CN114688010A - 一种水泵节能降耗控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水泵节能降耗控制方法，先采集进水工艺、制水工艺、送水工艺水泵的相关运行数据及水泵的基础数据，对采集到的初始数据进行过滤、筛选、清理去异常值，再将历史数据输入到水泵控制模型，对其进行机器学习训练，得到水泵运行的相关模型算法，结合模型算法输出与实时运行数据进行比对，不断调整迭代模型算法；将预采用的水泵控制方案输出执行，由数据采集模块将现场反馈数据与水泵控制模型目标值进行比对，分析评价模型算法的准确性，进行效果反馈。本发明能解决以往水厂控制逻辑简单、人工经验操作导致的水泵运行能耗高、效率低、水资源浪费、水厂制水成本高等问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种水泵控制方法，特别涉及一种适用于自来水厂的基于节能降耗的水泵控制方法。
背景技术
自来水厂是能源消耗大户，其耗能可占据水厂制水成本的30％以上，其中水泵能耗又占到70％以上，因此水泵的节能降耗潜力巨大。一般自来水厂水泵包括取水泵、反洗水泵及加压水泵等，数量多、控制较为繁琐，虽然已实现了基本的自动化操控，但对于水厂的节能降耗来讲，依靠常规的技术手段难以解决现存的一些问题：
(1)水泵控制逻辑简单，未考虑多泵组工作的效率问题；
(2)水泵长期工作在非最佳工况，高能耗低效率；
(3)滤池反洗仅靠人工经验定期操作，水泵启停频繁、能耗高、水资源浪费；
(4)水泵老化、长期“带病”运行，能耗飙升。
发明内容
本发明的目的是提供一种水泵节能降耗控制方法，解决以往水厂控制逻辑简单、人工经验操作导致的水泵运行能耗高、效率低、水资源浪费、水厂制水成本高等问题。
本发明采取的技术方案为：
一种水泵节能降耗控制方法，包括步骤如下：
(1)采集进水工艺、制水工艺、送水工艺水泵的相关运行数据及水泵的基础数据，并存入初始数据库；
(2)对采集到的初始数据进行过滤、筛选、清理，并用数据离散化解决异常值，得到标准、连续的数据，处理后的数据实时存入历史数据库，作为水泵控制系统模型的数据支撑；
(3)将历史数据输入到水泵控制模型，对其进行机器学习训练，得到水泵运行的相关模型算法，结合模型算法输出与实时运行数据进行比对，不断调整迭代模型算法；
(4)将模型算法输出值通过水厂通讯网络传至上位机HMI软件，将预采用的水泵控制方案输出执行，并对运行结果予以展示及反馈；
(5)由数据采集模块将现场反馈数据与水泵控制模型目标值进行比对，分析评价模型算法的准确性，进行效果反馈。
上述方法中，步骤(1)通过数据采集模块采集进水工艺水泵运行电压、电流、电量、振动、绕组温度、轴温、转速、进水量、进水压力；采集制水工艺反洗水泵运行电压、电流、电量、振动、绕组温度、轴温、转速、滤池水头损失、滤前/滤后浊度相关数据；采集送水工艺水泵运行电压、电流、电量、振动、绕组温度、轴温、转速、供水压力、供水量、阀门开度等数据；
通过人工录入方式采集水泵的额定功率、扬程、流量、转速、额定电压、额定电流等基础数据。
步骤(2)对异常值采用箱线图法或分布图法(标准差法)判断，并用数据离散化解决。
优选的，所述步骤(1)的数据采集模块以软件形式部署在水厂服务器上，通过ODBC数据库连接方式与上位机HMI软件进行通讯。
步骤(3)所述的水泵运行的相关模型算法包括水泵特性模型、滤池反冲洗模型、送水泵组优化调度模型。
所述的水泵特性模型，将水泵基础数据如额定功率、电压、电流、转速、扬程、流量等信息作为模型输入条件，结合水泵不同负荷下的历史运行数据如电压、电流、轴温、振动、能耗等数据，通过模型计算出水泵全特性曲线，计算模拟出水泵在不同供水需求下的吨水耗电值、最佳工况范围，确保水泵运行高效节能，并能够对存在隐患的水泵及时预警。
所述的滤池反冲洗模型，将滤池水位数据、滤前、滤后浊度数据、反冲洗水泵运行数据、反洗频次等历史数据作为模型输入数据，计算模拟不同反冲水泵运行频次、反洗时间滤池出水浊度的数据，以及反冲洗水泵的电能消耗、反冲洗水量数据，通过计算出的水泵能耗过程曲线再结合水泵优化算法输出最佳水泵反洗控制方案。
