CN108027620B - 高级实时图形无传感器节能泵控制系统 - Google Patents

Abstract

设备包括信号处理器，该信号处理器接收信令，该信令包含关于实时泵操作参数和用户输入的信息，该实时泵操作参数与形成工厂/设施中的泵送系统的一部分的泵有关，该用户输入选择泵，以在控制监测器上显示实时泵操作参数，从而允许工厂/设施操作员在给定的集中位置处实施对泵的集中式泵控制；并且该信号处理器基于接收到的信令确定对应信令，该对应信令包含用以在控制监测器上显示实时泵操作参数、从而允许工厂/设施操作员在给定的集中位置处实施对所述泵的集中控制的信息。

Description

高级实时图形无传感器节能泵控制系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年7月24日提交的名称为“Advanced real time graphicsensorless energy saving pump control system”的美国临时申请号62/196,355(代理人案号911-019.022-1/F-B&G-X0022US)的权益，其全部内容通过引用合并于此。

本发明建立在下文中注明的其他相关申请中公开的技术族之上。

背景技术

1.技术领域

本发明涉及一种用于控制泵送系统的技术以及在这类泵送系统中的泵送相关应用。

2.相关现有技术的简要说明

在例如具有HVAC加热和冷却、热交换器、增压器、雨水收集器、地热热泵、防火、废水的结构、建筑物或设施中，泵送系统是已知的。这种泵送系统包括或具有泵，该泵具有用于控制泵送过程的速度和其他控制技术。没有已知的方式来管理或控制这种泵送系统，例如使用集中式交互的实时图形泵-系统-控制操作和监测显示器。

发明内容

总之，根据本发明提供了一种新的且独特的高级实时图形无传感器节能泵控制器，其主要包括实时图形泵-系统-控制操作显示和监测模块，基于选自泵数据库的泵特性数据、和由节能控制和无传感器转换器模块提供的运行时间操作变量。通过图形触摸屏，以实时图形和数字显示方式呈现了运行时间泵和系统特性以及对应的控制值，泵和系统可以在所述对应的控制值下操作，这使泵系统的操作员能够了解实时的泵_系统_控制操作状态，这允许实时泵系统控制比现有技术中的已知系统更容易。

具体实施例

通过示例，本发明提供了一种用于泵送控制应用的新的且独特的技术。

根据一些实施例，本发明可以包括或采取以下形式：一种例如在液体循环泵送控制应用或系统中的方法或设备，特征在于信号处理器或信号处理模块，该信号处理器或信号处理模块被配置为：

接收信令，该信令包含关于实时泵操作参数和用户输入的信息，该实时泵操作参数与形成工厂或设施中的泵送系统的一部分的多个泵有关，该用户输入选择多个泵中的一个，以在控制监测器上选择性地显示实时泵操作参数，从而允许工厂或设施操作员在给定的集中位置处实施对工厂或设施中的多个泵的集中式泵控制；以及

基于接收到的信令确定对应信令，该对应信令包含用以在控制监测器上显示实时泵操作参数、从而允许工厂或设施操作员在给定的集中位置处实施对工厂或设施中的多个泵的集中控制的信息。

根据一些实施例，本发明可以包括以下特征中的一个或多个：

信号处理器或信号处理模块可以被配置为提供对应信令，以将例如包括用于液体循环泵系统的实时泵操作参数显示在控制监测器上。

信号处理器或信号处理模块可以被配置为：

接收另外的信令，该另外的信令包含关于另外的用户输入的信息，以用于控制多个泵中的所选择的一个泵；以及

确定另外的对应信令，该另外的对应信令包含用于控制多个泵中的所述选定的一个泵的信息。

设备可以包括控制监测器和/或所述多个泵的组合。

信号处理器或信号处理模块可以被配置为提供另外的对应信令，以控制多个泵中的所述选定的一个泵。

信令可以包含关于从泵数据库中选择的泵特性数据、以及运行时间操作变量的信息，例如用于在泵特性曲线中显示。

设备可以包括一个或多个控制模块，例如包括被配置为确定和提供泵特性数据的节能控制和/或无传感器转换器模块其。

设备可以包括具有作为控制监测器的显示器的智能设备，智能设备包括智能手机或平板电脑；并且智能设备可以包括信号处理器或信号处理模块，该信号处理器或信号处理模块被配置为在显示器上显示实时泵操作参数，以允许泵操作员使用智能设备实施对工厂或设施中的多个泵的集中控制。

