CN117156313B - 一种基于物联网的智慧泵房用运行安全检测系统 - Google Patents

一种基于物联网的智慧泵房用运行安全检测系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于物联网的智慧泵房用运行安全检测系统，本发明涉及智慧泵房监测技术领域，现提出如下方案，包括中央数控箱，通过中央数控箱下辖控制的安防实时监测单元、水源实时监测单元、设备实时监测单元，其中，安防实时监测单元、水源实时监测单元、设备实时监测单元中均包括有数据采集柜；本发明的技术方案中，以安防实时监测单元、水源实时监测单元、设备实时监测单元作为主体框架，通过三个单元分别对泵房的安防、水源、设备进行安全监测，通过获取人员闯入，泵房水质、液位、流量，设备运行状态等信息，借助水力建模或是直接传输监测数据到通过无线网络与无线数据传输基站连接的终端上，实现实时管理泵房的效果。

Description

一种基于物联网的智慧泵房用运行安全检测系统
技术领域
本发明涉及智慧泵房监测技术领域，具体涉及一种基于物联网的智慧泵房用运行安全检测系统。
背景技术
智慧泵房是将传统泵站与现代大数据智慧互联的完美融合，系统采用水泵远程监测装置对泵房供水设备的控制参数、水池液位、泵房出水压力和流量进行实时采集，将数据传输到智慧泵房监控系统平台，使自来水公司实时了解现场各个泵站设备的工作情况，从而实现远程实时监控以提高工作及管理效率。
但是由于智慧泵房中的监控系统对于阀门状态、开关状态、水泵运行状态并不能有效的进行监测，所以为了不影响到泵房的供水用水，目前采用最多的是由巡检人员每天对泵房内的水压、阀门状态、开关状态、水泵运行状态等进行检查，遇到异常情况及时维修或上报维修中心，检查的效果受巡检人员的专业能力、责任心等影响较大。
同时，巡检人员在泵房中检查的时间有限，对于不在泵房时的突发时间不能及时发现和处理。在泵房中还有一些日积月累的小问题，且难于被人发现，比如微小的漏水问题等等。针对这些实际应用中的现实问题，本领域技术人员提出一种基于物联网的智慧泵房用运行安全检测系统。
发明内容
针对上述缺陷，本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于物联网的智慧泵房用运行安全检测系统：
包括中央数控箱，通过中央数控箱下辖控制的安防实时监测单元、水源实时监测单元、设备实时监测单元，其中，安防实时监测单元、水源实时监测单元、设备实时监测单元中均包括有数据采集柜；
中央数控箱上行连接有无线数据传输基站，以及通过无线网络与无线数据传输基站连接的终端；
此外，中央数控箱内置EPANET2.0水力建模软件。
在上述一种基于物联网的智慧泵房用运行安全检测系统的技术方案中，优选地，所述安防实时监测单元中包含与数据采集柜连接的红外监测设备、闯入报警灯设备、监控摄像设备。
在上述一种基于物联网的智慧泵房用运行安全检测系统的技术方案中，优选地，所述水源实时监测单元中包含与数据采集柜连接的进出水压力监测设备、泵房液位监测设备、进出水流量监测设备、泵房水质监测设备。
在上述一种基于物联网的智慧泵房用运行安全检测系统的技术方案中，优选地，所述设备实时监测单元中包含与数据采集柜连接的泵站总电流监测设备、泵房总电压监测设备、泵房运行电流检测设备、机组运行状态检测设备、机组停机状态检测设备、机组检修状态检测设备。
在上述一种基于物联网的智慧泵房用运行安全检测系统的技术方案中，优选地，所述数据采集柜主要实现传感器和开关信号的数据采集，并把数据通过无线的方式发送到中央数控箱；数据采集柜中的设备包括空气断路器、模拟量采集设备、开关量采集设备、无线传输终端等；数据采集柜采用220V交流供电；箱体大小以需要组装的设备多少而定；配电箱采用壁挂式方式安装。
在上述一种基于物联网的智慧泵房用运行安全检测系统的技术方案中，优选地，所述EPANET2.0水力建模软件需要静态数据：泵房中节点的坐标、高程、需水量；管道的管径、管长、起点、终点、粗糙系数；水池/水塔/水箱的最大水位、最小水位、初始水位、容积；阀门的类型、设定值；水泵的额定功率、扬程-流量曲线。
在上述一种基于物联网的智慧泵房用运行安全检测系统的技术方案中，优选地，所述水源实时监测单元中具体有如下的监测设备：液位计、水流量传感器、水压传感器、水质传感器。
