CN110106964B - 一种用于低洼变电站的智能排水辅助决策系统 - Google Patents

一种用于低洼变电站的智能排水辅助决策系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于低洼变电站的智能排水辅助决策系统，包括用于采集数据的输入部分、传输部分和后台B/S架构部分；输入部分包括无线水位传感器、视频监控和排水泵；传输部分包括智能通讯终端、电池及太阳能充电板；后台B/S架构部分包括数据库、服务器和浏览器；所述浏览器上运行有水位实时监测模块、排水泵启停状态模块、水位趋势预测模块、排水辅助决策模块及信息报送模块；所述输入部分采用LoRa技术将其采集的数据传输至智能通讯终端，智能通讯终端采用4G通信网络将数据发送至后台B/S架构部分，经服务器、数据库数据中心及浏览器各个模块的实时分析，及时提供变电站水位状况，为运维人员提供排水辅助决策，促进积水及时外排，降低巡检工作量。

Description

一种用于低洼变电站的智能排水辅助决策系统
技术领域
本发明涉及变电站水位预警技术领域，更具体地，涉及一种用于低洼变电站的智能排水辅助决策系统。
背景技术
广东省辖区内河流纵横交错，年均降雨量1500-2000毫米，属亚热带季风气候，尤其每年的8、9月份热带气旋频繁，是洪涝、台风灾害的多发地区。近年来，随着变电站周边地块被不断开发填高，变电站地势相较于周围变为低洼区，原有站外排水沟涌系统被破坏，导致站内的雨水无法再按站外排水方案将积水外排，出现内涝积水现象，引起系统故障跳闸等事故。
目前，变电站常用的排水系统主要利用带自启停功能的排水泵，虽操作方便简单，但对渗水现象无法反馈，即使通过普通GPRS电力通信模块反馈，反馈信号容易受到干扰且传输成本高，因此电网工作人员除需对各站进行正常巡视外，还需对排水装置进行定期巡检，维护工作量大。尤其对于无人值守变电站，必须在台风暴雨的前、中、后期进行检查，巡检工作量巨大，且在恶劣天气下开展巡视也会对巡检工作人员的生命安全带来挑战。
发明内容
本发明为克服低洼变电站在台风雷雨季节需大量人工巡检的缺陷，避免变电站出现内涝，渗水现象未及时反馈，导致积水无法外排的现象发生，提供一种用于低洼变电站的智能排水辅助决策系统。
为了达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：
一种用于低洼变电站的智能排水辅助决策系统，包括用于采集数据的输入部分、传输部分和后台B/S架构部分；输入部分包括无线水位传感器、视频监控和排水泵；传输部分包括智能通讯终端、电池及太阳能充电板，电池与太阳能充电板的一端相连，而后电池与太阳能充电板并列连接于智能通讯终端的同一侧；后台B/S架构部分由数据库、服务器和浏览器组成；所述浏览器上运行有水位实时监测模块、排水泵启停状态模块、水位趋势预测模块、排水辅助决策模块及信息报送模块；所述输入部分采用LoRa技术将其采集的数据传输至智能通讯终端，智能通讯终端将数据发送至后台B/S架构部分的数据库数据中心，系统利用后台B/S架构部分的服务器、数据库数据中心及浏览器各个模块对数据进行分析，得出智能排水决策。
优选地，所述输入部分采集的数据包括由无线水位传感器采集的变电站不同水平面的水位数据、由视频监控采集的变电站集水井内水位数据、由排水泵采集的变电站排水泵启停状态及排量数据，输入部分含有多个无线水位传感器，分布式放置于变电站的不同位置及不同水平面。
优选地，所述输入部分的无线水位传感器、视频监控和排水泵上均设有LoRa模块，所述智能通讯终端上也设有LoRa模块，无线水位传感器、视频监控和排水泵将采集的数据利用各自的LoRa模块发射传输至智能通讯终端，智能通讯终端采用LoRa模块接收输入部分发送的数据信息，避免采用常规GPRS电力通信模块反馈信号易受到干扰且传输成本高的弊端。智能通讯终端由电池或规格为DC 12V/0.5A的太阳能充电板供电：当天气阴凉时，智能通讯终端由电池供电；当天气晴朗时，智能通讯终端由太阳能充电板无间断地供电，且太阳能充电板同时为电池充电。