实时泵操作参数可以包括以下项的一些组合：

利用最大泵曲线和曲线末端绘制的、泵操作区域内部的实时泵、系统和控制曲线；

瞬间流速；

压力；

RPMs；

watts；和

PSI。

设备可以包括泵控制器或者采取泵控制器的形式，该泵控制器用于控制例如在这类液体循环泵送系统中的泵。

设备可以包括液体循环泵送系统或者采取液体循环泵送系统的形式，该液体循环泵送系统具有泵和泵控制器，其中泵控制器被配置有用于控制所述泵的信号处理器或信号处理模块。

通过示例，信号处理器或信号处理模块可以包括至少一个信号处理器和包括计算机程序代码的至少一个存储器或者采取至少一个信号处理器和包括计算机程序代码的至少一个存储器的形式，所述至少一个存储器和计算机程序代码被配置为具有至少一个信号处理器，使得信号处理器至少接收信令(或例如另外的信令)并且基于接收到的信令来确定对应信令。信号处理器或信号处理模块可以被配置有适当的计算机程序代码，以便于实现与本文所阐述的相一致的适当的信号处理算法和/或功能。

根据一些实施例，本发明还采取方法的形式，该方法包括以下步骤：

在信号处理器或信号处理模块中接收信令，该信令包含关于实时泵操作参数和用户输入的信息，该实时泵操作参数与形成工厂或设施中的泵送系统的一部分的多个泵有关，该用户输入选择多个泵中的一个泵，以在控制监测器上选择性地显示实时泵操作参数，从而允许工厂或设施操作员在给定的集中位置处实施对工厂或设施中的多个泵的集中式泵控制；以及

在信号处理器或信号处理模块中基于接收到的信令确定对应信令，该对应信令包含用以在控制监测器上显示实时泵操作参数、从而允许工厂或设施操作员在给定的集中位置处实施对工厂或设施中的多个泵的集中控制的信息。

所述方法还可以包括本文所阐述的一个或多个特征，包括从信号处理器或信号处理模块提供所述对应信令作为控制信令，以控制例如泵送系统、包括这类液体循环泵送系统的中的泵。

本申请提供了一种新技术，该技术是对本文所阐述的上述技术族的进一步发展并且以上述技术族为基础。

附图说明

附图包括以下附图，这些附图不一定按比例绘制：

图1是具有HVAC加热和冷却、热交换器、增压器、雨水收集器、地热热泵、防火、废水等中的一个或多个的建筑物、结构或设施的示意图，所述建筑物、结构或设施例如还可以包括泵，该泵包括具有用于控制泵送过程的高级节能和无传感器控制技术的变速控制。

图2A是根据本发明的一些实施例的实时图形无传感器节能泵控制器系统配置的示意图。

图2B是根据本发明的一些实施例的例如具有信号处理器或信号处理模块的设备的框图。

图3是根据本发明的一些实施例的系统软件功能模块的框图。

图4是根据本发明的一些实施例的用于实现输入/输出(I/O)控制信号或信令功能的流程图的框图。

图5是根据本发明的一些实施例的实时无传感器节能泵控制器的示意图。

图6是根据本发明的一些实施例的例如用于图5中所示的实时无传感器节能泵控制器的实时泵_系统_控制操作曲线屏幕设计布局和原型面板显示的示意图。

图7是根据本发明的一些实施例的用于根据马达功率和速度确定系统流速和压力的无传感器控制模块的框图。

图8是根据本发明的一些实施例的用于基于瞬间系统流量和压力实时导出自适应压力设置点的节能控制模块的框图。

图9是根据本发明的一些实施例的泵监测和诊断自适应控制系统的示意图。

具体实施方式

1.介绍

最近，具有高级节能和无传感器控制技术的变速泵控制被引入下面列出的用于液体循环加热和冷却闭环应用、增压器、工业和农业应用的、例如与图1所示的一致的一系列应用中。随着所有新技术的引入，一些传统上未知的泵系统操作参数或特性曲线，诸如变化的系统特性曲线、自适应控制设置点、压力或流速(无传感器)等变得已知，并且可以被回显到泵系统设计工程师和泵系统控制操作员用于更好地了解实时泵_系统_控制操作状态。

本发明提供了用于基于选自泵数据库的泵特性数据以及由节能控制模块和与其集成的无传感器转换器模块提供的运行时间操作变量来实现实时图形无传感器节能泵控制器的技术，该实时图形无传感器节能泵控制器例如可以包括实时图形泵系统控制操作显示器和监测模块。通过在实时图形和数字显示方面的图形触摸屏，不仅能够观察泵和系统特性信息——诸如利用最大泵曲线和曲线末端绘制的、泵操作区域内的实时泵、系统和控制曲线的交叉点，而且能够观察对应的控制值——诸如瞬间的流速和压力、自适应设置点值等等，同时泵也在该对应的控制值下被实时地操作。除了基本的泵操作功能以外，本发明还提供了例如一些其他高级模块、诸如具有预测性维护信息的振动状况监测和控制模块，以及一些高级通信协议——包括网页服务、智能电话访问、建筑物管理系统(BMS)接口。

2.实时图形无传感器节能泵控制器

通过示例，图2A示出了总体以5指示的实时图形无传感器节能泵控制器系统配置，具有实时图形泵-系统-控制操作特性显示和监测模块5a与计算机处理控制器5a’的组合，用于实施各种控制应用5a”，包括加热和冷却、HVAC、潜水器和涡轮泵系统功能。实时图形泵-系统-控制操作特性显示和监测模块5a可以配置有实时图形无传感器节能泵控制器，该控制器例如可以包括如模块5b、5c、5d、5e、5f、5g和5h中所示的各种泵控制或控制器功能，如图所示。

