CN116909186A - 一种基于人工智能的二次供水运行数据监控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及二次供水技术领域，且公开了一种基于人工智能的二次供水运行数据监控系统及方法，包括数据采集单元、处理单元、分析单元、中控单元、维修单元、图像单元、显示单元、警报单元、历史单元以及云端单元，所述数据采集单元用于采集二次供水时的运行数据，所述处理单元接收数据采集单元所采集的数据并进行数据处理，所述分析单元计算出电流数据D并发送给中控单元，所述中控单元计算出运行值X；本发明通过采集水泵内电机运行时的数据，又将不同的数据进行处理后，最终计算出运行值X，根据运行值X与阈值Y的计算结果，则可以判断出电机自身的状态，从而及时对其进行查看，进而防止电机运行损坏，保证其可长时间地运行。

Description

一种基于人工智能的二次供水运行数据监控系统及方法

技术领域

本发明涉及二次供水技术领域，更具体地涉及一种基于人工智能的二次供水运行数据监控系统及方法。

背景技术

二次供水是指单位或个人将城市公共供水或自建设施供水经储存、加压，通过管道再供用户或自用的形式，二次供水主要为补偿市政供水管线压力缺乏，保障寓居、生活在高层人群用水而建立的，二次供水设施是否按规定建设、设计及建设的优劣直接关系到二次供水水质、水压和供水安全，与人民群众正常稳定的生活密切相关，二次供水比较原水供水，二次供水的水质更易被污染，因此需要对二次供水的运行数据进行监控；

二次供水的监控系统主要负责自来水公司对二次供水各子站监测点的数据采集和监控，该系统是二次供水运营维护的指挥中心，对城市安全供水起到重要的作用，且二次供水系统一般由监控中心和各个监测子站组成，二次供水监控系统负责监测各二次供水子站的各项数据，但是传统的二次供水监控系统存在以下问题：

二次供水监控系统在进行监控时，如对水泵进行检测时，此时仅能检测出水泵电机的电压、电流等运行参数，但是仅依靠电流方面的参数无法对水泵电机的运行状态进行准确的监控，仍会存在水泵电机出现突然故障的情况，因此无法保证二次供水顺利进行；

泵站是保证二次供水能否顺利进行的重要设施，而传统的二次供水监控系统并未对泵站内部进行良好的监控，当外部人员进入到泵站内部时，此时可能对泵站造成损伤，而当泵站出现问题时，此时整栋楼内均无法进行二次供水，会影响用户的正常生活。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施条例提供一种基于人工智能的二次供水运行数据监控系统及方法，以解决背景技术中所提出的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于人工智能的二次供水运行数据监控系统，包括数据采集单元、处理单元、分析单元、中控单元、维修单元、图像单元、显示单元、警报单元、历史单元以及云端单元，所述数据采集单元用于采集二次供水时的运行数据，所述处理单元接收数据采集单元所采集的数据并进行数据处理，所述分析单元计算出电流数据D并发送给中控单元，所述中控单元计算出运行值X，且运行值X的计算公式为中控单元依据运行值X与阈值Y的对比结果控制发送指令给维修单元，维修单元接收指令并进行二次供水系统的维修，所述图像单元用于采集二次供水系统内泵站内部的图像信息并进行人脸识别，人脸识别未通过时，所述警报单元进行警报，所述显示单元用于所采集数据的显示，所述历史单元用于储存数据采集单元以及图像单元所采集的数据信息，且历史单元内的数据发送给云端单元内进行用于储存；

所述数据采集单元包括水泵模块以及供水模块，所述水泵模块采集水泵电机运行时的电流信息、电压信息、频率信息、温度信息以及连续工作时间信息，所述水泵模块将采集到的数据发送给处理单元，所述处理单元接收水泵模块所发送的数据，且所述处理单元接收电流数据并生成电流信息数据DL，接收电压信息并生成电压信息数据DY，接收频率信息并生成频率信息数据PL，接收温度信息并生成温度信息数据WD，接收连续工作时间信息并生成时间信息数据SJ，所述处理单元将电流信息数据DL、电压信息数据DY以及频率信息数据PL发送给分析单元，且所述处理单元将温度信息数据WD以及时间信息数据SJ发送给中控单元。

