CN107313949A - 基于物联网的智能水泵系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于物联网的智能水泵系统，包括离心泵、电机、智能控制装置、远程服务器和移动终端，所述离心泵包括壳体、叶轮、转轴、联轴器和轴承，所述智能控制装置包括PLC控制器、变频器、传感器、4G通讯模块和iBeacon蓝牙模块。本发明基于物联网的智能水泵系统的技术方案，通过整合离心泵、电机、智能控制装置、远程服务器和移动终端，能够通过远程服务器实现对水泵的远程监控和智能化管理，同时结合移动终端，实现水泵的现场管理和巡检。

Description

基于物联网的智能水泵系统

技术领域

本发明涉及一种基于物联网的智能水泵系统。

背景技术

能源是发展国民经济、改善人类生活水平的重要物质基础，具有特别重要的战略地位。节能降耗是具有重大的经济和社会意义。而工业节能是全社会节能工作的重点。

目前，水泵是我国工业领域最主要的耗能设备之一，耗能总量约占全国发电量的20％-25％。因此，提高水泵系统运行效率，实现智能化控制成为了亟待解决的问题。现有的工业水泵大多缺乏对水泵运行的远程化、智能化管理和控制，在实时监控、运营维护、能耗管理上需要耗费了大量的人力物力，投入成本高、效率低。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种基于物联网的智能水泵系统，旨在解决上述问题。

为实现上述目的，本发明提出的基于物联网的智能水泵系统，包括离心泵、电机、智能控制装置、远程服务器和移动终端，

所述离心泵包括壳体、叶轮、转轴、联轴器和轴承，所述壳体包括进水流道和出水流道，所述叶轮与所述转轴插接，所述转轴的一端通过所述联轴器与所述电机连接，所述转轴的另一端通过所述轴承与所述壳体连接，所述叶轮、转轴和轴承均设于所述壳体内；

所述智能控制装置包括PLC控制器、变频器、传感器、4G通讯模块和iBeacon蓝牙模块，所述PLC控制器的信号输出端与所述变频器的信号输入端连接，所述变频器用于改变所述电机的输入电流频率，以控制所述电机的转速，所述传感器的信号输出端与所述PLC控制器的信号输入端连接，所述传感器包括流量检测模块和水压检测模块，所述流量检测模块用于检测所述离心泵的输出流量，所述水压检测模块用于监测所述离心泵的工作压力值，所述智能控制装置通过所述4G通讯模块与所述远程服务器无线连接，所述智能控制装置通过所述iBeacon蓝牙模块与所述移动终端无线连接；

所述远程服务器，用于实时接收所述智能控制装置发送的工作参数，并根据实际环境状况输出控制信号，反馈给所述智能控制装置；

所述移动终端，包括手机、iPAD，用于接收所述iBeacon蓝牙模块的推送信息并输出控制信号，所述推送信息包括所述离心泵的压力值和流速值。

优选地，所述叶轮包括中间轮毂、两侧盖板和两组叶片，两组所述叶片分别设置于所述中间轮毂的两侧，两组所述叶片相对交错布置，所述叶片外侧由所述盖板封闭。

优选地，两组所述叶片的数量相同。

优选地，所述叶片为铸造成型件。

优选地，所述传感器还包括包括噪声检测模块。

优选地，所述传感器还包括振动检测模块，用于在线监测所述轴承的工作振动。

优选地，所述传感器还包括温度检测模块，用于在线监测所述轴承的工作温度。

优选地，所述壳体还包括设于所述进水流道和所述出水流道的耐磨涂层。

本发明技术方案中，通过整合离心泵、电机、智能控制装置、远程服务器和移动终端，能够通过远程服务器实现对水泵的远程监控和智能化管理，同时结合移动终端，实现水泵的现场管理和巡检。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明实施例基于物联网的智能水泵系统的工作流程图；