优选地，智能通讯终端通过4G通讯网络将LoRa模块接收到的数据发送至后台B/S架构部分的数据库数据中心。
水位实时监测模块根据数据库数据中心对输入部分采集信息的分析，获得水位传感器的数量、安装位置及变电站内水位数据，巡检工作人员可水位实时监测模块查询水位传感器的数量、对应水位、安装位置、通讯状态等信息；排水泵启停状态模块设有水位阈值，当变电站内水位超过阈值时，发出启动排水泵的指令；所述水位趋势预测模块通过后台B/S架构部分的浏览器获得本区域降雨量趋势的信息，综合水位实时监测信息、水位正负增量、预测时间点的实际水位高度等，发送存储至后台B/S架构部分数据库，采用现有已知算法LS—SVM建立数学模型，从而水位趋势预测模块预测变电站内水位趋势；排水辅助决策模块计算变电站排水需求容量，用于提供原有配置排水泵的容量、抽调临时排水泵及排涝车的数目决策；所述水位实时监测模块、排水泵启停状态模块、水位趋势预测模块及排水辅助决策模块将各自分析的信息传输至信息报送模块，信息报送模块采用移动通信的方式将信息发送给变电站巡检工作人员，采用的发送形式、数据、用户以及发送时段、频率等均可灵活设置。
排水辅助决策模块对变电站排水需求容量的计算包括：
其中，表示变电站每小时需要抽调的排水容量值；表示变电站每小时水位上 升的趋势容量值；表示变电站配置的每小时排水容量；表示抽调排水泵的时限；表 示变电站警戒水位容量；表示变电站目前水位容量。
智能排水决策的得出步骤为：
1）利用后台B/S架构部分的数据库数据中心实时获取变电站所在区域降雨量趋势的信息、变电站当前水位信息及变电站水位上升趋势信息；
2）根据获取的降雨量趋势信息、变电站当前水位信息及变电站水位上升趋势信息，判断水位是否超过排水泵启停状态模块设置的水位阈值，若水位超过阈值，排水泵启停状态模块发送启动排水泵的指令；若水位未超过阈值，返回步骤1）持续监测水位情况；
3）判断水位是否可控，若水位可控，则根据当前变电站配置的排水容量启动排水 泵排水；若水位不可控，则根据降水量及水位上升趋势计算每小时需要抽调的排水容量 ；
4）根据每小时需要抽调的排水容量，计算对应所需抽调的排水泵及排涝车的 数目，并将抽调的排水泵及排涝车的所需数目信息发送给变电站巡检工作人员。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：本发明提出的用于低洼变电站的智能排水辅助决策系统，可克服低洼变电站在台风雷雨季节需大量人工巡检的缺陷，降低巡检工作量，保证恶劣天气下巡检工作人员的生命安全，将LoRa技术应用于采集数据的各装置中且应用于数据的传输过程，及时对变电站渗水现象反馈，避免采用常规GPRS电力通信模块反馈信号易受到干扰且传输成本高的弊端。另一方面，太阳能充电板与电池为智能通讯终端双重保证不间断供电，提高了数据传输的可靠性。
附图说明
图1为本发明提出的用于低洼变电站的智能排水辅助决策系统示意图；
图2为本发明具体实施例的智能排水决策的控制流程图。
1- 无线水位传感器；2-视频监控；3-排水泵；4-太阳能充电板；5-智能通讯终端；6-服务器；7-数据库；8-水位实时监测模块；9-排水泵启停状态模块；10-水位趋势预测模块；11-排水辅助决策模块；12-信息报送模块；13-浏览器；14-LoRa模块；15-电池。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步地说明；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
如图1所示，一种用于低洼变电站的智能排水辅助决策系统，包括用于采集数据的输入部分、传输部分和后台B/S架构部分；输入部分包括无线水位传感器1、视频监控2和排水泵3；传输部分包括智能通讯终端5、电池15及太阳能充电板4。参见图1，电池15与太阳能充电板4的一端相连，而后电池15与太阳能充电板4上下并列连接于智能通讯终端5的同一侧，后台B/S架构部分由数据库7、服务器6和浏览器13组成，浏览器13上运行有水位实时监测模块8、排水泵启停状态模块9、水位趋势预测模块10、排水辅助决策模块11及信息报送模块12。
