CN113311882A - 排雨水泵站控制方法及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种排雨水泵站控制方法及控制系统，排雨水泵站控制系统包括客户端、服务器、控制端以及多个水泵，排雨水泵站控制方法应用于排雨水泵站控制系统，包括以下步骤：步骤S10：获取实时水位高度和实时降雨强度；步骤S20：将水位高度和降雨强度输入分析模型，获得预开启水泵数；步骤S30：获取已开启水泵数，比较预开启水泵数与已开启水泵数的大小；步骤S40：预开启排水泵数为A，已开启水泵数为B，若A=B，则结束本次执行；步骤S50：若A≠B，则控制∣A‑B∣个水泵开启/关停，使得A=B。本发明通过分析实时水位高度和降雨强度，自动计算所需水泵的数量，并自动控制排雨水泵站的运行，实现无人值守。

Description

排雨水泵站控制方法及控制系统

技术领域

本发明涉及水泵控制领域，具体而言，涉及一种排雨水泵站控制方法及控制系统。

背景技术

暴雨天气下，城市的排水系统经受着极大的考验，许多城市由于排水管网规划不合理、配套设施不完善等原因，隧道、低洼路段等易涝点容易发生内涝，严重影响交通畅通，也会造成巨大的经济损失。

目前的处理方式是在这些易涝点建设排水泵站，排水泵站安装在城市低洼路段及城郊易涝点，用于提升管道雨污水排放效率，防止暴雨天气形成城市内涝。传统的排雨水泵站通过人工巡检的方式，到现场启动水泵，将积水排出。这种方式往往在内涝形成后才进行排水，无法及时响应。现有的一些经过改进的排雨水泵站控制系统，只能做到让泵站管理人员24小时监控泵站并发送控制指令，系统无法根据实时雨情自动控制排水泵运行；在雨季强降雨时段，排水泵都是超负荷工作，当排水泵工作状态异常时，也不能及时发现并关停排水泵，严重缩短了排水泵使用寿命。

因此，如何实现根据实时雨情自动控制排雨水泵站的运行是水泵控制领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种排雨水泵站控制方法，通过分析实时水位高度和实时降雨强度，计算所需水泵的数量，并自动控制排雨水泵站的运行。

本发明的另一目的在于提供了一种排雨水泵站控制 ，应用了上述排雨水泵站控制方法

本发明是这样实现的：

一种排雨水泵站控制方法，应用于排雨水泵站控制系统，排雨水泵站控制系统包括客户端、服务器、控制端以及多个水泵，水泵安装于易涝点，排雨水泵站控制方法为，每隔一个预设时间单元，执行以下步骤：

步骤S10：获取实时水位高度和降雨强度；

步骤S11：获取预设水位阈值；

步骤S20：将水位高度和降雨强度输入分析模型，获得预开启水泵数；

步骤S30：获取已开启水泵数，比较预开启水泵数与已开启水泵数的大小；

步骤S40：预开启排水泵数为A，已开启水泵数为B，若A=B，则结束本次执行；

步骤S50：若A≠B，则控制∣A-B∣个水泵开启/关停，使得A=B；

分析模型为：Y=(2HR+H²-h²)D/Qtanβ，其中R为降雨强度，H为水位高度，h为水位阈值，D为易涝点宽度，β为易涝点坡度，Q为水泵流量；预开启水泵数为Y值向上取整，若Y值为负，则预开启水泵数取0。

