CN115788847A - 基于智能水泵数据采集功能的水泵控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于智能水泵数据采集功能的水泵控制系统，涉及水泵控制技术领域，包括温度调节模块、运行监测模块以及策略评估模块；温度调节模块用于获取参数采集模块采集的温度数据和压力数据并进行散热分析，以此控制冷凝器流经水泵的冷却水温度，对水泵进行散热；运行监测模块用于采集水泵的运行数据并进行威胁系数分析，然后从云平台中获取水泵的检测消缺策略；若威胁系数≥对应的预警威胁阈值，则判定水泵运行异常，提示管理人员对水泵进行检修；策略评估模块用于对数据库内存储的带有时间戳的检修信息进行综合分析，智能评估对应水泵的预警等级，并根据预警等级辅助制定检修消缺策略，为水泵运行预警提供依据，从而提高检测效率。

Description

基于智能水泵数据采集功能的水泵控制系统

技术领域

本发明涉及水泵控制技术领域，具体是基于智能水泵数据采集功能的水泵控制系统。

背景技术

水泵，一直都是工业上不可或缺的设备之一，但是水泵的损耗率一直是让人头痛的问题，水泵损耗的大部分原因就是电机温度高，堵转，空转，而这些参数一般在现场是无法直接观测到的，又因为更换水泵需要暂停该区域的工作所带来的人力物力损耗是巨大的，故需要一个系统用来检测，处理这些数据，用来及时预防水泵的损坏；

然而现有技术中，水泵控制系统不能够实时监测水泵的运行数据并进行检测分析，无法判断水泵的损耗状态，这会造成极大的安全隐患；以及在对水泵进行检测分析时，不能够根据水泵的威胁等级值GZ制定相应的检测消缺策略，从而提高检测效率，消弭水泵隐患，实现资源分配利用最大化；基于以上不足，本发明提出基于智能水泵数据采集功能的水泵控制系统。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出基于智能水泵数据采集功能的水泵控制系统。

为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出基于智能水泵数据采集功能的水泵控制系统，包括温度调节模块、运行监测模块、数据库、设备监测模块以及策略评估模块；

温度调节模块与控制器相连接，用于获取参数采集模块采集的温度数据和压力数据并进行散热分析，以此控制冷凝器流经水泵的冷却水温度，对水泵进行散热；具体表现为：根据散热补偿值SR确定对应的冷却水出水温度；

所述运行监测模块用于采集水泵的运行数据并进行分析，判断水泵运行是否正常；运行数据包括水泵在运行过程中的噪音分贝值、单位时间能耗、内外温差以及水泵进水口的压力，具体分析监测过程如下：