例如，实时图形无传感器节能泵控制器中的一个可以包括监测和控制模块5b，该监测和控制模块具有带有预测性维护信息以及功率监测和预测/预防监测的振动状况监测和控制模块。

实时图形无传感器节能泵控制器中的一个可以包括无传感器转换器模块5c，该无传感器转换器模块具有选自包括使用3D和BFA建模的泵数据库的给定泵特性，与本文公开的一致。

实时图形无传感器节能泵控制器中的一个可以包括节能控制模块5d，该节能控制模块具有基于瞬间系统压力和流速的自适应控制设置点，其例如可以是系统自适应的、流量自适应的以及系统和流量两者自适应的，与本文公开的一致。

实时图形无传感器节能泵控制器中的一个可以包括用于实现与例如实时操作曲线或图形界面等的显示信息相关的功能的触摸屏模块5e，与本文公开的一致

除了其基本的泵操作功能(例如，驱动通信)之外，实时图形无传感器节能泵控制器中的一个可以包括用于实现高级通信协议模块的iCommunication模块5f，包括网页服务、智能电话访问、BMS接口。该高级泵控制系统实现了其功能模块之间的实时持续通信，以更新泵和系统状态，同时该高级泵控制系统的由模块5e实现的图形化触摸屏以图形和数字显示方式相应提供了所有运行时间的泵/系统/控制操作特性曲线、参数，诸如系统压力、流速和自适应设置点。

实时图形无传感器节能泵控制器中的一个可以包括用于实现与选择语言相关的功能的语言模块5g，所述语言包括英文、中文或22种或更多种其他语言，与本文所公开的一致。

实时图形无传感器节能泵控制器中的一个可以包括用于实现与多个泵、区和传感器、泵的分级和报警有关的基本功能的模块5h，与本文所公开的一致。

图3显示了系统软件模块的总体指示为20的布局。布局20包括驱动软件模块22、触摸屏PLC模块24和各种其他软件模块26。通过示例，触摸屏PLC模块24可以被配置为实现与页面/语言/索引相关的功能。通过进一步的示例，各种其他软件模块26可以包括以下项中的一个或多个：

驱动通信模块26a，用于实现与驱动模块22有关的驱动通信功能；

GUI和图形模块26b，用于实现与触摸屏PLC模块24和驱动通信模块22相关的GUI和图形功能；

泵控制和BMS模块26c，用于实现与驱动通信模块26a以及GUI和图形模块26b有关的泵控制和BMS功能；

振动和功率监视/控制模块26d，用于实现与控制和BMS模块26c相关的振动和功率监测/控制功能；

无传感器和节能控制模块26e，用于实现与控制和BMS模块26c相关的无传感器和节能控制功能；

数据库(DB)和搜索引擎模块26f，用于实现与无传感器和节能控制模块26e相关的数据库(DB)和搜索引擎功能；以及

web/iPhone遥控模块26g，用于实现与触摸屏PLC模块24相关的web/iPhone遥控功能。

各种其他软件模块26可以被配置为例如使用与图2B中公开的一致的信号处理器或信号处理模块10a来实施与本文阐述一致的多种软件模块功能。

图4示出了总体指示为30的流程图，用于实现驱动模块22、泵模块32和多种模块32a、32b、32b、32d、32e和32f之间的I/O控制信号或信令功能，与本文所阐述的一致，例如包括在每个单独的控制模块之间交换对应的输入/输出控制信号和参数，如图所示。

通过示例，多种模块30a至30f可以被配置为实现控制信号或信令功能，如下所述：

无传感器转换器模块30a可以被配置成接收来自驱动模块22的包含关于w(即，频率)的信息的输入信令、来自PID控制模块30f的包含关于n(即，速度)的信息的输入信令、以及来自web/iPhone30b的包含关于数据库/设置参数的信息的web/iPhone信令，并向节点模块30c提供无传感器转换器信令；

web/iPhone 30b可以被配置为向无传感器转换器模块30a和节能控制模块30d提供包含关于数据库/设置参数的信息的web/iPhone信令；

节点模块30c可以被配置为接收来自无传感器转换器模块30a的无传感器转换器信令和来自传感器34的传感器信令，并且向节能控制模块和PID控制模块30f提供包含关于P、Q(即，压力和流量)的信息的节点模块信令；

节能控制模块30d可以被配置为接收来自web/iPhone 30b的包含数据库/设置参数的web/iPhone信令和来自节点模块30c的包含关于P、Q的信息的节点模块信令，并且向实时图形模块30e和PID控制模块30f提供包含关于SP(即，设置点)的信息的节能控制模块信令；

实时图形模块30e可以被配置为从节能控制模块30d接收包含关于SP的信息的节能控制模块信令，并且提供/显示包含关于SP以及其他泵控制功能和特性曲线的信息的实时图形，与本文阐述的一致；以及