进一步，水泵具有工作记录，工作记录包括水泵编号、运行状态及累计工作时长，运行状态包括启动和停止，步骤S50包括：

步骤S51：查看水泵的工作记录，读取水泵的运行状态；

步骤S52：当A＞B时，选择运行状态为停止的水泵，读取累计工作时长，选择累计工作时长最短的水泵，读取水泵编号，发送开启指令至控制端；

步骤S53：当A＜B时，选择运行状态为开启的水泵，读取累计工作时长，选择累计工作时长最长的水泵，读取水泵编号，发送关停指令至控制端；

步骤S54：接收控制端的反馈信息，更新工作记录及已开启水泵数；

步骤S55：重复步骤S30至S50。

进一步，在步骤S52之前还包括：

步骤S521：当A＞B时，判断运行状态为停止的水泵数是否为0，

步骤S522：若运行状态为停止的水泵数为0，则发送预警信息至客户端。

进一步，水泵有工作记录，工作记录包括水泵编号、运行状态及累计工作时长，运行状态包括启动和停止，步骤S50包括：

步骤S56：查看水泵的工作记录，读取水泵的运行状态；

步骤S57：当A＞B时，选择运行状态为停止的水泵，读取累计工作时长，将累计工作时长由短到长排序，读取前A-B个水泵编号，发送开启指令至控制端；

步骤S58：当A＜B时，选择运行状态为开启的水泵，读取累计工作时长，将累计工作时长由长到短排序，读取前B-A个水泵编号，发送关停指令至控制端；

步骤S59：接收控制端的反馈信息，更新工作记录及已开启水泵数；

进一步，在步骤S57前，还包括：

步骤S571：当A＞B时，判断运行状态为停止的水泵数是否小于A-B；

步骤S572：若运行状态为停止的水泵数小于A-B，则发送预警信息至客户端。

进一步，还包括：

步骤S60:获取已开启水泵的运行数据，并获取运行数据的安全阈值；

步骤S70:判断运行数据是否超出安全阈值；

步骤S80:若运行数据超出安全阈值，则执行运行保护。

进一步，运行数据为电流、电压、转速、温度和振动。

进一步，安全阈值包括第一阈值和第二阈值；运行保护包括一级保护和二级保护，步骤S80包括：

步骤S81：当任一运行数据超过第一阈值时，执行一级保护；

步骤S82：当任一运行数据超过第二阈值时，执行二级保护；

步骤S83：当任意两项及以上运行数据超过第一阈值时，执行二级保护。

进一步，水泵具有工作记录，工作记录包括水泵编号、运行状态，运行状态包括开启和异常；

一级保护为：读取水泵编号，发送预警信息至客户端；

二级保护为：读取水泵编号，关停相应水泵并更新运行状态为异常，发送预警信息至客户端。

一种排雨水泵站控制系统，应用了上述排雨水泵站控制方法。

本发明提供的技术方案的有益效果包括：

与现有技术相比，本发明提供的排雨水泵站控制方法，至少具有以下有益效果：

1、建立了数据分析模型，根据实时水位高度和降雨强度数据，自动分析得出是否需要开启水泵以及适宜的水泵开启数量，无需人工计算，能够在易涝点刚开始积水时开启水泵排水，有效防止内涝形成。

2、通过读取水泵的工作记录，监控排雨水泵站的工作情况，将分析模型计算的预开启水泵数与已开启水泵数进行比对，自动识别是否需要新增水泵排水，能够自动控制排雨水泵站的运行，实现无人值守，降低人工管理成本。

3、雨量较大时，自动增加开启水泵数量，提高排水效率，做到及时响应，高效抗洪。雨量较小时，能够自动关停部分水泵，减少能源消耗，防止水泵空转，延长水泵使用寿命，做到节能安全。

4、对排水泵站进行远程控制和监管，保护排水泵站的安全运行，通过对水泵状态的实时更新，泵站管理人员能查看易涝点的实时雨情与各个水泵的实际运行情况，实现排水泵站的远程控制和易涝点的远程监管，从而无需人员现场驻守，有效避免因人工操作不当、管理不到位导致的排水泵站设备损坏，保护排水泵站的安全运行。

5、监控每个工作中水泵的电流、电压、转速、温度和振动数据，自动判断是否有数据越限，能够自动识别状态异常的水泵并强制关停，从而防止水泵因过载而损坏，通过发送预警信息提醒工作人员，做到及时抢险，精准排险，并且提高了排雨水泵站的寿命，延长了排雨水泵站的维护周期。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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获得其他相关的附图。

图1是本发明提供的排雨水泵站控制方法一种可选实施方式的流程图；

图2是本发明提供的排雨水泵站控制方法一种可选实施方式的原理图；

图3是本发明提供的排雨水泵站控制方法一种可选实施方式的流程图；

图4是本发明提供的排雨水泵站控制方法一种可选实施方式的原理图；

图5是本发明提供的排雨水泵站控制方法一种可选实施方式的流程图；

图6是本发明提供的排雨水泵站控制方法一种可选实施方式的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，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。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。

