CN112288106A - 囊式压力罐的压力自动控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及供水技术领域，具体地说，涉及囊式压力罐的压力自动控制系统。包括现场感知单元、网络通信单元、数据处理单元和功能应用单元；现场感知单元用于通过各种部署在现场的传感设备对现场状况进行监测；网络通信单元用于通过多种通信技术给控制系统的各层面之间建立连接通道；数据处理单元用于对现场感知的状态数据进行收集、筛分及统计分析；功能应用单元用于通过用户终端查看、管理及监测系统的运行全过程。本发明设计可以准确监测囊式压力罐内的压力变化，并及时发现设备运行过程中出现的故障以便进行进行维修排障，提高设备管理效率，降低运维成本，保证设备的运行安全，进而延长设备的使用寿命。

Description

囊式压力罐的压力自动控制系统
技术领域
本发明涉及供水技术领域，具体地说，涉及囊式压力罐的压力自动控制系统。
背景技术
全自动囊式气压供水设备由囊式气压罐、给水泵组和控制器组合而成，其可以集中安装，也可分散安装，有利于做成灵活机动的组合式结构，广泛应用于城乡居民家庭、医院、厂矿企业、军队、乡村等单位小范围自动供水工程，是取代水塔、高位水箱的理想自来水设备。但是，目前常见的囊式压力罐供水设备中，只能按照预先设定的程序重复进行给水过程，而无法准确监测及控制设备运行过程中的压力值变化，也无法及时发现运行故障并进行排障操作，从而无法保证设备的运行安全，导致设备使用寿命缩短。
发明内容
本发明的目的在于提供囊式压力罐的压力自动控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述技术问题的解决，本发明的目的之一在于，提供囊式压力罐的压力自动控制系统，包括
现场感知单元、网络通信单元、数据处理单元和功能应用单元；所述现场感知单元、所述数据处理单元与所述功能应用单元依次通过以太网通讯连接；所述现场感知单元用于通过各种部署在现场的传感设备对现场状况进行监测；所述网络通信单元用于通过多种通信技术给控制系统的各层面之间建立连接通道；所述数据处理单元用于对现场感知的状态数据进行收集、筛分及统计分析；所述功能应用单元用于通过用户终端查看、管理及监测系统的运行全过程；
所述现场感知单元包括压力监测模块、液位传感模块、水质检测模块和远程监控模块；
所述数据处理单元包括数据收集模块、数据筛分模块、统计分析模块和图表生成模块；
功能应用单元包括状态显示模块、信息反馈模块、自动管控模块和故障监测模块。
作为本技术方案的进一步改进，所述压力监测模块、所述液位传感模块、所述水质检测模块与所述远程监控模块并列运行；所述压力监测模块用于通过压力表实时监测压力罐内部的压力值；所述液位传感模块用于通过液位计实时监测压力罐内部的液位并反馈给控制器；所述水质检测模块用于检测水箱中的水质情况；所述远程监控模块用于通过摄像头对现场设备的运行状况进行远程的音视频监察。
作为本技术方案的进一步改进，所述网络通信单元使用的通信技术包括但不限于Bluetooth、CDMA2000、RFID、WiMAXWi-Fi以及ZigBee等。
作为本技术方案的进一步改进，所述数据收集模块的信号输出端与所述数据筛分模块的信号输入端连接，所述数据筛分模块的信号输出端与所述统计分析模块的信号输入端连接，所述统计分析模块的信号输出端与所述图表生成模块的信号输入端连接；所述数据收集模块用于对采集的现场状态数据进行传输及接收操作；所述数据筛分模块用于对收集的数据进行清洗及分类处理；所述统计分析模块用于对数据进行统计、计算及分析操作；所述图表生成模块用于将统计分析后的数据制成对应的报表和统计图形。
作为本技术方案的进一步改进，所述数据筛分模块中对数据进行清洗的方法采用信息量的熵算法，其计算公式为：
Figure BDA0002758583460000021
其中，i＝1,2,3，...，n，Xi表示第i个状态(共n个状态)，P(Xi)代表出现第i个状态时的概率，H(x)为消除不确定性所需的信息量，单位为比特(bit)。
作为本技术方案的进一步改进，所述状态显示模块、所述信息反馈模块、所述自动管控模块与所述故障监测模块并列运行；所述状态显示模块用于在用户终端显示实时的现场运行状态；所述信息反馈模块用于将统计处理后的数据信息反馈给管理人员；所述自动管控模块用于按设定程序对压力罐的给水过程进行自动管理和控制；所述故障监测模块用于通过综合分析数据报表来评估现场设备的运行状态。
本发明的目的之二在于，提供囊式压力罐的压力自动控制系统，包括如下步骤：