PID控制模块30f可以被配置为从节点模块30c接收包含关于P、Q的信息的节点模块信令以及从节能控制模块30d接收包含关于SP的信息的节能控制模块信令，并且经由反馈回路向驱动模块22和无传感器转换器模块30a提供包含关于n的信息的输入信令。

图5示出了根据本发明的实时图形无传感器节能泵控制器的示例，在提供实时和图形显示方面，该控制器可用于大多数液体循环泵控制和监测应用。这些技术可应用于简单或复杂的分配泵的任何形式的泵特性，诸如用于一系列墙壁、地板或泵安装的变速泵控制系统，其具有高级节能和无传感器控制技术，用于液体循环加热和冷却闭环应用、增压器和工业应用。根据本发明的在高级平台中的控制器和变速驱动系统可以配置有本文公开的基本功能，例如以便与液体循环系统中的单个泵或多个泵交互并且控制所述单个泵或多个泵。

3.高级功能模块

下面详细描述根据本发明公开的用于实时图形无传感器节能泵控制器的功能。

3.1)实时泵_系统_控制特性图形显示

实时图形无传感器节能泵控制器可以包括或采取以下的形式，即具有实时泵_系统_控制操作曲线以及具有多种语言选择的自适应设置点的图形触摸屏控制器，如下：

·图形和触摸屏，

·实时泵_系统_控制操作曲线，和

·多种支持语言。

功能可以被配置为与用户交互，用于提供合适的用户输入来实现期望的功能。

可以基于来自无传感器转换器和节能模块、如组成部分5c(图2A)、26e(图3)以及30a和30d(图4))的输入值，以及基于来自与其连接的例如组成部分30b(图4)的泵数据库的泵特性数据，来配置实时泵_系统_控制特性图形显示模块、如组成部分5a(见图2A和图5)。图6示出了实时泵_系统_控制操作特性曲线和控制参数显示屏设计布局及其原型PLC面板显示。

通过具有图形和数字显示的实时图形显示屏，不仅能够观察泵和系统特性信息——诸如利用最大泵曲线和曲线末端绘制的泵操作区域内的实时泵、系统和控制曲线的交叉点，而且能够观察对应的控制值——诸如瞬间的流速和压力、自适应设置点值等等，同时泵也在该对应的控制值下被实时地操作。

3.2)无传感器转换器

如图7所示，无传感器转换器模块40可以被配置为针对给定的泵、从一对瞬时马达功率以及速度值产生系统压力和流速值。

通过示例，针对给定的泵，无传感器转换器40a可以被配置为从节点模块41接收信令，该信令包含：关于来自设计值模块40a'的设计值Pd、Qd的信息，来自泵特性数据库模块40a”的泵特性的信息，以及来自速度调谐模块40a”'的速度调谐的信息，并且无传感器转换器40a还接收包含关于输入n和w的信息的输入信令，并且提供包含关于P、Q的信息的输出信令。

本文阐述的专利同族中公开的若干无传感器转换器可集成到实时图形无传感器节能泵控制器软件平台中，包括：

·3D离散校准无传感器转换器，

·最佳匹配亲和(BFA)无传感器转换器，和

·直接数字亲和(DNA)无传感器转换器。

BFA和DNA无传感器转换器可以集成有在其数据库中可用的公司公布的泵数据。对应的无传感器转换器理论、功能和参数在本文公开的专利申请同族中阐述，例如参见下文的专利文献[3-4和9]。

另见关于类似组成部分5c(图2A)、26e(图3)和30a(图4)所公开的内容。

3.3)节能控制

图8示出了总体上指示为50的节能控制功能模块，该节能控制功能模块可以被配置为基于其泵控制曲线(控制方程)关于瞬时系统流速和/或压力产生自适应压力控制设置点。

通过示例，在节能控制功能模块50中，可以如下所述的关于模块50b、50c、50d、50e、50f和51来配置PID控制模块50a：

节点模块51可以被配置为从传感器或无传感器模块50b接收包含关于P和Q的信息的传感器或无传感器信令，以及从控制曲线参数模块50c接收包含关于Pd、Qd、P0、B0和α的信息的控制曲线参数信令，并且提供包含关于P、Q、Pd、Qd、P0、B0和α的信息的节点模块信令。

系统自适应模块50d、流量自适应模块50e、以及系统和流量自适应模块50f可以被配置为接收所述节点模块信令，并且分别提供系统自适应信令、流量自适应信令、以及系统和流量自适应信令，如图所示。

针对给定的泵系统中的任意泵，PID控制模块50a可以被配置为从传感器或无传感器模块50b接收包含关于P，Q的信息的传感器或无传感器信令，并且从系统适应模块50d、流量自适应模块50e、以及系统和流量自适应模块50f接收系统自适应信令、流量自适应信令、以及系统和流量自适应信令，并且提供包含关于SP(设置点)和P(压力)的信息的PID控制信令，以用于实施节能控制。