实施例1：

请参考图1和图2，图1是本发明提供的排雨水泵站控制方法一种可选实施方式的流程图；图2是本发明提供的排雨水泵站控制方法一种可选实施方式的原理图。本实施例提供了一种排雨水泵站控制方法，应用于排雨水泵站控制系统，排雨水泵站控制系统包括客户端、服务器、控制端以及多个水泵，水泵安装于易涝点，排雨水泵站控制方法为，每隔一个预设时间单元，执行以下步骤：

步骤S10：获取实时水位高度和降雨强度；

步骤S11：获取预设水位阈值；

步骤S20：将水位高度和降雨强度输入分析模型，获得预开启水泵数；

步骤S30：获取已开启水泵数，比较预开启水泵数与已开启水泵数的大小；

步骤S40：预开启排水泵数为A，已开启水泵数为B，若A=B，则结束本次执行；

步骤S50：若A≠B，则控制∣A-B∣个水泵开启/关停，使得A=B；

分析模型为：Y=(2HR+H²-h²)D/Qtanβ，其中R为降雨强度，H为水位高度，h为水位阈值，D为易涝点宽度，β为易涝点坡度，Q为水泵流量；预开启水泵数为Y值向上取整，若Y值为负，则预开启水泵数取0。

请参考图1，本实施例中，执行主体首先执行的是步骤S10，具体的，每隔一个预先设定的时间单元T，由执行主体向遥测传感器发送调取水位高度和降雨强度的数据指令，遥测传感器接受到指令后将数据反馈至执行主体，遥测传感器可以是水位计、雨量计也可以是一体化测量设备。在一些可选的实施方式中，也可以由遥测传感器直接发送实时数据至执行主体，执行主体将数据全部备份至本地，每隔一个预先设定的时间单元T调取最新的数据。步骤S30中，已开启水泵数B的值来源于执行主体本地存储的数据，其初始值为零，在执行过程中滚动更新。

本实施例通过执行步骤S40和S50，保证了排雨水泵站中水泵实际开启的数量和根据实时雨情分析获得的需要开启的水泵数量始终相同。当刚开始降雨且雨量较小时，雨水能通过城市排水管道排出，未形成积水池，此时无需排水，预开启排水泵数A和已开启排水泵数B的值均为零，A=B,执行步骤S40；若到下一个时间单元T，雨量开始增大，城市排水管道无法应付强降雨，形成了一定高度的积水，若此时分析模型分析得出预开启水泵数A的值为1，已开启水泵数B的值依然为0，则执行步骤S50，此时执行主体将发送指令，开启1台水泵，使得A=B；若到下一个时间单元T，雨量开始减小，积水高度开始下降，分析模型分析得出预开启水泵数A的值为0，而已开启水泵数B的值为1，则执行步骤S50，此时执行主体将发送指令，关停1台水泵，使得A=B。因此，步骤S50可以理解为，当A＞B时，在一个时间单元T内，执行主体将控制A-B个水泵开启；当A＜B时，在一个时间单元T内，执行主体将控制B-A个水泵关停。

以下从具体的系统结构来阐述本发明的具体实施方式，请参考图2，本实施例中，排雨水泵站安装于城市低洼路段，用于极端雨情下的抗洪防涝，是现代化海绵城市必不可少的基础设施。图2中，服务器是步骤S10至S50的执行主体，水位高度数据由水位计采集并传输至服务器，降雨强度数据由雨量计采集并传输至服务器，服务器将水位高度和降雨强度输入分析模型，分析模型经过分析计算得到的值即为预开启水泵数A。服务器具有数据存储模块，能够存储排雨水泵站的运行数据，其中包括已经开启的水泵数量，服务器通过调取存储的数据得到预开启水泵数B，将分析模型输出的值与调取得到的预开启水泵数值进行对比，并输出对比结果，当A=B时则服务器不反馈信息也不发送指令，当A≠B时，服务器将发送开启或关停的指令至控制端，控制端收到信息后，将相应数量的水泵开启或关停，使得A=B。

作为执行数据分析的主体，服务器获取水位高度和降雨强度数据可以有多种途径，采用水位计及雨量计仅为一种可选的采集方式，市面上有多种工业测量水位和雨量的仪器可供选择，其采集到的数据可以通过无线通信网络或光纤通信网络传输至服务器，本实施例不对服务器的数据获取途径及数据传输路径做任何限定。