S1、严格按照图纸要求完成水箱、囊式气压罐、水泵机组、连接管路以及控制器的安装，在现场的水箱、给水泵组及压力罐上部署对应的传感设备，并将这些传感设备通信连接到控制中心的计算机上；
S2、安装完成后，通电运行，水泵立即向罐内给水，水位上升使气压升高，气压到达上限时，压力表向控制器发送反馈信息，控制器接收到信息并向给水泵组发送停止运行的指令，则水泵停机、停止给水，同时将实时的状态数据采集传输到计算机上；
S3、压力罐内的水正常供水使用，水位下降使气压降低，气压到达下限时，压力表向控制器发送反馈信息，控制器接收到信息并向给水泵组发送启动的指令，则水泵运行、开始给水，实现给水过程的自动管控过程，同时将实时的状态数据采集传输到计算机上；
S4、系统的数据处理中心分别对水质状况、压力值变化、液位变化、压力罐出水流量等数据分别进行统计并生成对应的报表；
S5、管理员经用户终端以合法身份登录系统，管理员可以经用户终端查看现场设备的运行状态、历史运行报表、现场监控视频等；
S6、系统自动综合各组数据及报表并进行分析，用以评估现场设备的运行状况，若运行状况出现异常，则系统发出警报并向管理员进行反馈；
S7、现场维修人员对故障部位进行维修及排障处理，处理完成后将维修过程进行记录。
与现有技术相比，本发明的有益效果：该囊式压力罐的压力自动控制系统中，通过对供水设备的运行状态进行实时监测及传感，并将状态数据进行集中统计分析，可以准确监测囊式压力罐内的压力变化，并及时发现设备运行过程中出现的故障以便进行进行维修排障，提高设备管理效率，降低运维成本，保证设备的运行安全，进而延长设备的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的整体产品架构图；
图2为本发明中的系统装置结构图；
图3为本发明中的系统装置局部结构图之一；
图4为本发明中的系统装置局部结构图之二；
图5为本发明中的系统装置局部结构图之三；
图6为本发明中的系统装置局部结构图之四。
图中各个标号意义为：
100、现场感知单元；101、压力监测模块；102、液位传感模块；103、水质检测模块；104、远程监控模块；
200、网络通信单元；
300、数据处理单元；301、数据收集模块；302、数据筛分模块；303、统计分析模块；304、图表生成模块；
400、功能应用单元；401、状态显示模块；402、信息反馈模块；403、自动管控模块；404、故障监测模块。
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。
系统实施例
如图1-6所示，本实施例提供囊式压力罐的压力自动控制系统，包括
现场感知单元100、网络通信单元200、数据处理单元300和功能应用单元400；现场感知单元100、数据处理单元300与功能应用单元400依次通过以太网通讯连接；现场感知单元100用于通过各种部署在现场的传感设备对现场状况进行监测；网络通信单元200用于通过多种通信技术给控制系统的各层面之间建立连接通道；数据处理单元300用于对现场感知的状态数据进行收集、筛分及统计分析；功能应用单元400用于通过用户终端查看、管理及监测系统的运行全过程；
现场感知单元100包括压力监测模块101、液位传感模块102、水质检测模块103和远程监控模块104；
数据处理单元300包括数据收集模块301、数据筛分模块302、统计分析模块303和图表生成模块304；
功能应用单元400包括状态显示模块401、信息反馈模块402、自动管控模块403和故障监测模块404。
本实施例中，压力监测模块101、液位传感模块102、水质检测模块103与远程监控模块104并列运行；压力监测模块101用于通过压力表实时监测压力罐内部的压力值；液位传感模块102用于通过液位计实时监测压力罐内部的液位并反馈给控制器；水质检测模块103用于检测水箱中的水质情况；远程监控模块104用于通过摄像头对现场设备的运行状况进行远程的音视频监察。
本实施例中，网络通信单元200使用的通信技术包括但不限于Bluetooth、CDMA2000、RFID、WiMAXWi-Fi以及ZigBee等。
本实施例中，数据收集模块301的信号输出端与数据筛分模块302的信号输入端连接，数据筛分模块302的信号输出端与统计分析模块303的信号输入端连接，统计分析模块303的信号输出端与图表生成模块304的信号输入端连接；数据收集模块301用于对采集的现场状态数据进行传输及接收操作；数据筛分模块302用于对收集的数据进行清洗及分类处理；统计分析模块303用于对数据进行统计、计算及分析操作；图表生成模块304用于将统计分析后的数据制成对应的报表和统计图形。