在下文阐述的例如包括文献编号[1-2、5、7]的专利申请同族中公开了一些节能控制算法，这些节能控制算法可以集成到实时图形无传感器节能泵控制器软件平台中，例如包括：

·系统自适应控制(SAC)，

·流量自适应控制(FAC)，

·系统和流量自适应控制(SFAC)。

SAC可用于通过由控制阀调节的系统流量推导适应性压力设置点。FAC可用于推导针对由控制阀或循环器调节的系统流量的自适应压力设置点。SFAC可用于推导出针对变化的系统以及由控制阀或循环器调节的流量的自适应压力设定值，如果系统按照以下文献[7]提出的配置，则该系统可以最低操作能耗操作。注意到用于节能控制的流量和压力信号能够由无传感器转换器或由传感器提供。自适应控制理论、功能和参数在本文阐述的专利申请同族中进一步详细公开。

3.4)振动监测和控制

每年通过降低总体维护成本，泵监测和诊断能够降低成本，并且节省大量资金。维护成本降低了，因为预测性诊断的使用能够实现比修复故障的泵便宜的早期纠正动作，并且能够避免昂贵的减速和停机。本文阐述了例如也可集成在实时图形无传感器节能泵控制器中的泵监测和诊断自适应控制系统。参见图9。

3.5)高级通信协议

实时图形无传感器节能泵控制器中的高级通信协议模块可以包括：

·建筑物管理系统(BMS)

·马达/驱动通信(MDC)

·Web访问

·智能手机访问

BMS协议包括Modbus RTU/TCP、Bacnet IP/mstp、N2等等。用于在控制器和驱动之间交换参数的马达/驱动通信软件模块也可以集成到Web访问和智能电话访问功能中。

3.6)基本的泵控制功能

实时图形无传感器节能泵控制器可以被设计或实现为加在具有所有基本的泵和系统控制功能及其对应的设置的基本泵控制软件之上，例如包括：

·传感器(无传感器的备选)，

·泵，

·系统，

·测试，

·报警和日志，等等。

通常，本发明可以使用用于其对应的参数设置的多个设置屏幕和子屏幕来实现。

图2B：信号处理功能的实现

作为示例，图2B示出了根据本发明的一些实施例的用于实现相关联的信号处理功能的设备10。设备以信号处理器或信号处理模块10a为特征，该信号处理器或信号处理模块被配置为至少用于：

接收信令，该信令包含关于实时泵操作参数和用户输入的信息，所述实时泵操作参数与形成工厂或设施中的泵送系统的一部分的多个泵有关，所述用户输入选择所述多个泵中的一个泵，以在控制监测器上显示所述实时泵操作参数，从而允许工厂或设施操作员在给定的集中位置处实施对工厂或设施中的所述多个泵的集中式泵控制；以及

基于接收到的信令确定对应信令，该对应信令包含用以在控制监测器上显示实时泵操作参数、从而允许工厂或设施操作员在给定的集中位置处实施对工厂或设施中的所述多个泵的所述集中式控制的信息。

在操作中，信号处理器或处理模块可以被配置为提供对应信令作为控制信令，以控制例如泵送系统、诸如液体循环泵送系统中的泵。对应信令可以包含用于控制液体循环泵送系统的信息。

信号处理器或信号处理模块10a可以被配置在泵系统和/或泵系统控制中，或形成泵系统和/或泵系统控制的一部分，该泵系统控制例如可以包括被配置在其中的一个或多个泵控制或控制器，或者可以结合被配置在其中的一个或多个泵控制或控制器来实现。通过示例，设想了其中设备是包括泵系统控制器或包括具有信号处理器或信号处理模块10a的控制器的泵系统的实施例，还设想了其中设备是具有信号处理器或信号处理模块10a的一个或多个泵控制或控制器的实施例，或者设备采取具有信号处理器或信号处理模块10a的一个或多个泵控制或控制器的形式的实施例。

通过示例，设备10的功能可以使用硬件、软件、固件或其组合来实现。在典型的软件实现中，设备10将包括一个或多个基于微处理器的架构，具有例如至少一个信号处理器或微处理器，如组成部分10a。本领域的技术人员将能够利用适当的程序代码对这样的基于微处理器或基于控制器的实现方式进行编程，以在不进行过度实验的情况下执行本文所描述的功能。例如，与本文所公开的相一致，信号处理器或信号处理模块10a可以例如由本领域技术人员在不进行过度实验的情况下被配置为接收信令，该信令包含关于实时泵操作参数和用户输入的信息，所述实时泵操作参数与形成工厂或设施中的泵送系统的一部分的多个泵有关，所述用户输入选择多个泵中的一个，以在控制监测器上选择性地显示所述实时泵操作参数，从而允许工厂或设施操作员在给定的集中位置处实施对工厂或设施中的所述多个泵的集中式泵控制，与本文公开的一致。

此外，信号处理器或信号处理模块10a可以例如由本领域技术人员在不进行过渡实验的情况下配置为用于确定对应信令，该对应信令包含用以在控制监测器上显示实时泵操作参数、从而允许工厂或设施操作员在给定的集中位置处实施对工厂或设施中的所述多个泵的集中控制的信息，与本文公开的相一致。