在一个优选的实施方式中，所述分析单元接收电流信息数据DL、电压信息数据DY以及频率信息数据PL，并进行关联处理后计算出电力数据D，且电力数据D的计算公式D＝k1DL+k2DY+k3PL，式中k1、k2、k3均为权重且0≤k1≤1，0≤k2≤1，0≤k3≤1，k1+k2+k3＝1，所述处理单元将电力数据D发送给中控单元。

在一个优选的实施方式中，所述中控单元接收处理单元所发送的温度信息数据WD、时间信息数据SJ以及分析单元所发送的电力数据D，进行处理后计算出运行值X，运行值X的计算公式为式中t为水泵电机一天内的标准运行时间，T为电机运行时的标准温度，η为电力数据D与温度信息数据WD之间的相关系数，且具体值可进行调整。

在一个优选的实施方式中，所述中控单元将运行值X与其内部的阈值Y进行对比，当运行值X大于阈值Y时，此时中控单元发送维修指令给维修单元，维修单元到水泵内进行处理，运行值X小于等于阈值Y时，此时中控单元处于待机状态，所述运行值X在三个小时内持续大于阈值Y时，此时中控单元控制水泵内的电机进行强制关闭，水泵内的电机关闭一个小时后，中控单元恢复其工作状态。

在一个优选的实施方式中，所述供水模块采集供水系统的进出水压力、进出水流量、累计流量以及水箱液位信息，且供水模块所采集的信息与水泵模块均发送给显示单元，所述显示单元接收包括数据显示模块以及图像显示模块，所述数据线束模块接收水泵模块以及供水模块的数据信息，并采用数据图表格式进行展示。

在一个优选的实施方式中，所述图像单元包括人脸模块以及拍摄模块，所述人脸模块用于进入泵站内人员的人脸数据录入，所述拍摄模块录制泵站内人员图像信息并与采集的人脸数据进行对比，当泵站内出现人脸采集外的人员时，此时拍摄模块发送警报指令给中控单元，中控单元接收警报指令控制警报单元进行警报，警报单元设置在泵站内，其发出警报时，且拍摄模块所拍摄的图像信息在图像显示模块内进行实时显示。

在一个优选的实施方式中，所述警报单元进行警报时，此时泵站内的人员可在拍摄模块面前进行人脸识别，当其人脸识别后，所述警报单元接触警报状态，当人员进入到泵站内，且五分钟内未进行人脸识别时，此时拍摄模块会发现警报指令给中控单元。

在一个优选的实施方式中，所述历史单元用于储存数据采集单元所采集的数据信息以及图像单元所采集的人脸与图像信息，且历史单元的储存时间为三十天，所述历史单元将超过三十天的数据发送给云端单元进行永久保存，且历史单元内的数据可在任意时间内进行查看，云端单元内的数据需输入正确的密码后方可进行查看。

一种基于人工智能的二次供水运行数据监控方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1、数据采集单元内的水泵模块采集水泵电机运行时的数据信息并发送给处理单元进行数据处理；

步骤S2、数据处理单元将处理后的数据发送给分析单元进行电力数据D的生成后，在中控单元内计算出运行值X；

步骤S3、中控单元内将运行值X与阈值Y进行对比后，维修指令给维修单元，维修单元到水泵内进行处理；

步骤S4、供水模块采集供水系统的数据信息，并在显示单元内进行显示；

步骤S5、图像单元用于进入泵站内人员的人脸识别，人脸失败时警报单元进行警报；

步骤S6、历史单元用于储存数据采集单元以及图像单元所采集的数据信息，且历史单元内的数据发送给云端单元内进行用于储存。

本发明的技术效果和优点：

1、本发明通过采集水泵内电机运行时的数据，又将不同的数据进行处理后，最终计算出运行值X，根据运行值X与阈值Y的计算结果，则可以判断出电机自身的状态，从而及时对其进行查看，进而防止电机运行损坏，保证其可长时间地运行，所采集的数据较为全面，结果更加准确；