所述的送水泵组优化调度模型，将以往不同供水时间节点的供水量、供水压力、水池水位数据作为模型输入数据，计算模拟不同水泵组合的送水流量、供水压力、电能消耗数据，通过水泵优化算法结合分时分压控制、峰谷电量利用等方法，输出当前最佳水泵组合运行方案。
步骤(5)所述的现场反馈数据为水泵电压、电流、电量、振动、绕组温度、轴温、转速、水量、压力、滤前/滤后浊度。所述的分析包含能耗分析、水泵全特性曲线分析、滤池水质变化曲线分析。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明从水厂设施节能降耗角度出发，将水厂主要的能源消耗--水泵能耗作为重点研究对象，采集各工艺水泵运行数据、基础数据，为模型算法优化提供基础数据。依据水泵运行数据，能够分析水泵的最佳运行工况、吨水耗电指标并与实际指标进行对比，对高能耗低效率的水泵进行标志、提醒，并依据不同供水需求，利用分时分压控制策略、峰谷电量优化策略，模型输出最佳水泵运行组合方案；依据滤池运行工艺数据，选出最优反冲洗方案，减少反洗水泵启动次数；降低水厂能耗。
本发明通过水泵经济运行模型，能够对水泵运行进行优化，针对不同供水工艺特点、不同季节、不同时段的供水需求自动执行最优的水泵组合控制策略，确保水泵工作在最佳工况，提升水泵工作效率；通过模型输出执行反洗操作，解决以往靠人工经验频繁操作、能耗高、水资源浪费的问题；通过对水泵全特性曲线分析，发现水泵存在问题、及时检修，减少电能浪费。
附图说明
图1为本发明方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图来对本发明做进一步的说明。
实施例1
如图1所示：一种水泵节能降耗控制方法，包括步骤如下：
(1)数据采集：通过数据采集模块采集进水工艺水泵运行电压、电流、电量、振动、绕组温度、轴温、转速、进水量、进水压力；采集制水工艺反洗水泵运行电压、电流、电量、振动、绕组温度、轴温、转速、滤池水头损失、滤前/滤后浊度相关数据；采集送水工艺水泵运行电压、电流、电量、振动、绕组温度、轴温、转速、供水压力、供水量、阀门开度数据；通过人工录入方式采集水泵的额定功率、扬程、流量、转速、额定电压、额定电流等基础数据，并存入初始数据库。
(2)数据处理：初始数据库中包含了大量的缺失值、异常值，因此在下一步模型迭代之前需要对采集到的初始数据(水泵运行数据、基础数据、工艺数据)进行过滤、筛选、清理、分类，对异常值采用箱线图法或分布图法(标准差法)判断，并用数据离散化方法解决，得到标准、连续的数据。处理后的数据实时存入历史数据库，作为水泵控制系统模型数据支撑。
(3)模型优化迭代：首先将初始数据输入到水泵控制模型，对水泵控制模型进行训练；水泵特性模型，将水泵基础数据如额定功率、电压、电流、转速、扬程、流量等信息作为模型输入条件，结合水泵不同负荷下的历史运行数据如电压、电流、轴温、振动、能耗等数据，通过模型计算出水泵全特性曲线，计算模拟出水泵在不同供水需求下的吨水耗电值、最佳工况范围并与实际吨水耗电指标比对，判断每台水泵的实际运行工况并能够对存在隐患的水泵及时预警，确保水泵运行高效节能。
滤池反冲洗模型，将滤池水位数据、滤前、滤后浊度数据、反冲洗水泵运行数据、反洗频次等历史数据作为模型输入数据，计算模拟不同反冲水泵运行频次、反洗时间滤池出水浊度的数据，以及反冲洗水泵的电能消耗、反冲洗水量数据，通过计算出的水泵能耗过程曲线再结合水泵优化算法输出最佳水泵反洗控制方案。
送水泵组优化调度模型，将以往不同供水时间节点的供水量、供水压力、水池水位数据作为模型输入数据，计算模拟不同水泵组合的送水流量、供水压力、电能消耗数据，通过水泵优化算法结合分时分压控制、峰谷电量利用等方法，输出当前最佳水泵组合运行方案。
以上模型算法不断学习训练，并与反馈数据形成闭环、调整优化系数，进一步优化迭代模型算法。