本发明的范围不意在局限于使用现在已知的或以后在将来开发的技术的任何具体实现方式。本发明的范围意在包括将处理器10a的功能实现为独立的处理器、信号处理器或信号处理模块，以及单独的处理器或处理器模块，及其一些组合。

设备10还可以包括例如其他信号处理器电路或部件10b，包括：随机存取存储器或存储器模块(RAM)和/或只读存储器(ROM)、输入/输出设备以及与之连接的控制、数据和地址总线，和/或例如本领域技术人员将理解的至少一个输入处理器和至少一个输出处理器。

多个创新点

本发明还可以包括以下各种实施例/实现中的一个或多个，或采取以下各种实施例/实现中的一个或多个的形式：

根据一些实施例，本发明可以包括或采取以下实现的形式，其中实时图形泵-系统-控制操作显示和监测模块基于从泵数据库选择的泵特性数据以及基于由图2A至图5示意性地示出的节能控制模块和无传感器转换器模块提供的运行时间操作变量。通过图形触摸屏，以实时图形和数字显示方式显示了运行时间泵和系统特性以及泵和系统在其下操作的对应的控制值，这使得操作员更好、更容易地了解当时的泵_系统_控制操作状态。

根据一些实施例，本发明可以包括或采取以下实现的形式，其中实时图形泵-系统-控制操作显示和监测模块包括如图6所示的实时泵_系统_控制操作特性曲线和控制变量显示屏幕布局。通过具有图形和数字显示的实时图形屏，不仅能够观察泵和系统特性信息——诸如利用最大泵曲线和曲线末端绘制的泵操作区域内的实时泵、系统和控制曲线的交叉点，而且能够观察对应的控制值——诸如瞬间流速和压力、自适应设置点值等等，泵也在该对应的控制值下被实时地操作。

根据一些实施例，本发明可以包括或采取以下实现的形式，其中本文阐述的节能控制技术包括如图7中示意性地示出的控制模块，该控制模块基于其关于瞬间系统流速和/或压力的泵控制曲线(控制方程)产生自适应压力控制设置点。本文阐述的用于节能控制的流量和压力信号可以由无传感器转换器或通过传感器提供。节能控制技术可以用于通过由控制阀或循环器调节的系统流量得出自适应压力设置点，例如，如果所述系统如专利文献[7]中所公开的那样配置，则可以以最小操作能量消耗来操作所述控制阀或循环器。

根据一些实施例，本发明可以包括或采取以下实现的形式，其中本文阐述的无传感器转换器技术可以包括如图8所示的转换器，该转换器根据一对瞬时马达功率以及速度值产生系统压力和流速值。通过示例，本文阐述的无传感器转换器技术可以是由具有自调谐能力的泵特性数据库支持的离散校准无传感器转换器或数字亲和无传感器转换器，例如公开在下文的专利文献[5和9]中。

根据一些实施例，本发明可以包括或采取以下实现的形式，其中本文阐述的振动监测和控制技术可以包括例如在图9中示意性地示出的泵振动监测和诊断自适应控制系统。

根据一些实施例，本发明可以包括或采取以下实现的形式，其中本文阐述的高级通信协议技术可以包括建筑物管理系统(BMS)、马达/驱动通信(MDC)、网络访问、智能电话访问。BMS协议包括Modbus RTU/TCP、Bacnet IP/mstp、N2等等。用于在控制器和驱动之间交换参数的马达/驱动通信软件模块可以集成到和/或实现到Web访问和智能电话访问功能中。

根据一些实施例，本发明可以包括或采取以下实现的形式，其中本文阐述的基本泵控制功能技术可以包括具有所有基本的泵和系统控制功能及其对应的设置的基本泵控制软件，包括：传感器(无传感器的备选)、泵、系统、测试、报警和日志等。通常，对于对应的参数设置，还可以有若干不同的设置屏幕和子屏幕。

根据一些实施例，本发明可以包括以下实现或采取以下实现的形式，其中本文阐述的泵送液体循环系统包括所有闭环或开环液体循环泵送系统，诸如初级泵送系统、次级泵送统系统，水循环系统和压力增压器系统。本文所阐述的系统还可以由单个区或多个区组成。

根据一些实施例，本发明可以包括以下实现或采取以下实现的形式，其中本文阐述的液体循环信号可以包括泵压差、系统压力或区压力，系统或区流量等。

本文阐述的本发明关于控制信号传输和有线技术可以包括当前使用的所有常规感测和传输技术或设备。优选地，无线传感器信号传输技术将是最优的和有利的。

根据一些实施例，本发明可以包括以下实现或者采取以下实现的形式，其中本文阐述的用于液体循环泵送系统的泵可以包括单个泵、循环器、并联联动泵或循环器的组、串联联动泵或循环器的组，或它们的组合。