图2中，控制端虽然连接有多个水泵，但可以理解的是，本实施例中多个水泵是指2个或者2个以上，控制端用于控制水泵的启停，可以由多个控制端与多个水泵分别一一对应，也可以由一个控制端统一控制多个水泵。具体而言，控制端可以是仅与水泵相适配的专用控制器也可以是同时控制水利遥测传感器的一体化控制器，本实施例并不限制对控制端的功能拓展。可选的，在一些简易排雨水泵站控制系统中，控制端也可以作为步骤S10至S50的执行主体。

由于排雨水泵站安装于低洼路段，其剖面可以近似为一个等腰三角形，易涝点宽度D，易涝点坡度β均由排水泵站管理人员到易涝点现场测量，可选的，泵站管理人员可以结合往期降雨数据进行调整，每个易涝点D和β的值都需要实地测量，而确定后一般不会更改。水位阈值h由排雨水泵站管理人员根据往期涝情数据进行设定，通过客户端输入并发送给至服务器，水泵流量Q根据现场安装的水泵型号确定。在完成初始设置以后，易涝点宽度D，易涝点坡度β，水泵流量Q和水位阈值h均为固定值，而降雨强度R，水位高度H均由遥测传感器采集实时数据传输至分析模型。

以下结合具体应用环境进一步阐述，若某易涝点坡度为30°，宽度为5米，安装有3台水泵，水泵流量均为5m³/h，当前水位高度为0.5米，当前降雨强度为2mm/h，积水高度阈值为0.05米，根据公式Y=(2HR+H²-h²)D/Qtanβ，得出Y≈0.4633，向上取整，需要开启1台水泵排水，才能够及时地将积水降低至预设水位阈值以下。通过分析模型的应用，系统能够自动控制水泵开启，自动调节水泵开启数量，减少人工操作，极大程度提高了应对强降雨的及时性，降低了排雨水泵站的能源消耗和设备损耗。

实施例2：

本实施例提供了另一种可选的排雨水泵站控制方法，其原理与实施例1基本相同，不同之处在于，水泵具有工作记录，工作记录包括水泵编号、运行状态及累计工作时长，运行状态包括启动和停止，步骤S50包括：

步骤S51：查看水泵的工作记录，读取水泵的运行状态；

步骤S52：当A＞B时，选择运行状态为停止的水泵，读取累计工作时长，选择累计工作时长最短的水泵，读取水泵编号，发送开启指令至控制端；

步骤S53：当A＜B时，选择运行状态为开启的水泵，读取累计工作时长，选择累计工作时长最长的水泵，读取水泵编号，发送关停指令至控制端；

步骤S54：接收控制端的反馈信息，更新工作记录及已开启水泵数；

步骤S55：重复步骤S30至S50。

以下从更加具体的实施方式中对步骤S50进行阐述，请参考图3，在一些可选的实施方式中，系统将对排雨水泵站里每个水泵进行统一格式的编号，单个水泵的编号和工作记录一一对应，水泵的工作记录被实时统计并存储于数据存储模块中。步骤S51中，系统首先读取水泵的运行状态，然后判断预开启水泵数A和已开启水泵数B的大小，当A＞B时，执行步骤S52，此时应确保具有可选择的水泵，即运行状态为停止的水泵数不能为0，当运行状态为停止的水泵数为0时，则系统无法读取任何水泵编号，步骤S52将不再执行。当A＜B时，说明至少有1台水泵的运行状态为开启，若有多台水泵的运行状态均为开启，系统将依次读取所有开启水泵的累计工作时长，但仅读取累计工作时长最长水泵的编号，并将带有编号的关停指令发送至控制端，控制端识别编号后关停相应水泵并反馈数据至服务器，反馈的信息包括最新的已开启水泵数、累计工作时长、以及水泵运行状态。

在一个时间单元T中，步骤S52每执行一次则开启一个排水泵，步骤S53每执行一次则关停一个排水泵，系统通过步骤S30至S50的重复执行开启或关停多个排水泵，即当∣A-B∣＞1时，系统将多次执行步骤S52或步骤S53以使得A=B。

由于水泵安装于易涝点后，一般不会随意更换，长期运行容易导致水泵寿命缩减，通过统计水泵的工作记录，并优先开启累计工作时间短的水泵，有利于延长水泵的平均寿命，延长单个排雨水泵站的维护周期，进一步减少了人工运维成本。