具体地，数据筛分模块302中对数据进行清洗的方法采用信息量的熵算法，其计算公式为：
Figure BDA0002758583460000051
其中，i＝1,2,3，...，n，Xi表示第i个状态(共n个状态)，P(Xi)代表出现第i个状态时的概率，H(x)为消除不确定性所需的信息量，单位为比特(bit)。
本实施例中，状态显示模块401、信息反馈模块402、自动管控模块403与故障监测模块404并列运行；状态显示模块401用于在用户终端显示实时的现场运行状态；信息反馈模块402用于将统计处理后的数据信息反馈给管理人员；自动管控模块403用于按设定程序对压力罐的给水过程进行自动管理和控制；故障监测模块404用于通过综合分析数据报表来评估现场设备的运行状态。
方法实施例
本实施例的目的在于，提供一种囊式压力罐的压力自动控制方法，包括如下步骤：
S1、严格按照图纸要求完成水箱、囊式气压罐、水泵机组、连接管路以及控制器的安装，在现场的水箱、给水泵组及压力罐上部署对应的传感设备，并将这些传感设备通信连接到控制中心的计算机上；
S2、安装完成后，通电运行，水泵立即向罐内给水，水位上升使气压升高，气压到达上限时，压力表向控制器发送反馈信息，控制器接收到信息并向给水泵组发送停止运行的指令，则水泵停机、停止给水，同时将实时的状态数据采集传输到计算机上；
S3、压力罐内的水正常供水使用，水位下降使气压降低，气压到达下限时，压力表向控制器发送反馈信息，控制器接收到信息并向给水泵组发送启动的指令，则水泵运行、开始给水，实现给水过程的自动管控过程，同时将实时的状态数据采集传输到计算机上；
S4、系统的数据处理中心分别对水质状况、压力值变化、液位变化、压力罐出水流量等数据分别进行统计并生成对应的报表；
S5、管理员经用户终端以合法身份登录系统，管理员可以经用户终端查看现场设备的运行状态、历史运行报表、现场监控视频等；
S6、系统自动综合各组数据及报表并进行分析，用以评估现场设备的运行状况，若运行状况出现异常，则系统发出警报并向管理员进行反馈；
S7、现场维修人员对故障部位进行维修及排障处理，处理完成后将维修过程进行记录。
本实施例中，S1中，传感设备包括水质检测仪器、液位计、压力表、接电压力表、安全阀、流量计、故障警报器、监控摄像头等。
本实施例中，S6中，当水质较差时，则系统发出警报，需要对水箱进行清理；给水过程中，当液位到达上限位置而压力值未达到上限值时，则判断气囊压力不足，需对气囊进行补气；当监控视频中可以观察到机组剧烈振动或可听到较大杂音时，则判断机组出现故障或管道出现漏气情况，需进行停机检查等。
电子设备实施例
参阅图6，示出了本实施例所涉及的囊式压力罐的压力自动控制装置结构示意图，该装置包括处理器、存储器以及存储在存储器中并在处理器上运行的计算机程序。
处理器包括一个或一个以上处理核心，处理器通过总线与处理器相连，存储器用于存储程序指令，处理器执行存储器中的程序指令时实现上述的囊式压力罐的压力自动控制系统。
可选的，存储器可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随时存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
此外，本发明还提供了计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的囊式压力罐的压力自动控制系统。
可选的，本发明还提供了了包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面囊式压力罐的压力自动控制系统。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，程序可以存储于计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.囊式压力罐的压力自动控制系统，其特征在于：包括
现场感知单元(100)、网络通信单元(200)、数据处理单元(300)和功能应用单元(400)；所述现场感知单元(100)、所述数据处理单元(300)与所述功能应用单元(400)依次通过以太网通讯连接；所述现场感知单元(100)用于通过各种部署在现场的传感设备对现场状况进行监测；所述网络通信单元(200)用于通过多种通信技术给控制系统的各层面之间建立连接通道；所述数据处理单元(300)用于对现场感知的状态数据进行收集、筛分及统计分析；所述功能应用单元(400)用于通过用户终端查看、管理及监测系统的运行全过程；