采集水泵的运行数据，计算得到水泵的运行值YX；建立运行值YX随时间变化的曲线图，根据运行值YX的时空变化情况计算得到威胁系数WX；

自动从云平台中获取所述水泵的检测消缺策略，并将对应的预警威胁阈值标记为Wa；WX≥Wa，则判定水泵运行异常，生成运行异常信号；

所述设备监测模块用于对水泵进行检修监测，当监测到水泵被检修时，记录检修信息并将检修信息打上时间戳传输到数据库进行实时存储；

所述策略评估模块用于对数据库内存储的带有时间戳的检修信息进行综合分析，智能评估对应水泵的预警等级，并根据预警等级辅助制定检修消缺策略，为水泵运行预警提供依据。

进一步地，所述温度调节模块的具体分析步骤为：

获取水泵泵壳内壁和泵壳外壁的温度，并分别标记为T1、T2；将T1与T2进行差值计算得到内外温差T3；获取水泵进水口的压力并标记为Y1；

利用公式

计算得到散热补偿值SR，其中g1、g2、g3均为系数因子；

根据散热补偿值SR确定对应的冷却水出水温度，具体为：

数据库内存储有散热补偿值范围与冷却水温度阈值的对照表；根据对照表，确定与散热补偿值SR相对应的冷却水温度阈值为W1。

进一步地，其中，运行值YX的具体计算步骤为：

将水泵在运行过程中的噪音分贝值标记为Z1，将水泵的单位时间能耗标记为Z2，获取水泵的内外温差T3以及水泵进水口的压力Y1；

利用公式YX＝Z1×a1+Z2×a2+T3×a3+Y1×a4计算得到水泵的运行值YX，其中a1、a2、a3、a4均为系数因子。

进一步地，其中，威胁系数WX的具体计算步骤为：

若YX大于预设运行阈值，则在对应的曲线图中截取对应的曲线段并进行标注，记为威胁曲线段；在预设时间段内，统计威胁曲线段的数量为C1；

将威胁曲线段上对应YX与预设运行阈值的差值对时间进行积分并进行求和得到威胁参考面积M1；利用公式WX＝C1×b1+M1×b2计算得到威胁系数WX，其中b1、b2均为系数因子。

进一步地，所述策略评估模块的具体分析步骤为：

根据时间戳，获取到系统当前时间前六十天内所述水泵的检修信息；所述检修信息包括检修时长以及检修等级；

统计所述水泵的检修总次数为Gz；将每次检修时的检修时长标记为Li，检修等级标记为Di，利用公式JXi＝Li×b3+Di×b4计算得到检修值JXi，其中b3、b4均为系数因子；将检修值JXi与预设检修阈值相比较；

统计JXi≥预设检修阈值的次数占比为Zb1，当JXi≥预设检修阈时，获取JXi与预设检修阈值的差值并求和得到超检总值PZ；利用公式PL＝Zb1×b5+PZ×b6计算得到超检吸引值PL，其中b5、b6均为系数因子；

利用公式

计算得到所述水泵的预警等级值GW，其中r1、r2均为系数因子；

根据预警等级值GW制定相应的检修消缺策略，所述检修消缺策略用于确定对应水泵的预警威胁阈值；具体为：数据库内存储有预警等级值范围与检修消缺策略的映射关系表；所述策略评估模块用于将对应水泵的检修消缺策略打上时间戳并存储至云平台。

进一步地，所述参数采集模块包括温度传感器和压力传感器；所述温度传感器设置于水泵的泵壳内壁和泵壳外壁，用于实时采集水泵泵壳内壁和泵壳外壁的温度，并将采集的温度数据传输至控制器；所述压力传感器设置于水泵的进水口，用于实时采集水泵进水口的压力，并将采集的压力数据传输至控制器。

进一步地，所述运行监测模块用于将运行异常信号传输至控制器，控制器接收到运行异常信号后控制水泵停机，并控制报警模块发出警报，提示管理人员对水泵进行检修。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中参数采集模块用于实时采集水泵泵壳内壁和泵壳外壁的温度，以及水泵进水口的压力；温度调节模块用于结合内外温差、泵壳内壁温度和压力数据，计算得到散热补偿值SR，以此控制冷凝器流经水泵的冷却水温度，对水泵进行散热；根据散热补偿值SR确定对应的冷却水出水温度，采取散热补偿值不同区间控制冷却水出水温度不同的方式，提高水泵高负荷时间段的冷却散热速度，同样减少水泵低负荷时间段的能源消耗，以达到节能、提高水泵工作效率的目的；

2、本发明中运行监测模块用于采集水泵的运行数据并进行分析，判断水泵运行是否正常，结合水泵在运行过程中的噪音分贝值、单位时间能耗、内外温差以及水泵进水口的压力，计算得到水泵的运行值YX；建立运行值YX随时间变化的曲线图，根据运行值YX的时空变化情况计算得到威胁系数WX；自动从云平台中获取水泵的检测消缺策略，并将对应的预警威胁阈值标记为Wa；若WX≥预警威胁阈值Wa，则判定水泵运行异常，生成运行异常信号；提示管理人员对水泵进行检修，从而提高检测效率，消弭水泵隐患；策略评估模块用于对数据库内存储的带有时间戳的检修信息进行综合分析，智能评估对应水泵的预警等级，并根据预警等级辅助制定检修消缺策略，为水泵运行预警提供依据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1为本发明基于智能水泵数据采集功能的水泵控制系统的系统框图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明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它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，基于智能水泵数据采集功能的水泵控制系统，包括参数采集模块、控制器、温度调节模块、运行监测模块、云平台、数据库、报警模块、设备监测模块以及策略评估模块；