2、本发明通过设有人脸模块将，当人员进入到泵站内部时，此时拍摄模块会进行图像采集，并且会对进入者的面部进行识别，当发现其为无关人员时，此时进行警报，提醒其离开，并且拍摄模块进行泵站内的图像采集，所采集的图像会在图像显示模块内进行实时显示，因此工作人员可以实时了解泵站内的情况；

3、本发明通过历史单元将数据采集单元与图像单元内所采集的数据进行储存，并且所储存的数据可随时进行查看，因此当泵站出现问题时，此时能够及时进行问题查找，而三十天以上的数据在云端单元内的进行储存，由于云端储存空间较大，因且云端单元内所储存的数据均较久，并且数据较多，因此其需要输入密码后才可查看，保证其安全性。

附图说明

图1为本发明的整体系统组成示意图。

图2为本发明的监控方法流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，另外，在以下的实施方式中记载的各结构的形态只不过是例示，本发明所涉及的一种基于人工智能的二次供水运行数据监控系统及方法并不限定于在以下的实施方式中记载的各结构，在本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的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。

参照图1，本发明提供了一种基于人工智能的二次供水运行数据监控系统，包括数据采集单元、处理单元、分析单元、中控单元、维修单元、图像单元、显示单元、警报单元、历史单元以及云端单元，所述数据采集单元用于采集二次供水时的运行数据，所述处理单元接收数据采集单元所采集的数据并进行数据处理，所述分析单元计算出电流数据D并发送给中控单元，所述中控单元计算出运行值X，且运行值X的计算公式为中控单元依据运行值X与阈值Y的对比结果控制发送指令给维修单元，维修单元接收指令并进行二次供水系统的维修，所述图像单元用于采集二次供水系统内泵站内部的图像信息并进行人脸识别，人脸识别未通过时，所述警报单元进行警报，所述显示单元用于所采集数据的显示，所述历史单元用于储存数据采集单元以及图像单元所采集的数据信息，且历史单元内的数据发送给云端单元内进行用于储存；

所述数据采集单元包括水泵模块以及供水模块，所述水泵模块采集水泵电机运行时的电流信息、电压信息、频率信息、温度信息以及连续工作时间信息，所述水泵模块将采集到的数据发送给处理单元，所述处理单元接收水泵模块所发送的数据，且所述处理单元接收电流数据并生成电流信息数据DL，接收电压信息并生成电压信息数据DY，接收频率信息并生成频率信息数据PL，接收温度信息并生成温度信息数据WD，接收连续工作时间信息并生成时间信息数据SJ，所述处理单元将电流信息数据DL、电压信息数据DY以及频率信息数据PL发送给分析单元，且所述处理单元将温度信息数据WD以及时间信息数据SJ发送给中控单元。

本申请实施例中，处理单元接收水泵模块所发送的数据，水泵模块采集水泵电机运行时的电流信息、电压信息、频率信息、温度信息以及连续工作时间信息，因此其所采集的数据共有五种，所采集的数据更加全面，避免传统的电流或者电压采集时，对水泵的监控效果不足的问题，本申请能够对水泵的电机进行严密的监控，并且对连续工作的时间进行采集，因此能够对电机后续的工作状态进行预判，及时进行问题处理。