根据一些实施例，本发明可以包括以下实现或者采取以下实现的形式，其中本文阐述的系统流量调节可以包括手动或自动控制阀、手动或自动控制循环器，或它们的组合。

计算机程序产品

本发明也可以例如采取计算机程序产品的形式，其具有其中嵌入计算机可执行代码的计算机可读介质，用于例如在形成泵或阀控制器的一部分的信号处理设备上运行时实现本公开的方法。作为示例，计算机程序产品例如可以采取以下的形式：CD、软盘、记忆棒、存储卡，以及可以将这种计算机可执行代码存储在现在已知的或以后在将来开发的这类计算机可读介质上的其他类型或种类的存储设备。

其他相关申请

本申请与形成由一个或多个本公开发明人研发的技术的全部同族的一部分的其他专利申请有关，这些技术在以下申请中公开：

[1]2010年12月30日提交的名称为“Method and apparatus for pump controlusing varying equivalent system characteristic curve，AKA an adaptive controlcurve”的美国申请序列号12/982,286(代理人案号911-019.001-1//F-B&G-1001)，该申请已于2014年4月15日授权为美国专利号8,700,211；

[2]2012年12月17日提交的名称为“Dynamic linear control methods andapparatus for variable speed pump control”的美国申请序列号13/717,086(代理人案号911-019.004-2//F-B&G-X0001)，其要求2011年12月16日提交的美国临时申请号61/576,737的权益，现在已经放弃；

[3]2013年11月27日提交的名称为“3D sensorless conversion method andapparatus”的美国申请序列号14/091,795(代理人案号911-019.009-2//F-B&G-X0005)，其要求2013年3月1日提交的美国临时申请号61/771,375的权益，现在已经放弃；

[4]2014年2月24日提交的名称为“A Mixed Theoretical And DiscreteSensorless Converter For Pump Differential Pressure And Flow Monitoring”的美国申请序列号14/187,817(代理人案号911-019.010-2//F-B&G-X0008)，其要求2013年3月19日提交的美国临时申请号61/803,258的权益，现在已经放弃；

[5]2014年7月24日提交的名称为“Sensorless Adaptive Pump Control withSelf-Calibration Apparatus for Hydronic Pumping System”的美国申请序列号14/339,594(代理人案号911-019.012-2//F-B&G-X0010US01)，其要求2014年7月24日提交的美国临时申请序列号14/339,594的权益，现在已经放弃；

[6]2015年4月7日提交的名称为“A Best-fit affinity sensorless conversionmeans for pump differential pressure and flow monitoring”的美国申请序列号14/680,667(代理人案号911-019.014-2//F-B&G-X0012US01)，其要求2014年4月8日提交的临时专利申请序列号61/976,749的权益，现在已经放弃；

[7]2015年6月4日提交的名称为“System and flow adaptive sensorlesspumping control apparatus energy saving pumping applications”的美国专利申请序列号14/730,871(代理人案号911-019.015-2//F-B&G-X0013US01)，其要求2014年6月4日提交的临时专利申请序列号62/007,474的权益，现在已经放弃；以及

[8]2015年12月15日提交的名称为“Discrete valves flow rate converter”的美国申请号14/969,723(代理人案号911-019.017-2//F-B&G-X0015US01)，其要求2014年12月15日提交的美国临时申请号62/091,965的权益；

[9]2016年2月16日提交的名称为“Detection means for sensorless pumpingcontrol applications”的美国申请号15/044,670(代理人案号911-019.019-2/F-B&G-X0016US)，其要求2015年2月13日提交的名称为“No flow detection means forsensorless pumping control applications”的美国临时申请号62/116,031的权益；

[10]2015年7月24日提交的名称为“Advanced real time graphic sensorlessenergy saving pump control system”美国临时申请号62/196,355；

[11]2016年5月26日提交的名称为“Direct numeric affinity multistagepumps sensorless converter”的美国临时申请号62/341,767；

[12]2016年5月31日提交的名称为“Pump control design toolbox means forvariable speed pumping application”的美国临时申请号62/343,352；

上述文献全部已转让给本专利申请的受让人，并且全部通过引用合并于本文中。

本发明的范围

应该理解的是，除非本文另有说明，关于本文的具体实施例描述的任何特征、特性、替代或修改也可以应用、使用或与本文描述的任何其它实施例结合。而且，本文的附图没有按比例绘制。

尽管本发明通过涉及离心泵的示例来描述，但是本发明的范围旨在包括使用涉及现在已知或以后在将来开发的其他类型或种类的泵的示例。

尽管已经关于本发明的示例性实施例描述和示出了本发明，但是在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在其中进行前述和各种其他添加和省略。

Claims (14)

1.一种用于控制泵的设备，包括：

控制器，所述控制器具有控制监测器和信号处理器或信号处理模块，所述信号处理器或信号处理模块被配置为：

接收信令，所述信令包含关于以下项的信息：

实时泵操作参数，所述实时泵操作参数与形成工厂或设施中的泵送系统的一部分的多个泵有关，以及

用户输入，所述用户输入用于在所述控制监测器上针对所述多个泵中的选定的泵以图形和数字方式显示三个操作曲线和对应的控制值，以允许工厂或设施操作员在所述工厂或设施的给定的集中位置处查看，所述三个操作曲线包括泵、系统和控制操作曲线，所述对应的控制值与所述实时泵操作参数有关；以及