参数采集模块包括温度传感器和压力传感器；温度传感器设置于水泵的泵壳内壁和泵壳外壁，用于实时采集水泵泵壳内壁和泵壳外壁的温度，并将采集的温度数据传输至控制器；压力传感器设置于水泵的进水口，用于实时采集水泵进水口的压力，并将采集的压力数据传输至控制器；

温度调节模块与控制器相连接，用于获取参数采集模块采集的温度数据和压力数据并进行散热分析，以此控制冷凝器流经水泵的冷却水温度，对水泵进行散热；温度调节模块的具体分析步骤为：

获取水泵泵壳内壁和泵壳外壁的温度，并分别标记为T1、T2；将T1与T2进行差值计算得到内外温差T3；获取水泵进水口的压力并标记为Y1；

利用公式

计算得到散热补偿值SR，其中g1、g2、g3均为系数因子；

根据散热补偿值SR确定对应的冷却水出水温度，具体为：

数据库内存储有散热补偿值范围与冷却水温度阈值的对照表；根据对照表，确定与散热补偿值SR相对应的冷却水温度阈值(冷却水出水温度)为W1；

温度调节模块用于将对应的冷却水出水温度W1传输至控制器，控制器用于驱动温度调节模块调节冷凝器的冷却水出水温度至W1，对水泵进行散热，提高散热效率，从而减轻水泵的运转损耗；

本发明通过参数采集模块获取水泵内外壁的温度数据以及进水口的压力数据，结合内外温差、泵壳内壁温度和压力数据，计算得到散热补偿值SR；通过温度调节模块对冷凝器流经水泵的冷却水温度进行自动控制，采取散热补偿值不同区间控制冷却水出水温度不同的方式，提高水泵高负荷时间段的冷却散热速度，同样减少水泵低负荷时间段的能源消耗，以达到节能、提高水泵工作效率的目的；

运行监测模块用于采集水泵的运行数据并进行分析，判断水泵运行是否正常，运行数据包括水泵在运行过程中的噪音分贝值、单位时间能耗、内外温差以及水泵进水口的压力，具体分析监测过程如下：

采集水泵的运行数据，将水泵在运行过程中的噪音分贝值标记为Z1，将水泵的单位时间能耗标记为Z2，获取水泵的内外温差T3以及水泵进水口的压力Y1；利用公式YX＝Z1×a1+Z2×a2+T3×a3+Y1×a4计算得到水泵的运行值YX，其中a1、a2、a3、a4均为系数因子；

建立运行值YX随时间变化的曲线图，将运行值YX与预设运行阈值相比较；若YX大于预设运行阈值，则在对应的曲线图中截取对应的曲线段并进行标注，记为威胁曲线段；

在预设时间段内，统计威胁曲线段的数量为C1；将威胁曲线段上对应YX与预设运行阈值的差值对时间进行积分并进行求和得到威胁参考面积M1；利用公式WX＝C1×b1+M1×b2计算得到威胁系数WX，其中b1、b2均为系数因子；

自动从云平台中获取水泵的检测消缺策略，并将对应的预警威胁阈值标记为Wa；将威胁系数WX与预警威胁阈值Wa相比较；

若WX≥预警威胁阈值Wa，则判定水泵运行异常，生成运行异常信号；运行监测模块用于将运行异常信号传输至控制器，控制器接收到运行异常信号后控制水泵停机，并控制报警模块发出警报，提示管理人员对水泵进行检修，从而提高检测效率，消弭水泵隐患；

设备监测模块用于对水泵进行检修监测，当监测到水泵被检修时，记录检修信息并将检修信息打上时间戳传输到数据库进行实时存储；检修信息包括检修时长以及检修等级；检修等级由维修人员检修完成后上传至控制器；其中检修等级越高，则表示水泵故障越严重；

策略评估模块用于对数据库内存储的带有时间戳的检修信息进行综合分析，智能评估对应水泵的预警等级，并根据预警等级辅助制定检修消缺策略，为水泵运行预警提供依据；具体分析步骤为：