进一步的，所述分析单元接收电流信息数据DL、电压信息数据DY以及频率信息数据PL，并进行关联处理后计算出电力数据D，且电力数据D的计算公式D＝k1DL+k2DY+k3PL，式中k1、k2、k3均为权重且0≤k1≤1，0≤k2≤1，0≤k3≤1，k1+k2+k3＝1，所述处理单元将电力数据D发送给中控单元，本申请将电力相关的电流信息数据DL、电压信息数据DY以及频率信息数据PL进行关联处理，由于电流信息数据DL、电压信息数据DY以及频率信息数据PL均反映水泵内电机的电力运行参数，因此将其整合为一个相关的参数信息，即电力数据D，后续进行水泵电机的运行状态观察，并且增加其计算速度。

进一步的，所述中控单元接收处理单元所发送的温度信息数据WD、时间信息数据SJ以及分析单元所发送的电力数据D，进行处理后计算出运行值X，运行值X的计算公式为式中t为水泵电机一天内的标准运行时间，T为电机运行时的标准温度，η为电力数据D与温度信息数据WD之间的相关系数，且具体值可进行调整，所述中控单元将运行值X与其内部的阈值Y进行对比，当运行值X大于阈值Y时，此时中控单元发送维修指令给维修单元，维修单元到水泵内进行处理，运行值X小于等于阈值Y时，此时中控单元处于待机状态，所述运行值X在三个小时内持续大于阈值Y时，此时中控单元控制水泵内的电机进行强制关闭，水泵内的电机关闭一个小时后，中控单元恢复其工作状态。

本申请实施例中，中控单元所接收的数据有温度信息数据WD、时间信息数据SJ以及分析单元所发送的电力数据D，因此将其进行计算出的运行值X，可以反映出水泵内电机运行的电力问题，已经其运行环境的温度信息，时间信息数据SJ可以判断出电机运行是否处于疲劳状态，因此计算出的运行值X可以更加准确地反映出电机自身的运行状态，当运行值X大于阈值Y时，表示此时电机在运行时易出现问题，因此需要到现场进行问题排除，而当运行值X在三个小时内持续大于阈值Y时，此时电机易烧毁，因此需要将其进行强制关闭，使得稳定后，再次运行，从而避免电机烧毁后，需要较久的时间进行修理的问题。

进一步的，所述供水模块采集供水系统的进出水压力、进出水流量、累计流量以及水箱液位信息，且供水模块所采集的信息与水泵模块均发送给显示单元，所述显示单元接收包括数据显示模块以及图像显示模块，所述数据线束模块接收水泵模块以及供水模块的数据信息，并采用数据图表格式进行展示，供水模块采集供水系统内的各种数据信息，如进出水压力可以了解二次供水是否有足够的水压到达预设的位置，进出水流量可以反映而此时供水是否能正常出水，而累计流量以及水箱液位信息可以反映出用户对于二次用水的使用情况，因此能够对各方面的信息进行全面了解，且数据显示模块将供水模块与水泵模块所采集的信息均进行展示，从而能够对水泵内已经控制系统内的数据进行展示，观察问题所在。

进一步的，所述图像单元包括人脸模块以及拍摄模块，所述人脸模块用于进入泵站内人员的人脸数据录入，所述拍摄模块录制泵站内人员图像信息并与采集的人脸数据进行对比，当泵站内出现人脸采集外的人员时，此时拍摄模块发送警报指令给中控单元，中控单元接收警报指令控制警报单元进行警报，警报单元设置在泵站内，其发出警报时，且拍摄模块所拍摄的图像信息在图像显示模块内进行实时显示，人脸模块将人脸信息进行录入，当人员进入到泵站内部时，此时拍摄模块会进行图像采集，并且会对进入者的面部进行识别，当发现其为无关人员时，此时进行警报，提醒其离开，并且拍摄模块进行泵站内的图像采集，所采集的图像会在图像显示模块内进行实时显示，因此工作人员可以实时了解泵站内的情况，因此对泵站进行长时间的保护，因此当进入的人员对泵站进行破坏时，此时也便于对人员进行追踪。