(4)输出执行：将模型算法输出值通过水厂通讯网络传至上位机HMI软件，HMI软件平台对控制方案进行下发，通过MODBUS或工业以太网网络下发至各工艺执行器，由各工艺执行机构对下发的控制命令予以执行、展示及反馈。
(5)效果反馈：由数据采集模块将现场反馈数据水泵电压、电流、电量、振动、绕组温度、轴温、转速、水量、压力、滤前/滤后浊度等与水泵控制模型目标值进行比对，包含能耗分析、水泵全特性曲线分析、滤池水质变化曲线分析等，用来评价水泵控制模型算法的准确性。
Claims (7)
1.一种水泵节能降耗控制方法，其特征是，包括步骤如下：
(1)采集进水工艺、制水工艺、送水工艺水泵的相关运行数据及水泵的基础数据，并存入初始数据库；
(2)对采集到的初始数据进行过滤、筛选、清理，并用数据离散化解决异常值，得到标准、连续的数据，处理后的数据实时存入历史数据库，作为水泵控制系统模型的数据支撑；
(3)将历史数据输入到水泵控制模型，对其进行机器学习训练，得到水泵运行的相关模型算法，结合模型算法输出与实时运行数据进行比对，不断调整迭代模型算法；
(4)将模型算法输出值通过水厂通讯网络传至上位机HMI软件，将预采用的水泵控制方案输出执行，并对运行结果予以展示及反馈；
(5)由数据采集模块将现场反馈数据与水泵控制模型目标值进行比对，分析评价模型算法的准确性，进行效果反馈。
2.根据权利要求1所述的一种水泵节能降耗控制方法，其特征是，步骤(1)通过数据采集模块采集进水工艺水泵运行电压、电流、电量、振动、绕组温度、轴温、转速、进水量、进水压力；采集制水工艺反洗水泵运行电压、电流、电量、振动、绕组温度、轴温、转速、滤池水头损失、滤前/滤后浊度相关数据；采集送水工艺水泵运行电压、电流、电量、振动、绕组温度、轴温、转速、供水压力、供水量、阀门开度数据；
通过人工录入方式采集水泵的额定功率、扬程、流量、转速、额定电压、额定电流基础数据。
3.根据权利要求2所述的一种水泵节能降耗控制方法，其特征是，步骤(1)的数据采集模块以软件形式部署在水厂服务器上，通过ODBC数据库连接方式与上位机HMI软件进行通讯。
4.根据权利要求1所述的一种水泵节能降耗控制方法，其特征是，步骤(2)对异常值采用箱线图法或分布图法判断，并用数据离散化解决。
5.根据权利要求1所述的一种水泵节能降耗控制方法，其特征是，步骤(3)所述的水泵运行的相关模型算法包括水泵特性模型、滤池反冲洗模型、送水泵组优化调度模型。
6.根据权利要求5所述的一种水泵节能降耗控制方法，其特征是，所述的水泵特性模型，将水泵基础数据信息作为模型输入条件，结合水泵不同负荷下的历史运行数据通过模型计算出水泵全特性曲线，计算模拟出水泵在不同供水需求下的吨水耗电值、最佳工况范围；
所述的滤池反冲洗模型，将滤池水位数据、滤前、滤后浊度数据、反冲洗水泵运行数据、反洗频次作为模型输入数据，计算模拟不同反冲水泵运行频次、反洗时间滤池出水浊度的数据，以及反冲洗水泵的电能消耗、反冲洗水量数据，通过计算出的水泵能耗过程曲线再结合水泵优化算法输出最佳水泵反洗控制方案；
所述的送水泵组优化调度模型，将以往不同供水时间节点的供水量、供水压力、水池水位数据作为模型输入数据，计算模拟不同水泵组合的送水流量、供水压力、电能消耗数据，通过水泵优化算法结合分时分压控制、峰谷电量优化，输出当前最佳水泵组合运行方案。
7.根据权利要求1所述的一种水泵节能降耗控制方法，其特征是，步骤(5)所述的现场反馈数据为水泵电压、电流、电量、振动、绕组温度、轴温、转速、水量、压力、滤前/滤后浊度；所述的分析包含能耗分析、水泵全特性曲线分析、滤池水质变化曲线分析。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115387991A (zh) * | 2022-09-02 | 2022-11-25 | 南阳大阳节能技术有限公司 | 一种水泵节能控制系统及其控制方法 |