图2为本发明实施例离心泵的剖面图；

图3为本发明实施例叶轮的剖面图；

图4为本发明实施例智能控制装置的结构原理图；

图5为本发明实施例传感器的结构原理图。

附图标号说明：

离心泵100	转轴130	变频器320	温度检测模块335
				壳体110	联轴器140	传感器330	4G通讯模块340
叶轮120	轴承150	流量检测模块331	iBeacon蓝牙模块350
				中间轮毂121	电机200	水压检测模块332	远程服务器400
盖板122	智能控制装置300	噪声检测模块333	移动终端500
				叶片123	PLC控制器310	振动检测模块334

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例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作出创造性劳动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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

请参照图1-图5，在本发明一实施例中，基于物联网的智能水泵系统，包括离心泵100、电机200、智能控制装置300、远程服务器400和移动终端500，

所述离心泵100包括壳体110、叶轮120、转轴130、联轴器140和轴承150，所述壳体110包括进水流道和出水流道，所述叶轮120与所述转轴130插接，所述转轴130的一端通过所述联轴器140与所述电机200连接，所述转轴130的另一端通过所述轴承150与所述壳体110连接，所述叶轮120、转轴130、联轴器140和轴承150均设于所述壳体110内；

该离心泵100采用基本流动理论与计算流体力学和优化方法相结合的手段，设计新型单级双吸离心泵100的水力部件，提高水泵的效率；同时，采用有限元理论分析泵的结构和强度，在满足高可靠性的前提下，节约材料成本；

离心泵100的轴承150在工作状态因为要长期承受轴向、径向力，因摩擦会产生大量的热量，同时会发生磨损，因此需要对轴承150进行充分的润滑。本实施例中的轴承150可根据离心泵100的大小设置不同的润滑方式，即对于中小型泵采用油脂润滑；对于大型泵采用稀油润滑，且轴承150体采用分半结构设计，维修方便。

所述智能控制装置300包括PLC控制器310、变频器320、传感器330、4G通讯模块340和iBeacon蓝牙模块350，所述PLC控制器310的信号输出端与所述变频器320的信号输入端连接，所述变频器320用于改变所述电机200的工作电流，以控制所述电机200的转速，所述传感器330的信号输出端与所述PLC控制器310的信号输入端连接，所述传感器330包括流量检测模块331和水压检测模块332，所述流量检测模块331用于采集所述壳体110的进水口和出水口的水流速度，所述水压检测模块332用于监测所述离心泵100在所述壳体110内的工作压力值，所述智能控制装置300通过所述4G通讯模块340与所述远程服务器400无线连接，所述智能控制装置300通过所述iBeacon蓝牙模块350与所述移动终端500无线连接；

所述远程服务器400，用于实时接收所述智能控制装置300发送的工作参数，并根据实际环境状况输出控制信号，反馈给所述智能控制装置300；

所述移动终端500，包括手机、iPAD，用于接收所述iBeacon蓝牙模块350的推送信息并输出控制信号，所述推送信息包括所述离心泵100的压力值和流速值。

本实施例的工作场景包括但不限于如下介绍：系统在离心泵100工作运行时，由智能控制装置300的传感器330实时采集离心泵100在进水口和出水口的水流量，以及离心泵100内的工作压力，传感器330采集的运行数据被传输给PLC控制器310进行分析处理；

PLC控制器310分析处理运行数据后一方面将数据生成控制信号发送给变频器320以控制电机200的转速，另一方面可将运行数据通过4G通讯模块340发送给远程服务器400，维护人员在监控中心可以通过远程服务器400的显示屏随时掌握每个水泵的运行状况，并可结合远程服务器400的内置数据库对水泵的运行健康程度进行分析，具体地，比如离心泵100流量减小，且离心泵100的工作压力同时减少，则判断可能出现了叶轮120磨损参数下降，此时远程服务器400可立即生成切换控制信号，远程控制智能控制装置300启动备用水泵，对运行离心泵100断电停机，并发出告警信号，通过图像、灯光或音响等方式对监控中心内的维护人员示警，通知其及时安排维修；