在一些可选的实施方式中，在步骤S52之前还包括：

步骤S521：当A＞B时，判断运行状态为停止的水泵数是否为0；

步骤S522：若运行状态为停止的水泵数为0，则发送预警信息至客户端。

本实施例中，当根据实时降雨情况分析出，泵站仍需要启动更多水泵才能尽快排出积水，而排雨水泵站已经没有可供选择的水泵，系统就会发出向客户端发送预警信息，排雨水泵站管理人员收到预警信息后会查看相应泵站的情况，安排人员到现场，安装更多水泵或者修复故障水泵，从而解除预警信息，恢复正常排水。

以下从具体的实施方式中进一步阐述本实施例中水泵自动控制及预警功能的实现，请参考图4，图4是本实施例一种可选实施方式的原理框图，本实施例中，控制端包括控制器和协议网关，控制器与水位计、雨量计、多个水泵电连接，先由控制器将采集到的水位高度、降雨强度数据以及水泵实时工作记录通过自有的数据转换模块统一处理为工业协议数据包，并将工业协议数据包传输至协议网关中，协议网关将工业协议数据包经过协议转换为以太网协议数据包，通过运营商网络发送至服务器中,完成步骤S10。

服务器将所有接收到的数据进行储存、分析计算和比对，根据接收实时水位高度和降雨强度数据计算所需的预开启水泵数量，调取现有的开启的水泵工作记录，与已开启水泵的数量比对，完成步骤S20-S40，步骤S52中，当需要控制开启新的水泵时，服务器查看水泵运行状态，读取到需要开启的水泵编码后，将带有相应水泵编码的控制指令统一处理成以太网协议数据包，通过运营商网络发送至协议网关，协议网关将以太网协议数据包转换为工业协议数据包，传输至控制器中，由控制器解析工业协议数据包，读取控制指令，并控制与水泵编码对应的水泵开启。步骤S54中，控制器开启水泵后，将水泵的运行状态反馈至服务器，服务器将在水泵工作记录中更新运行状态，同时也会更新已开启水泵数B的值。

当服务器查看水泵运行状态时，当前运行状态为停止的水泵为零，则将通过短信报警器发送预警报文至客户端，完成步骤S521-S522。预警报文能够提醒管理人员注意，该排雨水泵站可能面临失控风险，需要安排人员检查，可选的，可在排雨水泵站安装摄像机，管理人员可以通过客户端调取摄像机的现场视频，查看环境图像，获得更多现场信息。

实施例3：

本实施例提供了另一种可选的排雨水泵站控制方法，其原理与实施例1基本相同，不同之处在于，水泵有工作记录，工作记录包括水泵编号、运行状态及累计工作时长，运行状态包括启动和停止，步骤S50包括：

步骤S56：查看水泵的工作记录，读取水泵的运行状态；

步骤S57：当A＞B时，选择运行状态为停止的水泵，读取累计工作时长，将累计工作时长由短到长排序，读取前A-B个水泵编号，发送开启指令至控制端；

步骤S58：当A＜B时，选择运行状态为开启的水泵，读取累计工作时长，将累计工作时长由长到短排序，读取前B-A个水泵编号，发送关停指令至控制端；

步骤S59：接收控制端的反馈信息，更新工作记录及已开启水泵数；

优选的，在步骤S57前，还包括：

步骤S571：当A＞B时，判断运行状态为停止的水泵数是否小于A-B；

步骤S572：若运行状态为停止的水泵数小于A-B，则发送预警信息至客户端。

请参考图4和图5，图5是本实施例中步骤S50一种可选实施方式的流程图，本实施例中，服务器将接收的来自控制器的所有数据存储在本地并备份到云端，图5中，服务器在判断A≠B即会执行步骤S50，首先便是调取存储数据，查看所有水泵的工作记录，读取水泵的运行状态，当服务器判断A＞B，即此时已开启的水泵达不到排水速度要求，因此需要启动新的水泵。步骤S57中，水泵具有启动和停止两种运行状态，服务器先选定运行状态为停止的水泵，读取其累计工作时长，将累计工作时长由短到长排序，读取钱A-B个水泵的编号，然后将包含水泵编号的开启指令发送至协议网关，协议网关完后才能数据转换后发送至控制器，由控制器完成相应水泵的开启，控制器开启水泵后将反馈信心通过协议网关回传至服务器，服务器更新水泵工作记录，至此，在一个预设时间单元T内所有步骤结束执行。