| CN116771655A (zh) * | 2023-04-01 | 2023-09-19 | 东莞市爱迪机电科技有限公司 | 水泵的智能控制系统及智能控制方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012127977A1 (ja) * | 2011-03-22 | 2012-09-27 | 株式会社日立製作所 | 水道中央監視制御装置、水道監視制御システムおよび水道監視制御プログラム |
| CN110668562A (zh) * | 2019-10-25 | 2020-01-10 | 中信环境技术（广州）有限公司 | 实时消除膜生物反应器污染的控制方法、系统及存储介质 |
| CN111353650A (zh) * | 2020-03-12 | 2020-06-30 | 苏州市自来水有限公司 | 一种基于云计算的水厂智能优化辅助决策系统 |
| CN112915641A (zh) * | 2021-03-18 | 2021-06-08 | 上海威派格智慧水务股份有限公司 | 一种滤池反冲洗控制方法 |
| CN113087077A (zh) * | 2021-03-26 | 2021-07-09 | 中信环境技术（广州）有限公司 | 压力式超滤膜净水系统节能降耗控制系统及方法、装置和介质 |
| CN113536684A (zh) * | 2021-07-22 | 2021-10-22 | 南京邮电大学 | 一种自来水厂取水、供水泵站智能协同优化调度方法 |
| CN113642803A (zh) * | 2021-08-24 | 2021-11-12 | 武汉理工大学 | 一种考虑水量预测的供水泵组优化调度方法 |
-
2022
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012127977A1 (ja) * | 2011-03-22 | 2012-09-27 | 株式会社日立製作所 | 水道中央監視制御装置、水道監視制御システムおよび水道監視制御プログラム |
| CN110668562A (zh) * | 2019-10-25 | 2020-01-10 | 中信环境技术（广州）有限公司 | 实时消除膜生物反应器污染的控制方法、系统及存储介质 |
| CN111353650A (zh) * | 2020-03-12 | 2020-06-30 | 苏州市自来水有限公司 | 一种基于云计算的水厂智能优化辅助决策系统 |
| CN112915641A (zh) * | 2021-03-18 | 2021-06-08 | 上海威派格智慧水务股份有限公司 | 一种滤池反冲洗控制方法 |
| CN113087077A (zh) * | 2021-03-26 | 2021-07-09 | 中信环境技术（广州）有限公司 | 压力式超滤膜净水系统节能降耗控制系统及方法、装置和介质 |
| CN113536684A (zh) * | 2021-07-22 | 2021-10-22 | 南京邮电大学 | 一种自来水厂取水、供水泵站智能协同优化调度方法 |
| CN113642803A (zh) * | 2021-08-24 | 2021-11-12 | 武汉理工大学 | 一种考虑水量预测的供水泵组优化调度方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115387991A (zh) * | 2022-09-02 | 2022-11-25 | 南阳大阳节能技术有限公司 | 一种水泵节能控制系统及其控制方法 |
| CN116771655A (zh) * | 2023-04-01 | 2023-09-19 | 东莞市爱迪机电科技有限公司 | 水泵的智能控制系统及智能控制方法 |
| CN116771655B (zh) * | 2023-04-01 | 2024-02-13 | 东莞市爱迪机电科技有限公司 | 水泵的智能控制系统及智能控制方法 |
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