进一步的，所述警报单元进行警报时，此时泵站内的人员可在拍摄模块面前进行人脸识别，当其人脸识别后，所述警报单元接触警报状态，当人员进入到泵站内，且五分钟内未进行人脸识别时，此时拍摄模块会发现警报指令给中控单元，当工作人员进入到泵站内部时，此时若是出现错误警报的情况，此时可通过工作人员进行反复的人脸识别而消除其警报状态，防止外部人员遮挡脸部位置进入到泵站内而向躲避警报时，此时五分钟内未进行人脸识别时会自动警报，进而提高本系统的安全性。

进一步的，所述历史单元用于储存数据采集单元所采集的数据信息以及图像单元所采集的人脸与图像信息，且历史单元的储存时间为三十天，所述历史单元将超过三十天的数据发送给云端单元进行永久保存，且历史单元内的数据可在任意时间内进行查看，云端单元内的数据需输入正确的密码后方可进行查看，历史单元将数据采集单元与图像单元内所采集的数据进行储存，并且所储存的数据可随时进行查看，因此当泵站出现问题时，此时能够及时进行问题查找，而三十天以上的数据在云端单元内的进行储存，由于云端储存空间较大，因此其可进行永久储存，并且云端单元内所储存的数据均较久，并且数据较多，因此其需要输入密码后才可查看，保证其安全性。

参照图2，一种基于人工智能的二次供水运行数据监控方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1、数据采集单元内的水泵模块采集水泵电机运行时的数据信息并发送给处理单元进行数据处理；

步骤S2、数据处理单元将处理后的数据发送给分析单元进行电力数据D的生成后，在中控单元内计算出运行值X；

步骤S3、中控单元内将运行值X与阈值Y进行对比后，维修指令给维修单元，维修单元到水泵内进行处理；

步骤S4、供水模块采集供水系统的数据信息，并在显示单元内进行显示；

步骤S5、图像单元用于进入泵站内人员的人脸识别，人脸失败时警报单元进行警报；

步骤S6、历史单元用于储存数据采集单元以及图像单元所采集的数据信息，且历史单元内的数据发送给云端单元内进行用于储存。

上述实施例，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或其他任意组合来实现。当使用软件实现时，上述实施例可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。计算机程序产品包括一个或多个计算机指令或计算机程序。在计算机上加载或执行计算机指令或计算机程序时，全部或部分地产生按照本申请实施例的流程或功能。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其他的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其他的形式。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于人工智能的二次供水运行数据监控系统，其特征在于：包括数据采集单元、处理单元、分析单元、中控单元、维修单元、图像单元、显示单元、警报单元、历史单元以及云端单元，所述数据采集单元用于采集二次供水时的运行数据，所述处理单元接收数据采集单元所采集的数据并进行数据处理，所述分析单元计算出电流数据D并发送给中控单元，所述中控单元计算出运行值X，且运行值X的计算公式为中控单元依据运行值X与阈值Y的对比结果控制发送指令给维修单元，维修单元接收指令并进行二次供水系统的维修，所述图像单元用于采集二次供水系统内泵站内部的图像信息并进行人脸识别，人脸识别未通过时，所述警报单元进行警报，所述显示单元用于所采集数据的显示，所述历史单元用于储存数据采集单元以及图像单元所采集的数据信息，且历史单元内的数据发送给云端单元内进行用于储存；

所述数据采集单元包括水泵模块以及供水模块，所述水泵模块采集水泵电机运行时的电流信息、电压信息、频率信息、温度信息以及连续工作时间信息，所述水泵模块将采集到的数据发送给处理单元，所述处理单元接收水泵模块所发送的数据，且所述处理单元接收电流数据并生成电流信息数据DL，接收电压信息并生成电压信息数据DY，接收频率信息并生成频率信息数据PL，接收温度信息并生成温度信息数据WD，接收连续工作时间信息并生成时间信息数据SJ，所述处理单元将电流信息数据DL、电压信息数据DY以及频率信息数据PL发送给分析单元，且所述处理单元将温度信息数据WD以及时间信息数据SJ发送给中控单元。