输入部分采用LoRa技术将其采集的数据传输至智能通讯终端5，智能通讯终端5将数据发送至后台B/S架构部分的数据库7数据中心，系统利用后台B/S架构部分的服务器6、数据库7数据中心及浏览器13的各个模块对数据进行分析，得出智能排水决策。输入部分采集的数据包括由无线水位传感器1采集的变电站不同水平面的水位数据、由视频监控2采集的变电站集水井内水位数据、由排水泵3采集的变电站排水泵启停状态及排量数据，参见图1，输入部分含有多个无线水位传感器3，分布式放置于变电站的不同位置及不同水平面。
如图1所示，所述输入部分的无线水位传感器1、视频监控3和排水泵3上均设有LoRa模块14，所述智能通讯终端上也设有LoRa模块，无线水位传感器、视频监控和排水泵将采集的数据利用各自的LoRa模块发射传输至智能通讯终端5，智能通讯终端5采用LoRa模块接收输入部分发送的数据信息，避免采用常规GPRS电力通信模块反馈信号易受到干扰且传输成本高的弊端。智能通讯终端由电池或规格为DC 12V/0.5A的太阳能充电板供电：当天气阴凉时，智能通讯终端由电池供电；当天气晴朗时，智能通讯终端由太阳能充电板无间断地供电，且太阳能充电板同时为电池充电，而后智能通讯终端5通过4G通讯网络将LoRa模块接收到的数据发送至后台B/S架构部分的数据库7数据中心。
水位实时监测模块8根据数据库7的数据中心对输入部分采集信息的分析，获得水位传感器3的数量、安装位置及变电站内水位数据，巡检工作人员可水位实时监测模块8查询水位传感器的数量、对应水位、安装位置、通讯状态等信息；排水泵启停状态模块9设有水位阈值，当变电站内水位超过阈值时，发出启动排水泵的指令；所述水位趋势预测模块10通过后台B/S架构部分的浏览器获得本区域降雨量趋势的信息，综合水位实时监测信息、水位正负增量、预测时间点的实际水位高度等，发送存储至后台B/S架构部分数据库7，采用现有已知算法LS—SVM建立数学模型，从而水位趋势预测模块10预测变电站内水位趋势；排水辅助决策模块11计算变电站排水需求容量，提供原有配置排水泵的容量、抽调临时排水泵及排涝车的数目决策；所述水位实时监测模块8、排水泵启停状态模块9、水位趋势预测模块10及排水辅助决策模块11将各自分析的信息传输至信息报送模块12，信息报送模块12采用移动通信的方式将信息发送给变电站巡检工作人员，采用的发送形式、数据、用户以及发送时段、频率等均可灵活设置。
排水辅助决策模块11对变电站排水需求容量的计算包括：
其中，表示变电站每小时需要抽调的排水容量值；表示变电站每小时水位上 升的趋势容量值；表示变电站配置的每小时排水容量；表示抽调排水泵的时限；表 示变电站警戒水位容量；表示变电站目前水位容量。
因此，智能排水决策的得出步骤为：
1）利用后台B/S架构部分的数据库数据中心实时获取变电站所在区域降雨量趋势的信息、变电站当前水位信息及变电站水位上升趋势信息；
2）根据获取的降雨量趋势信息、变电站当前水位信息及变电站水位上升趋势信息，判断水位是否超过排水泵启停状态模块设置的水位阈值，若水位超过阈值，排水泵启停状态模块发送启动排水泵的指令；若水位未超过阈值，返回步骤1）持续监测水位情况；
3）判断水位是否可控，若水位可控，则根据当前变电站配置的排水容量启动排水 泵排水；若水位不可控，则根据降水量及水位上升趋势计算每小时需要抽调的排水容量 ；
4）根据每小时需要抽调的排水容量，计算对应所需抽调的排水泵及排涝车的 数目，并将抽调的排水泵及排涝车的所需数目信息发送给变电站巡检工作人员。
相同或相似的标号对应相同或相似的部件；
