泵的正常运行参数传输至云计算控制中心2；所述数据采集中心3用于采集水泵的实际运行参数并传送给云计算控制中心2；云计算控制中心2，用于根据所述水泵的实际运行参数和正常运行参数调整所述现场控制系统1的管理和控制模式。

优选的，所述水泵的正常运行参数和实际运行参数均通过无线网络传送给所述云计算控制中心2。

优选的，所述现场控制系统1包括水泵控制器、水泵变频器、水泵电力柜、水泵叶轮修正控制器、水泵振动修正控制器、水泵运行状态自动记录仪、水泵运行故障记录仪和水泵能耗记录仪。

本发明上述实施例能够在一个统一的云计算控制中心2下对很多个水泵集中进行运行管理控制，实现最大限度的网络化自动调节控制，从而实现设备运行状况的最优化配置，达到更好的设备管理和维护效果。

优选的，所述基于云计算的水泵管理系统还包括用于对现场控制系统1进行故障检测的故障检测系统4，所述故障检测系统4包括数据采集模块41、硬件控制模块42、故障评估模块43、报警显示模块44、故障定位模块45和故障类型确定模块46，所述硬件控制模块42与数据采集模块41和故障评估模块43连接，硬件控制模块42控制多个传感器实时监测所述现场控制系统1，并将实时监测的数据通过采集模块输送到故障评估模块43，所述报警显示模块44与故障评估模块43、故障类型确定模块46连接，显示故障状态、在收到故障评估模块43输出的报警信号时进行报警并显示故障类型；所述故障定位模块45连接故障评估模块43和故障类型确定模块46，其通过对故障评估模块43发出的信息进行分析处理以定位故障传感器并将定位信息传送给故障类型确定模块46。

本优选实施例构建了故障检测系统4的模块架构。

优选的，所述数据采集模块41包括依次连接的数据获取单元和数据修正单元；所述数据获取单元采用无线传感器网络进行，正常情况下，只有少部分传感器节点处于工作状态，进行数据采集，数据采集周期为1s，大部分传感器节点处于休眠状态，当故障评估模块输出报警信号时，处于工作状态的传感器节点向处于休眠状态的传感器节点发送唤醒信息，处于休眠状态的传感器节点进入工作状态，同时数据采集周期缩短为0.5s；所述数据修正单元用于修正非标准条件下对传感器采集数据带来的影响，引入修正系数 T₀为传感器工作的标准温度,H₀为传感器工作的标准湿度，其中T为传感器采集数据时的环境温度，H为传感器采集数据时的环境湿度。

本优选实施例设置数据修正单元，传感器能够获得更准确的观测数据。

优选的，所述故障评估模块43包括：

(1)残差信号生成单元，用于根据奇异系统方法来设计故障检测观测器并获得需检测系统的残差信号，定义故障检测观测器为：

$\widetilde{x_m}=x_m^f+\left[\begin{array}{c}0\\ I\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}{a}_{2i}& I\end{array}\right]x_m$

$x_{m+1}^f=\frac{\left[\begin{array}{cc}{a}_{1i}& 0\\ -a_{2i}& -I\end{array}\right]x_m^f+b_{1i}{K}_m}{\left[\begin{array}{cc}I+a_{2i}{U}_i& U_i\\ a_{2i}{V}_i& V_i\end{array}\right]}$

具有故障信息的残差信号的计算公式为：

此处，

$E_i^{-1}{H}_i=\left[\begin{array}{cc}{a}_{1i}+U_i{V_i}^{-1}{a}_{2i}& U_i{V_i}^{-1}\\ -a_{1i}{a}_{2i}-({V_i}^{-1}+a_{2i}{U}_i{V_i}^{-1})a_{2i}& -({V_i}^{-1}+a_{2i}{U}_i{V_i}^{-1})\end{array}\right]$