2.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的二次供水运行数据监控系统，其特征在于：所述分析单元接收电流信息数据DL、电压信息数据DY以及频率信息数据PL，并进行关联处理后计算出电力数据D，且电力数据D的计算公式D＝k1DL+k2DY+k3PL，式中k1、k2、k3均为权重且0≤k1≤1，0≤k2≤1，0≤k3≤1，k1+k2+k3＝1，所述处理单元将电力数据D发送给中控单元。

3.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的二次供水运行数据监控系统，其特征在于：所述中控单元接收处理单元所发送的温度信息数据WD、时间信息数据SJ以及分析单元所发送的电力数据D，进行处理后计算出运行值X，运行值X的计算公式为式中t为水泵电机一天内的标准运行时间，T为电机运行时的标准温度，η为电力数据D与温度信息数据WD之间的相关系数，且具体值可进行调整。

4.根据权利要求3所述的一种基于人工智能的二次供水运行数据监控系统，其特征在于：所述中控单元将运行值X与其内部的阈值Y进行对比，当运行值X大于阈值Y时，此时中控单元发送维修指令给维修单元，维修单元到水泵内进行处理，运行值X小于等于阈值Y时，此时中控单元处于待机状态，所述运行值X在三个小时内持续大于阈值Y时，此时中控单元控制水泵内的电机进行强制关闭，水泵内的电机关闭一个小时后，中控单元恢复其工作状态。

5.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的二次供水运行数据监控系统，其特征在于：所述供水模块采集供水系统的进出水压力、进出水流量、累计流量以及水箱液位信息，且供水模块所采集的信息与水泵模块均发送给显示单元，所述显示单元接收包括数据显示模块以及图像显示模块，所述数据线束模块接收水泵模块以及供水模块的数据信息，并采用数据图表格式进行展示。

6.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的二次供水运行数据监控系统，其特征在于：所述图像单元包括人脸模块以及拍摄模块，所述人脸模块用于进入泵站内人员的人脸数据录入，所述拍摄模块录制泵站内人员图像信息并与采集的人脸数据进行对比，当泵站内出现人脸采集外的人员时，此时拍摄模块发送警报指令给中控单元，中控单元接收警报指令控制警报单元进行警报，警报单元设置在泵站内，其发出警报时，且拍摄模块所拍摄的图像信息在图像显示模块内进行实时显示。

7.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的二次供水运行数据监控系统，其特征在于：所述警报单元进行警报时，此时泵站内的人员可在拍摄模块面前进行人脸识别，当其人脸识别后，所述警报单元接触警报状态，当人员进入到泵站内，且五分钟内未进行人脸识别时，此时拍摄模块会发现警报指令给中控单元。

8.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的二次供水运行数据监控系统，其特征在于：所述历史单元用于储存数据采集单元所采集的数据信息以及图像单元所采集的人脸与图像信息，且历史单元的储存时间为三十天，所述历史单元将超过三十天的数据发送给云端单元进行永久保存，且历史单元内的数据可在任意时间内进行查看，云端单元内的数据需输入正确的密码后方可进行查看。

9.一种基于人工智能的二次供水运行数据监控方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1、数据采集单元内的水泵模块采集水泵电机运行时的数据信息并发送给处理单元进行数据处理；

步骤S2、数据处理单元将处理后的数据发送给分析单元进行电力数据D的生成后，在中控单元内计算出运行值X；

步骤S3、中控单元内将运行值X与阈值Y进行对比后，维修指令给维修单元，维修单元到水泵内进行处理；

步骤S4、供水模块采集供水系统的数据信息，并在显示单元内进行显示；

步骤S5、图像单元用于进入泵站内人员的人脸识别，人脸失败时警报单元进行警报；

步骤S6、历史单元用于储存数据采集单元以及图像单元所采集的数据信息，且历史单元内的数据发送给云端单元内进行用于储存。