根据时间戳，获取到系统当前时间前六十天内水泵的检修信息；

统计水泵的检修总次数为Gz；将每次检修时的检修时长标记为Li，检修等级标记为Di，利用公式JXi＝Li×b3+Di×b4计算得到检修值JXi，其中b3、b4均为系数因子；

将检修值JXi与预设检修阈值相比较；统计JXi≥预设检修阈值的次数占比为Zb1，当JXi≥预设检修阈时，获取JXi与预设检修阈值的差值并求和得到超检总值PZ；利用公式PL＝Zb1×b5+PZ×b6计算得到超检吸引值PL，其中b5、b6均为系数因子；

将检修总次数、超检吸引值进行归一化处理并取其数值，利用公式

计算得到水泵的预警等级值GW，其中r1、r2均为系数因子；

根据预警等级值GW制定相应的检修消缺策略，检修消缺策略用于确定对应水泵的预警威胁阈值；具体为：数据库内存储有预警等级值范围与检修消缺策略的映射关系表；

策略评估模块用于将对应水泵的检修消缺策略打上时间戳并存储至云平台；其中预警等级值GW越大，则对应检修消缺策略等级越高，即对应水泵的预警威胁阈值越低，从而提高检测效率，消弭水泵隐患；实现资源分配利用最大化。

上述公式均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者大量数据模拟获得。

本发明的工作原理：

基于智能水泵数据采集功能的水泵控制系统，在工作时，参数采集模块用于实时采集水泵泵壳内壁和泵壳外壁的温度，以及水泵进水口的压力，温度调节模块用于结合内外温差、泵壳内壁温度和压力数据，计算得到散热补偿值SR，以此控制冷凝器流经水泵的冷却水温度，对水泵进行散热；根据散热补偿值SR确定对应的冷却水出水温度，采取散热补偿值不同区间控制冷却水出水温度不同的方式，提高水泵高负荷时间段的冷却散热速度，同样减少水泵低负荷时间段的能源消耗，以达到节能、提高水泵工作效率的目的；

运行监测模块用于采集水泵的运行数据并进行分析，判断水泵运行是否正常，结合水泵在运行过程中的噪音分贝值、单位时间能耗、内外温差以及水泵进水口的压力，计算得到水泵的运行值YX；建立运行值YX随时间变化的曲线图，根据运行值YX的时空变化情况计算得到威胁系数WX；自动从云平台中获取水泵的检测消缺策略，并将对应的预警威胁阈值标记为Wa；若WX≥预警威胁阈值Wa，则判定水泵运行异常，生成运行异常信号；提示管理人员对水泵进行检修，从而提高检测效率，消弭水泵隐患；策略评估模块用于对数据库内存储的带有时间戳的检修信息进行综合分析，智能评估对应水泵的预警等级，并根据预警等级辅助制定检修消缺策略，为水泵运行预警提供依据。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (7)

1.基于智能水泵数据采集功能的水泵控制系统，其特征在于，包括温度调节模块、运行监测模块、数据库、设备监测模块以及策略评估模块；

所述温度调节模块与控制器相连接，用于获取参数采集模块采集的温度数据和压力数据并进行散热分析，以此控制冷凝器流经水泵的冷却水温度，对水泵进行散热；具体表现为：根据散热补偿值SR确定对应的冷却水出水温度；

所述运行监测模块用于采集水泵的运行数据并进行分析，判断水泵运行是否正常；运行数据包括水泵在运行过程中的噪音分贝值、单位时间能耗、内外温差以及水泵进水口的压力，具体分析监测过程如下：