PLC控制器310分析处理运行数据后也可将该运行数据通过iBeacon蓝牙模块350发送给移动终端500。iBeacon是苹果公司发布的一种基于低功耗蓝牙的通信协议，其工作方式是，配备有iBeacon协议的低功耗蓝牙设备向周围发送自己特有的ID，接收到该ID的应用软件会根据该ID采取一些行动。一套iBeacon的部署由一个或多个在一定范围内发射传输他们唯一的识别码iBeacon信标设备组成。接收设备上的软件可以查找iBeacon并实现多种功能。iBeacon传输的最大射程将取决于位置、现场布置、障碍物，标准信号有近似的70米，远程信号可达450米，很适合巡检维护人员通过移动终端500对水泵进行日常维护。具体地，当巡检维护人员携带移动终端500进去水泵工作区域的附近，设置在泵上的iBeacon蓝牙模块350即可推送离心泵100的压力值和流速值，且每个离心泵100单独设置有iBeacon蓝牙模块350，并配置有唯一的身份标识，方便巡检维护人员能精确查询掌握每个离心泵100的工作状况，当然巡检维护人员也可以通过移动终端500输出控制信号，对离心泵100进行精确控制。

本实施例基于物联网的智能水泵系统，通过通过整合离心泵100、电机200、智能控制装置300、远程服务器400和移动终端500，能够通过远程服务器400实现对水泵的远程监控和智能化管理，同时结合移动终端500，实现水泵的现场管理和巡检。

请参见图3，优选地，所述叶轮120包括中间轮毂121、两侧盖板122和两组叶片123，两组所述叶片123分别设置于所述中间轮毂121的两侧，两组所述叶片123相对交错布置，所述叶片123外侧由所述盖板122封闭。

作为一种优选实施例，叶轮120包括中间轮毂121、两侧盖板122和两组叶片123，两组所述叶片123分别设置于所述中间轮毂121的两侧，两组所述叶片123相对交错布置，所述叶片123外侧由所述盖板122封闭，叶轮120在工作时流体从叶轮120两侧轴向同时吸入，经交错式叶片123做功，从叶轮120径向方向流出，获得稳定的速度和流量；同时，通过将叶轮120出口设计成“V”型，减少了出口回流和水力脉动，提高了水泵效率。

优选地，两组所述叶片123的数量相同。

作为一种优选实施例，两组所述叶片123的数量相同，叶片123交错布置后，两侧叶片123交错做功，单位时间内叶轮120出口流量和压力更加均匀，波动大大减小，是转轴130振动可能性降低，增加了离心泵100的稳定性。

优选地，所述叶片123为铸造成型件。

作为一种优选实施例，叶片123为铸造成型件，可以将叶片123设计为复杂的曲面造型，能够提高离心泵100的工作效率，节能环保。

离心泵100还包括包覆所述联轴器140的防护罩，所述防护罩固定于所述壳体110上，该防护罩为中分式结构，分为左右两个罩体，通过螺栓固定，保护在联轴器140的外部，可避免联轴器140对工作人员的人身伤害，提高离心泵100的工作可靠性和安全性。

优选地，所述传感器330还包括包括噪声检测模块333。

作为一种优选实施例，传感器330还包括包括噪声检测模块333，用于随时检测离心泵100工作时的噪声，PLC控制器310通过分析如果发现噪声持续异常，则可判断离心泵100出现故障，并通知监控中心的远程服务器400，同时也可以通过iBeacon蓝牙模块350将信息推送给附近携带移动终端500的巡检维护人员。当然可以理解的，在离心泵100的工作负荷不大时，可通过变频器320降低叶轮120的转速，降低工作噪声，更加节能环保。