所述现场感知单元(100)包括压力监测模块(101)、液位传感模块(102)、水质检测模块(103)和远程监控模块(104)；
所述数据处理单元(300)包括数据收集模块(301)、数据筛分模块(302)、统计分析模块(303)和图表生成模块(304)；
功能应用单元(400)包括状态显示模块(401)、信息反馈模块(402)、自动管控模块(403)和故障监测模块(404)。
2.根据权利要求1所述的囊式压力罐的压力自动控制系统，其特征在于：所述压力监测模块(101)、所述液位传感模块(102)、所述水质检测模块(103)与所述远程监控模块(104)并列运行；所述压力监测模块(101)用于通过压力表实时监测压力罐内部的压力值；所述液位传感模块(102)用于通过液位计实时监测压力罐内部的液位并反馈给控制器；所述水质检测模块(103)用于检测水箱中的水质情况；所述远程监控模块(104)用于通过摄像头对现场设备的运行状况进行远程的音视频监察。
3.根据权利要求1所述的囊式压力罐的压力自动控制系统，其特征在于：所述网络通信单元(200)使用的通信技术包括但不限于Bluetooth、CDMA2000、RFID、WiMAXWi-Fi以及ZigBee等。
4.根据权利要求1所述的囊式压力罐的压力自动控制系统，其特征在于：所述数据收集模块(301)的信号输出端与所述数据筛分模块(302)的信号输入端连接，所述数据筛分模块(302)的信号输出端与所述统计分析模块(303)的信号输入端连接，所述统计分析模块(303)的信号输出端与所述图表生成模块(304)的信号输入端连接；所述数据收集模块(301)用于对采集的现场状态数据进行传输及接收操作；所述数据筛分模块(302)用于对收集的数据进行清洗及分类处理；所述统计分析模块(303)用于对数据进行统计、计算及分析操作；所述图表生成模块(304)用于将统计分析后的数据制成对应的报表和统计图形。
5.根据权利要求4所述的囊式压力罐的压力自动控制系统，其特征在于：所述数据筛分模块(302)中对数据进行清洗的方法采用信息量的熵算法，其计算公式为：
H(x)＝-∑P(Xi)log2P(Xi)；
其中，i＝1,2,3，...，n，Xi表示第i个状态(共n个状态)，P(Xi)代表出现第i个状态时的概率，H(x)为消除不确定性所需的信息量，单位为比特(bit)。
6.根据权利要求1所述的囊式压力罐的压力自动控制系统，其特征在于：所述状态显示模块(401)、所述信息反馈模块(402)、所述自动管控模块(403)与所述故障监测模块(404)并列运行；所述状态显示模块(401)用于在用户终端显示实时的现场运行状态；所述信息反馈模块(402)用于将统计处理后的数据信息反馈给管理人员；所述自动管控模块(403)用于按设定程序对压力罐的给水过程进行自动管理和控制；所述故障监测模块(404)用于通过综合分析数据报表来评估现场设备的运行状态。
7.根据权利要求1-6所述的囊式压力罐的压力自动控制系统，其特征在于：该系统对压力进行自动控制的方法包括如下步骤：
S1、严格按照图纸要求完成水箱、囊式气压罐、水泵机组、连接管路以及控制器的安装，在现场的水箱、给水泵组及压力罐上部署对应的传感设备，并将这些传感设备通信连接到控制中心的计算机上；
S2、安装完成后，通电运行，水泵立即向罐内给水，水位上升使气压升高，气压到达上限时，压力表向控制器发送反馈信息，控制器接收到信息并向给水泵组发送停止运行的指令，则水泵停机、停止给水，同时将实时的状态数据采集传输到计算机上；
S3、压力罐内的水正常供水使用，水位下降使气压降低，气压到达下限时，压力表向控制器发送反馈信息，控制器接收到信息并向给水泵组发送启动的指令，则水泵运行、开始给水，实现给水过程的自动管控过程，同时将实时的状态数据采集传输到计算机上；
S4、系统的数据处理中心分别对水质状况、压力值变化、液位变化、压力罐出水流量等数据分别进行统计并生成对应的报表；
S5、管理员经用户终端以合法身份登录系统，管理员可以经用户终端查看现场设备的运行状态、历史运行报表、现场监控视频等；
S6、系统自动综合各组数据及报表并进行分析，用以评估现场设备的运行状况，若运行状况出现异常，则系统发出警报并向管理员进行反馈；
S7、现场维修人员对故障部位进行维修及排障处理，处理完成后将维修过程进行记录。
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