采集水泵的运行数据，计算得到水泵的运行值YX；建立运行值YX随时间变化的曲线图，根据运行值YX的时空变化情况计算得到威胁系数WX；

自动从云平台中获取所述水泵的检测消缺策略，并将对应的预警威胁阈值标记为Wa；WX≥预警威胁阈值Wa，则判定水泵运行异常，生成运行异常信号；

所述设备监测模块用于对水泵进行检修监测，当监测到水泵被检修时，记录检修信息并将检修信息打上时间戳传输到数据库进行实时存储；

所述策略评估模块用于对数据库内存储的带有时间戳的检修信息进行综合分析，智能评估对应水泵的预警等级，并根据预警等级辅助制定检修消缺策略，为水泵运行预警提供依据。

2.根据权利要求1所述的基于智能水泵数据采集功能的水泵控制系统，其特征在于，所述温度调节模块的具体分析步骤为：

获取水泵泵壳内壁和泵壳外壁的温度，并分别标记为T1、T2；将T1与T2进行差值计算得到内外温差T3；获取水泵进水口的压力并标记为Y1；

利用公式

计算得到散热补偿值SR，其中g1、g2、g3均为系数因子；

根据散热补偿值SR确定对应的冷却水出水温度，具体为：

数据库内存储有散热补偿值范围与冷却水温度阈值的对照表；根据对照表，确定与散热补偿值SR相对应的冷却水温度阈值为W1。

3.根据权利要求1所述的基于智能水泵数据采集功能的水泵控制系统，其特征在于，其中，运行值YX的具体计算步骤为：

将水泵在运行过程中的噪音分贝值标记为Z1，将水泵的单位时间能耗标记为Z2，获取水泵的内外温差T3以及水泵进水口的压力Y1；

利用公式YX＝Z1×a1+Z2×a2+T3×a3+Y1×a4计算得到水泵的运行值YX，其中a1、a2、a3、a4均为系数因子。

4.根据权利要求2所述的基于智能水泵数据采集功能的水泵控制系统，其特征在于，其中，威胁系数WX的具体计算步骤为：

若YX大于预设运行阈值，则在对应的曲线图中截取对应的曲线段并进行标注，记为威胁曲线段；在预设时间段内，统计威胁曲线段的数量为C1；

将威胁曲线段上对应YX与预设运行阈值的差值对时间进行积分并进行求和得到威胁参考面积M1；利用公式WX＝C1×b1+M1×b2计算得到威胁系数WX，其中b1、b2均为系数因子。

5.根据权利要求1所述的基于智能水泵数据采集功能的水泵控制系统，其特征在于，所述策略评估模块的具体分析步骤为：

根据时间戳，获取到系统当前时间前六十天内所述水泵的检修信息；所述检修信息包括检修时长以及检修等级；

统计所述水泵的检修总次数为Gz；将每次检修时的检修时长标记为Li，检修等级标记为Di，利用公式JXi＝Li×b3+Di×b4计算得到检修值JXi，其中b3、b4均为系数因子；将检修值JXi与预设检修阈值相比较；

统计JXi≥预设检修阈值的次数占比为Zb1，当JXi≥预设检修阈时，获取JXi与预设检修阈值的差值并求和得到超检总值PZ；利用公式PL＝Zb1×b5+PZ×b6计算得到超检吸引值PL，其中b5、b6均为系数因子；

利用公式

计算得到所述水泵的预警等级值GW，其中r1、r2均为系数因子；

根据预警等级值GW制定相应的检修消缺策略，所述检修消缺策略用于确定对应水泵的预警威胁阈值；具体为：数据库内存储有预警等级值范围与检修消缺策略的映射关系表；所述策略评估模块用于将对应水泵的检修消缺策略打上时间戳并存储至云平台。

6.根据权利要求1所述的基于智能水泵数据采集功能的水泵控制系统，其特征在于，所述参数采集模块包括温度传感器和压力传感器；所述温度传感器设置于水泵的泵壳内壁和泵壳外壁，用于实时采集水泵泵壳内壁和泵壳外壁的温度，并将采集的温度数据传输至控制器；所述压力传感器设置于水泵的进水口，用于实时采集水泵进水口的压力，并将采集的压力数据传输至控制器。

7.根据权利要求1所述的基于智能水泵数据采集功能的水泵控制系统，其特征在于，所述运行监测模块用于将运行异常信号传输至控制器，控制器接收到运行异常信号后控制水泵停机，并控制报警模块发出警报，提示管理人员对水泵进行检修。

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