当服务器判断A＜B时，其控制原理与开启时大致相同，不同点在于，服务器在读取到已经开启的水泵的累计工作时长时，按照累计工作时长由长到短排序，并读取前B-A个水泵的编码，将关停上述编码的指令发送至协议网关，协议网关传输至控制器。本实施例提供的排雨水泵站控制方法，按照水泵累计工作时长来使用水泵，能够有效提高单个水泵的使用寿命，提高排雨水泵站的设备损耗，降低了检修维护的频率，更加节省人工。

本实施例提供的排雨水泵站控制方法与实施例2仅在读取水泵编号上有所不同，当分析模型计算得出一个时间单元T内需要开启或关停多个水泵时，仅需执行一次步骤S57便可开启所需的全部水泵，同理，执行一次步骤S58便可关停所需的全部水泵，即，当∣A-B∣大于1时，步骤S57中，服务器发送指令至控制器，控制器可以同时开启∣A-B∣台水泵，步骤S58中服务器发送指令至控制器，控制器可以同时关停∣A-B∣台水泵，这样可以简化信号传输路径，避免通过无线网络传输时信号中断而导致水泵开启滞后或不能开启的现象，有效提高排雨水泵站控制系统的稳定性。

可以理解的是，步骤S57正常执行的先决条件是服务器可以选择的运行状态为停止额水泵数不能少于A与B的差值，因此，系统通过步骤S571来判断是否满足步骤S57的正常执行条件，由于A＞B，如果运行状态为停止的水泵数小于A-B，则可用水泵数量不足以排出积水，服务器将通过短信报警器发送预警信息至客户端，步骤S57也将停止执行，在一次预设的单元时间T内执行结束，待管理人员现场排查故障，并通过客户端更新泵机状态后重新开始。

实施例4：

请继续参考图6，本实施例提供了一种排雨水泵站控制方法，其基本原理与实施例1相同，不同之处在于，还包括以下步骤：

步骤S60:获取已开启水泵的运行数据，并获取运行数据的安全阈值；

步骤S70:判断运行数据是否超出安全阈值；

步骤S80:若运行数据超出安全阈值，则执行运行保护。

在一些可选的实施方式中，运行数据包括电流、电压、转速、温度和振动。

本实施例提供的排雨水泵站监控方法通过对排雨水泵站中单个水泵运行数据的监测，将水泵的电流、电压、转速、温度和振动数据与预先设定的阈值进行对比，从而分析水泵的运行状态是否异常，一旦数据越限，则发送预警信息，甚至关停水泵，实现对水泵的异常防护，减少水泵的损耗，提高使用寿命。

本实施例是这样实现的，请参考图4，本实施例中，排雨水泵站控制系统的控制端包括控制器和移动网关，控制器通过数据传输接口与多个水泵双向电连接，控制器采集排水泵的运行数据，至少包括电流、电压、温度、振动、转速等数据，其中，电流和电压可以由控制器直接采集，温度和振动都可以通过相应的传感器采集并传输至控制器，由控制器将这些数据统一处理成数据包并传输至协议网关，协议网关通过无线网络发送至服务器，由服务器存储并分析数据，管理人员可以通过客户端调取并查看实时运行数据，便于涝情的监测。步骤S60中，运行数据阈值可以由泵站管理人员通过客户端进行设定，客户端将泵站管理人员设定的运行数据安全阈值传送至服务器，由服务器存储并读取。

在一些可选的实施方式中，安全阈值包括第一阈值和第二阈值；运行保护包括一级保护和二级保护，步骤S80包括：

步骤S81：当任一运行数据超过第一阈值时，执行一级保护；

步骤S82：当任一运行数据超过第二阈值时，执行二级保护；

步骤S83：当任意两项及以上运行数据超过第一阈值时，执行二级保护。

进一步，水泵具有工作记录，工作记录包括水泵编号、运行状态，运行状态包括开启和异常；

一级保护为：读取水泵编号，发送预警信息至客户端；

二级保护为：读取水泵编号，关停相应水泵并更新运行状态为异常，发送预警信息至客户端。

请继续参考图6，本实施例通过设置分级保护对水泵状态进行更加全面的预警和防护。泵站管理人员根据往期数据分别对电流、电压、温度、振动、转速设置多级安全阈值，由于运行数据具有多个，因此，安全阈值是范围值，具体的，安全阈值是一个数值区间，第一阈值和第二阈值是不同的数值区间，且第一阈值的数值区间包含第二阈值的数值区间。