基于接收到的所述信令，确定对应信令，所述对应信令包含用以在所述控制监测器上显示针对所述多个泵中的所述选定的泵的所述泵、系统和控制操作曲线以及所述对应的控制值的信息，所述对应的控制值与所述实时泵操作参数有关。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述信号处理器或信号处理模块被配置为：

接收另外的信令，所述另外的信令包含关于另外的用户输入的信息，所述另外的用户输入用于控制所述多个泵中的所述选定的泵；以及

确定另外的对应信令，所述另外的对应信令包含用于控制所述多个泵中的所述选定的泵的信息。

3.根据权利要求2所述的设备，其中所述信号处理器或信号处理模块被配置为提供所述另外的对应信令，以控制所述多个泵中的所述选定的泵。

4.根据权利要求1所述的设备，其中所述信号处理器或处理模块被配置为提供所述对应信令，以在所述控制监测器上显示所述泵、系统和控制操作曲线以及所述对应的控制值，所述对应的控制值与所述实时泵操作参数有关。

5.根据权利要求1所述的设备，其中所述设备包括所述多个泵。

6.根据权利要求1所述的设备，其中所述信令包含关于从泵数据库中选择的泵特性数据、和运行时间操作变量的信息。

7.根据权利要求6所述的设备，其中所述设备包括被配置成确定并提供所述泵特性数据的节能控制和无传感器转换器模块。

8.根据权利要求1所述的设备，其中

所述设备包括具有作为所述控制监测器的显示器的智能设备，所述智能设备包括智能手机或平板电脑；以及

所述智能设备包括所述信号处理器或信号处理模块，所述信号处理器或信号处理模块被配置为在所述显示器上显示所述实时泵操作参数，以允许泵操作员使用所述智能设备远程地实现对所述工厂或设施中的所述多个泵的集中式控制。

9.根据权利要求1所述的设备，其中所述实时泵操作参数包括以下项的一些组合：

利用最大泵曲线和曲线末端绘制的所述泵操作区域内部的实时的所述泵、系统和控制操作曲线；

瞬间流速；

压力；

RPMs；

Watts；以及

PSI。

10.一种用于控制泵的方法，包括：

在具有控制监测器和信号处理器或信号处理模块的控制器中接收信令，所述信令包含关于以下项的信息：

实时泵操作参数，所述实时泵操作参数与形成工厂或设施中的泵送系统的一部分的多个泵有关，以及

用户输入，所述用户输入用于在所述控制监测器上针对所述多个泵中的选定的泵以图形和数字方式显示三个操作曲线和对应的控制值，以允许工厂或设施操作员在所述工厂或设施的给定的集中位置处查看，所述三个操作曲线包括泵、系统和控制操作曲线，所述对应的控制值与所述实时泵操作参数有关；以及

基于接收到的所述信令，利用所述信号处理器或信号处理模块确定对应信令，所述对应信令包含用以在所述控制监测器上显示针对所述多个泵中的选定的泵的所述泵、系统和控制操作曲线以及所述对应的控制值的信息，所述对应的控制值与所述实时泵操作参数有关。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述方法包括：

接收另外的信令，所述另外的信令包含关于另外的用户输入的信息，所述另外的用户输入用于控制所述多个泵中的所述选定的泵；以及

确定另外的对应信令，所述另外的对应信令包含用于控制所述多个泵中的选定的所述泵的信息。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述信号处理器或信号处理模块被配置为提供所述另外的对应信令，以控制所述多个泵中的所述选定的泵。

13.根据权利要求10所述的方法，其中所述信号处理器或信号处理模块被配置为提供所述对应信令，以在所述控制监测器上显示所述泵、系统和控制操作曲线以及所述对应的控制值，所述对应的控制值与所述实时泵操作参数有关。

14.一种用于控制泵的设备，包括：

用于在具有控制监测器和信号处理器或信号处理模块的控制器中接收信令的装置，所述信令包含关于以下项的信息：

实时泵操作参数，所述实时泵操作参数与形成工厂或设施中的泵送系统的一部分的多个泵有关，以及

用户输入，所述用户输入用于在所述控制监测器上针对所述多个泵中的选定的泵以图形和数字方式显示三个操作曲线和对应的控制值，以允许工厂或设施操作员在所述工厂或设施的给定的集中位置处查看，所述三个操作曲线包括泵、系统和控制操作曲线，所述对应的控制值与所述实时泵操作参数有关；以及

用于基于接收到的所述信令、利用所述信号处理器或信号处理模块提供对应信令的装置，所述对应信令包含用以在所述控制监测器上显示针对所述多个泵中的选定的泵的所述泵、系统和控制操作曲线以及所述对应的控制值的信息，所述对应的控制值与所述实时泵操作参数有关。

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