优选地，所述传感器330还包括振动检测模块334，用于在线监测所述轴承150的工作振动。

作为一种优选实施例，传感器330还包括振动检测模块334，用于在线监测所述轴承150的工作振动，一旦检测到轴承150工作时的振动异常，则可能发生润滑不足或者轴承150磨损严重等状况，则智能控制装置300可立即通知监控中心的远程服务器400，同时也可以通过iBeacon蓝牙模块350将信息推送给附近携带移动终端500的巡检维护人员，便于及时检修。

优选地，所述传感器330还包括温度检测模块335，用于在线监测所述轴承150的工作温度。

作为一种优选实施例，传感器330还包括温度检测模块335，用于在线监测所述轴承150的工作温度，一旦检测到轴承150在工作时的温度过高，则判断可能发生润滑不足或者轴承150磨损严重等状况，如果不及时维护会发生轴承150烧毁进而损坏离心泵100的状况，则智能控制装置300可立即通知监控中心的远程服务器400，同时也可以通过iBeacon蓝牙模块350将信息推送给附近携带移动终端500的巡检维护人员，便于及时作出排故措施，如断电停机、等待维护人员到场检修等。

优选地，所述壳体110还包括设于所述进水流道和所述出水流道的耐磨涂层。

作为一种优选实施例，壳体110还包括设于所述进水流道和所述出水流道的耐磨涂层，该耐磨涂层喷涂于进/出水流道表面，可以提高离心泵100的使用寿命。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于物联网的智能水泵系统，其特征在于，所述基于物联网的智能水泵系统包括离心泵、电机、智能控制装置、远程服务器和移动终端，

所述离心泵包括壳体、叶轮、转轴、联轴器和轴承，所述壳体包括进水流道和出水流道，所述叶轮与所述转轴插接，所述转轴的一端通过所述联轴器与所述电机连接，所述转轴的另一端通过所述轴承与所述壳体连接，所述叶轮、转轴和轴承均设于所述壳体内；

所述智能控制装置包括PLC控制器、变频器、传感器、4G通讯模块和iBeacon蓝牙模块，所述PLC控制器的信号输出端与所述变频器的信号输入端连接，所述变频器用于改变所述电机的输入电流频率，以控制所述电机的转速，所述传感器的信号输出端与所述PLC控制器的信号输入端连接，所述传感器包括流量检测模块和水压检测模块，所述流量检测模块用于检测所述离心泵的输出流量，所述水压检测模块用于监测所述离心泵的工作压力值，所述智能控制装置通过所述4G通讯模块与所述远程服务器无线连接，所述智能控制装置通过所述iBeacon蓝牙模块与所述移动终端无线连接；

所述远程服务器，用于实时接收所述智能控制装置发送的工作参数，并根据实际环境状况输出控制信号，反馈给所述智能控制装置；

所述移动终端，包括手机、iPAD，用于接收所述iBeacon蓝牙模块的推送信息并输出控制信号，所述推送信息包括所述离心泵的压力值和流速值。

2.如权利要求1所述的基于物联网的智能水泵系统，其特征在于，所述叶轮包括中间轮毂、两侧盖板和两组叶片，两组所述叶片分别设置于所述中间轮毂的两侧，两组所述叶片相对交错布置，所述叶片外侧由所述盖板封闭。

3.如权利要求2所述的基于物联网的智能水泵系统，其特征在于，两组所述叶片的数量相同。

4.如权利要求2所述的基于物联网的智能水泵系统，其特征在于，所述叶片为铸造成型件。

5.如权利要求1-4任一项所述的基于物联网的智能水泵系统，其特征在于，所述传感器还包括包括噪声检测模块。

6.如权利要求1-4任一项所述的基于物联网的智能水泵系统，其特征在于，所述传感器还包括振动检测模块，用于在线监测所述轴承的工作振动。

7.如权利要求1-4任一项所述的基于物联网的智能水泵系统，其特征在于，所述传感器还包括温度检测模块，用于在线监测所述轴承的工作温度。

8.如权利要求1-4任一项所述的基于物联网的智能水泵系统，其特征在于，所述壳体还包括设于所述进水流道和所述出水流道的耐磨涂层。