在一个预设时间单元T1内，服务器依次将水泵的电流、电压、温度、振动、转速数据与相对应的第一阈值进行比对，具体的，服务器每执行一次步骤S70,便将所有已启动水泵的电流、电压、温度、振动、转速数据分别依次与第一阈值和第二阈值进行对比，若全部对比完成后，无任何数据越限，则结束流程，待下一个预设时间单元重复上述步骤。若服务器在对比时，水泵的电流、电压、温度、振动、转速中任一数据超过其对应的第一阈值，服务器将发送预警信息至客户端，提醒客户水泵状态存在一定异常；若有任意两项数据超过其对应的第一阈值，或有任一项运行数据超过其对应的第二阈值，则服务器将读取水泵编号，发送指令至控制器，强制关停相应水泵，在水泵工作记录中更新水泵状态为异常，且再次发送预警信息至客户端。

请参考图4，当泵站管理人员收到预警信息后，可通过摄像机调取相应泵站的监控视频，查看异常水泵的工作情况，安排工作人员到现场排查，待异常问题解决后，由泵站管理人员在客户端操作，解决水泵的异常状态。

以下从具体的案例中对步骤S80作进一步阐述，请继续参考图6，泵站管理人员对一台水泵的电流、电压、温度、振动、转速第一阈值分别设定为50A、交流240V、100℃、0.05mm、2400r/min，第二阈值分别为55A、交流250V、105℃、0.07mm、2500r/min。

某时刻，控制器采集到的水泵运行数据分别为电流51A、电压交流225V、温度95℃、转速2300r/min，服务器判断出水泵实际电流51A大于设定的电流第一阈值50A，且没有超过设定的第二阈值，其他参数均没有超过阈值，服务器则发出相应的电流超限报警提示，水泵可以继续工作。

某时刻，控制器采集到的水泵运行数据分别为电流51A、电压交流225V、温度101℃、转速2300r/min，水泵实际电流51A大于设定的电流第一阈值50A，没有超过设定的第二阈值，温度101℃大于设定的温度第一阈值100℃，即有两项运行数据超限，服务器则立即下发指令控制该水泵停机，并且发出电流超限和温度超限报警提示，服务器将该水泵运行状态更新为异常，因此在后续工作中不会对该水泵发送启动指令。

某时刻，控制器采集到的水泵运行数据分别为电流55.5A、电压交流225V、温度95℃、转速2300r/min，水泵实际电流55A大于设定的第一阈值，且超过设定的第二阈值，服务器则立即下发指令控制该水泵停机，并发出电流超限报警提示，将该水泵运行状态更新为异常，服务器在后续工作中不会对该水泵发送启动指令。

当泵站管理人员收到预警信息后，通过摄像机调取相应泵站的监控视频，先远程查看异常水泵的工作情况，并且同时安排工作人员到现场排查，工作人员在现场解决出现的问题后，由泵站管理人员在客户端操作，解除水泵的异常状态，水泵的状态则由异常转变为正常的停止状态。

可以理解的是，本实施例并未限制步骤S60至S80的执行主体，因此，应用了本实施例提供的排雨水泵站控制方法的设备应当属于本发明的间接保护客体，在一些可选的其他实施方式中，步骤S60至S80的执行主体也可以为控制器，具体的，由于电流、电压、温度、振动、转速等数据内存较小，控制器也可以实现运行数据存储和分析功能，当泵站管理人员通过客户端设定好安全阈值后，客户端通过无线网络将安全阈值传输至控制器，控制器将预设安全阈值本地存储，并将实时采集的运行数据与安全阈值作比对，若有数据越限则发送预警报文或直接关停水泵。采用控制器做为执行主体，能够对水泵进行直接控制，快速响应，避免因网络信号不好，通信终断等原因造成响应延迟。

Claims (10)

1.一种排雨水泵站控制方法，应用于排雨水泵站控制系统，所述排雨水泵站控制系统包括客户端、服务器、控制端以及多个水泵，所述水泵安装于易涝点，其特征在于，所述排雨水泵站控制方法为，每隔一个预设时间单元，执行以下步骤：