其中，x_m表示系统的状态向量，表示状态x_m的估计，表示系统输出向量的估计，为辅助状态，C_m表示具有故障信息的残差信号，Z_m为系统状态误差，G_m表示故障，Y_m为未知外部有界扰动向量，K_m为控制输入向量，a_2i、a_1i、b_1i、c_1i为根据系统自定义的合适维数的矩阵，d_2i为根据系统自定义的列满秩的矩阵，U_i、V_i为所述故障检测观测器的设计参数；

(2)故障评估单元，用于判断直流偏磁隔离系统是否出现故障，定义故障评估函数为：

$P\left(C_m\right)=\sqrt{\frac{1}{n}\underset{m=m_0}{\overset{m_0+n}{\Σ}}{C}_m^T}{C}_m-\underset{K_m\≥0,Y_m\≥0,G_m=0}{SUP}\[\sqrt{\frac{1}{n}\underset{m=m_0}{\overset{m_0+n}{\Σ}}{C}_m^T}{C}_m\]$

优选的，m₀为初始演变时间，n为有限的演变时间区间；若P(C_m)>0，所述故障评估模块输出报警信号，若P(C_m)≤0，所述故障评估模块43输出正常信号。

本优选实施例设置的故障检测系统4的故障检测精度高、速度快。

优选的，所述报警显示模块44包括依次连接的报警器和LED显示屏，当收到故障评估模块43输出的报警信号时报警器进行报警，此时，LED显示屏根据故障类型确定模块46的输出信号显示故障类型；当收到故障评估模块43输出的正常信号时报警器不工作，LED显示屏显示“00”。

本优选实施例设置的报警显示模块44，构造简单，易于实施。

优选的，所述故障定位模块45，其包括依次连接的子观测器建立单元、解耦单元和定位单元，所述子观测器建立模块针对每一个参与反馈信号的传感器建立一系列并行的降维鲁棒观测器，每个降维鲁棒观测器对应于一个传感器的输出；所述解耦单元利用降维鲁棒观测器对传感器的输出信号进行解耦；所述定位单元用于定位故障传感器，设共有k个参与反馈信号的传感器，定位公式为：

$\mathrm{\γ}=j,C_j=\underset{i=0,...k}{max}{C}_i,j\∈\[1,k\]$

其中，γ表示故障传感器，C_i表示由第i个参与反馈信号的传感器的输出信号和降维鲁棒观测器的估计值进行比较得到的残差偏差。

本优选实施例设置的故障定位模块45利用针对每一个传感器输出设计的降维鲁棒观测器进行故障快速检测和定位，定位效率高。

优选的，所述故障检测系统4还包括信息记录模块47，所述信息记录模块47包括信息筛选单元和信息存储单元，所述信息存储单元为一64GB固态硬盘，故障点位置和故障类型经过信息筛选单元进入到信息存储单元存储下来，节约了存储空间，便于后续工作人员进行故障排除。信息筛选单元的作用是从所有信息中选择故障点位置和故障类型信息进行记录。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (3)

1.基于云计算的水泵管理系统，其特征是，包括现场控制系统、云计算控制中心和数据采集中心；所述现场控制系统用于设定水泵的正常运行参数以及根据所述水泵的正常运行参数对所述水泵的运行模式进行管理和控制，并将所述水泵的正常运行参数传输至云计算控制中心；所述数据采集中心用于采集水泵的实际运行参数并传送给云计算控制中心；云计算控制中心，用于根据所述水泵的实际运行参数和正常运行参数调整所述现场控制系统的管理和控制模式。

2.根据权利要求1所述的基于云计算的水泵管理系统，其特征是，所述水泵的正常运行参数和实际运行参数均通过无线网络传送给所述云计算控制中心。

3.根据权利要求2所述的基于云计算的水泵管理系统，其特征是，所述现场控制系统包括水泵控制器、水泵变频器、水泵电力柜、水泵叶轮修正控制器、水泵振动修正控制器、水泵运行状态自动记录仪、水泵运行故障记录仪和水泵能耗记录仪。