附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于低洼变电站的智能排水辅助决策系统，其特征在于，包括用于采集数据的输入部分、传输部分和后台B/S架构部分；输入部分包括无线水位传感器、视频监控和排水泵；传输部分包括智能通讯终端、电池及太阳能充电板，电池与太阳能充电板的一端相连，而后电池与太阳能充电板并列连接于智能通讯终端的同一侧；后台B/S架构部分由数据库、服务器和浏览器组成；所述浏览器上运行有水位实时监测模块、排水泵启停状态模块、水位趋势预测模块、排水辅助决策模块及信息报送模块；所述输入部分采用LoRa技术将其采集的数据传输至智能通讯终端，智能通讯终端将数据发送至后台B/S架构部分的数据库数据中心，系统利用后台B/S架构部分的服务器、数据库数据中心及浏览器各个模块对数据进行分析，得出智能排水决策；所述水位实时监测模块根据数据库数据中心对输入部分采集信息的分析，获得水位传感器的数量、安装位置及变电站内水位数据；排水泵启停状态模块设有水位阈值，当变电站内水位超过阈值时，发出启动排水泵的指令；所述水位趋势预测模块通过后台B/S架构部分的浏览器获得本区域降雨量趋势的信息，综合水位实时监测信息，发送至数据库，从而水位趋势预测模块预测变电站内水位趋势；排水辅助决策模块计算变电站排水需求容量，用于提供原有配置排水泵的容量、抽调临时排水泵及排涝车的数目决策；所述水位实时监测模块、排水泵启停状态模块、水位趋势预测模块及排水辅助决策模块将各自分析的信息传输至信息报送模块，信息报送模块采用移动通信的方式将信息发送给变电站巡检工作人员。
2.根据权利要求1所述的用于低洼变电站的智能排水辅助决策系统，其特征在于，所述输入部分采集的数据包括由无线水位传感器采集的变电站不同水平面的水位数据、由视频监控采集的变电站集水井内水位数据、由排水泵采集的变电站排水泵启停状态及排量数据。
3.根据权利要求1所述的用于低洼变电站的智能排水辅助决策系统，其特征在于，所述输入部分含有多个无线水位传感器，所述无线水位传感器分布式放置于变电站的不同位置及不同水平面。
4.根据权利要求1所述的用于低洼变电站的智能排水辅助决策系统，其特征在于，所述输入部分的无线水位传感器、视频监控和排水泵上均设有LoRa模块，所述智能通讯终端上也设有LoRa模块，无线水位传感器、视频监控和排水泵将采集的数据利用各自的LoRa模块发射传输至智能通讯终端，智能通讯终端采用LoRa模块接收输入部分发送的数据信息。
5.根据权利要求1所述的用于低洼变电站的智能排水辅助决策系统，其特征在于，所述智能通讯终端由电池或太阳能充电板供电：当天气阴凉时，智能通讯终端由电池供电；当天气晴朗时，智能通讯终端由太阳能充电板无间断地供电，且太阳能充电板同时为电池充电。
6.根据权利要求4所述的用于低洼变电站的智能排水辅助决策系统，其特征在于，所述智能通讯终端通过4G通讯网络将LoRa模块接收到的数据发送至后台B/S架构部分的数据库数据中心。
7.根据权利要求1所述的用于低洼变电站的智能排水辅助决策系统，其特征在于，所述排水辅助决策模块对变电站排水需求容量的计算包括：
Δr＝r2-r1
Δt＝(H1-H2)/r2
其中，Δr表示变电站每小时需要抽调的排水容量值；r2表示变电站每小时水位上升的趋势容量值；r1表示变电站配置的每小时排水容量；Δt表示抽调排水泵的时限；H1表示变电站警戒水位容量；H2表示变电站目前水位容量。
8.根据权利要求7所述的用于低洼变电站的智能排水辅助决策系统，其特征在于，所述智能排水决策的得出步骤为：
1)利用后台B/S架构部分的数据库数据中心实时获取变电站所在区域降雨量趋势的信息、变电站当前水位信息及变电站水位上升趋势信息；
2)根据获取的降雨量趋势信息、变电站当前水位信息及变电站水位上升趋势信息，判断水位是否超过排水泵启停状态模块设置的水位阈值，若水位超过阈值，排水泵启停状态模块发送启动排水泵的指令；若水位未超过阈值，返回步骤1)持续监测水位情况；
3)判断水位是否可控，若水位可控，则根据当前变电站配置的排水容量启动排水泵排水；若水位不可控，则根据降水量及水位上升趋势计算每小时需要抽调的排水容量Δr；
4)根据每小时需要抽调的排水容量Δr，计算对应所需抽调的排水泵及排涝车的数目，并将抽调的排水泵及排涝车的所需数目信息发送给变电站巡检工作人员。
9.根据权利要求8所述的用于低洼变电站的智能排水辅助决策系统，其特征在于，水位可控的标准设定为变电站内积水的水位上升速度小于排水泵的抽水外排速度，即变电站所在区域的降水趋势容量小于排水泵的容量。
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