步骤S10：获取实时水位高度和降雨强度；

步骤S11：获取预设水位阈值；

步骤S20：将所述水位高度和所述降雨强度输入分析模型，获得预开启水泵数；

步骤S30：获取已开启水泵数，比较所述预开启水泵数与所述已开启水泵数的大小；

步骤S40：所述预开启排水泵数为A，所述已开启水泵数为B，若A=B，则结束本次执行；

步骤S50：若A≠B，则控制∣A-B∣个水泵开启/关停，使得A=B；

所述分析模型为：Y=(2HR+H²-h²)D/Qtanβ，其中R为降雨强度，H为水位高度，h为水位阈值，D为易涝点宽度，β为易涝点坡度，Q为水泵流量；所述预开启水泵数为Y值向上取整，若Y值为负，则所述预开启水泵数取0。

2.根据权利要求1所述的排雨水泵站控制方法，其特征在于，所述水泵具有工作记录，所述工作记录包括水泵编号、运行状态及累计工作时长，所述运行状态包括启动和停止，所述步骤S50包括：

步骤S51：查看所述水泵的工作记录，读取所述水泵的运行状态；

步骤S52：当A＞B时，选择运行状态为停止的水泵，读取所述累计工作时长，选择所述累计工作时长最短的水泵，读取水泵编号，发送开启指令至所述控制端；

步骤S53：当A＜B时，选择运行状态为开启的水泵，读取所述累计工作时长，选择所述累计工作时长最长的水泵，读取水泵编号，发送关停指令至所述控制端；

步骤S54：接收所述控制端的反馈信息，更新所述工作记录及所述已开启水泵数；

步骤S55：重复步骤S30至S50。

3.根据权利要求2所述的排雨水泵站控制方法，其特征在于，在所述步骤S52之前还包括：

步骤S521：当A＞B时，判断所述运行状态为停止的水泵数是否为0，

步骤S522：若所述运行状态为停止的水泵数为0，则发送预警信息至所述客户端。

4.根据权利要求1所述的排雨水泵站控制方法，其特征在于，所述水泵有工作记录，所述工作记录包括水泵编号、运行状态及累计工作时长，所述运行状态包括启动和停止，所述步骤S50包括：

步骤S56：查看所述水泵的工作记录，读取所述水泵的运行状态；

步骤S57：当A＞B时，选择运行状态为停止的水泵，读取所述累计工作时长，将所述累计工作时长由短到长排序，读取前A-B个水泵编号，发送开启指令至所述控制端；

步骤S58：当A＜B时，选择运行状态为开启的水泵，读取所述累计工作时长，将所述累计工作时长由长到短排序，读取前B-A个水泵编号，发送关停指令至所述控制端；

步骤S59：接收所述控制端的反馈信息，更新所述工作记录及所述已开启水泵数。

5.根据权利要求4所述的排雨水泵站控制方法，其特征在于，在所述步骤S57前，还包括：

步骤S571：当A＞B时，判断运行状态为停止的水泵数是否小于A-B；

步骤S572：若运行状态为停止的水泵数小于A-B，则发送预警信息至客户端。

6.根据权利要求1所述的排雨水泵站控制方法，其特征在于，还包括：

步骤S60:获取所述已开启水泵的运行数据，并获取所述运行数据的安全阈值；

步骤S70:判断所述运行数据是否超出所述安全阈值；

步骤S80:若所述运行数据超出所述安全阈值，则执行运行保护。

7.根据权利要求6所述的排雨水泵站控制方法，其特征在于，所述运行数据为电流、电压、转速、温度和振动。

8.根据权利要求6所述的排雨水泵站控制方法，其特征在于，所述安全阈值包括第一阈值和第二阈值；所述运行保护包括一级保护和二级保护，所述步骤S80包括：

步骤S81：当任一所述运行数据超过所述第一阈值时，执行一级保护；

步骤S82：当任一所述运行数据超过所述第二阈值时，执行二级保护；

步骤S83：当任意两项及以上所述运行数据超过所述第一阈值时，执行二级保护。

9.根据权利要求8所述的排雨水泵站控制方法，其特征在于，所述水泵具有工作记录，所述工作记录包括水泵编号、运行状态，所述运行状态包括开启和异常；

所述一级保护为：读取所述水泵编号，发送预警信息至所述客户端；

所述二级保护为：读取所述水泵编号，关停相应水泵并更新所述运行状态为异常，发送预警信息至客户端。

10.一种排雨水泵站控制系统，应用了权利要求1-9任意一项权利要求所述的排雨水泵站控制方法。

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