在上述一种基于物联网的智慧泵房用运行安全检测系统的技术方案中，优选地，所述EPANET2.0水力建模软件中还具有泵房流量转输校核流程：
转输工况下，确定最大转输的发生时间：水泵供水曲线高于管网用水量变化曲线时的交叉节点；
最大转输水量：两条曲线的差值×最高日用水量；
最大转输工况下个节点的需水量：最大转输工况时管网用水量/最高时管网用水量×最高时各节点需水量；
转输工况校核时，将水塔所在节点作为定压节点执行模拟，通过流量计观察该节点最大转输时间、最大转输水量、以及需水量，是否超过在转输工况下的最大转输时间、最大转输水量和需水量；若经校核不能满足要求，应加大从泵站到水塔最短供水路线上管段的直径。
由上述技术方案可知，本发明提供一种基于物联网的智慧泵房用运行安全检测系统与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的技术方案中，以安防实时监测单元、水源实时监测单元、设备实时监测单元作为主体框架，通过三个单元分别对泵房的安防、水源、设备进行安全监测，通过获取人员闯入，泵房水质、液位、流量，设备运行状态等信息，借助水力建模或是直接传输监测数据到通过无线网络与无线数据传输基站连接的终端上，实现实时管理泵房的效果。
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，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做出简单地介绍和说明。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，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为本发明中一种基于物联网的智慧泵房用运行安全检测系统示意图。
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，以下所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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。
为了对本发明的技术方案和实现方式做出更清楚地解释和说明，以下介绍实现本发明技术方案的几个优选的具体实施例。
具体实施例1
参阅附图1所示；
基于物联网的智慧泵房用运行安全检测系统：
本实施例中包括：
中央数控箱，通过中央数控箱下辖控制的安防实时监测单元、水源实时监测单元、设备实时监测单元；
中央数控箱上行连接有无线数据传输基站，以及通过无线网络与无线数据传输基站连接的终端(手机APP、监控电脑)；
此外，中央数控箱内置EPANET2.0水力建模软件。
安防实时监测单元中包含数据采集柜，以及与数据采集柜连接的红外监测设备、闯入报警灯设备、监控摄像设备。
水源实时监测单元中包含数据采集柜，以及与数据采集柜连接的进出水压力监测设备、泵房液位监测设备、进出水流量监测设备、泵房水质监测设备。设备实时监测单元中包含数据采集柜，与数据采集柜连接的泵站总电流监测设备、泵房总电压监测设备、泵房运行电流检测设备、机组运行状态检测设备、机组停机状态检测设备、机组检修状态检测设备。而且，水源实时监测单元中具体有如下的监测设备：液位计、水流量传感器、水压传感器、水质传感器。
数据采集柜主要实现传感器和开关信号的数据采集，并把数据通过无线的方式发送到中央数控箱；数据采集柜中的设备包括空气断路器、模拟量采集设备、开关量采集设备、无线传输终端等；数据采集柜采用220V交流供电；箱体大小以需要组装的设备多少而定；配电箱采用壁挂式方式安装。
EPANET2.0水力建模软件需要静态数据：泵房中节点的坐标、高程、需水量；管道的管径、管长、起点、终点、粗糙系数；水池/水塔/水箱的最大水位、最小水位、初始水位、容积；阀门的类型、设定值；水泵的额定功率、扬程-流量曲线。
所述EPANET2.0水力建模软件中还具有泵房流量转输校核流程：
转输工况下，确定最大转输的发生时间：水泵供水曲线高于管网用水量变化曲线时的交叉节点；
最大转输水量：两条曲线的差值×最高日用水量；
最大转输工况下个节点的需水量：最大转输工况时管网用水量/最高时管网用水量×最高时各节点需水量；
转输工况校核时，将水塔所在节点作为定压节点执行模拟，通过流量计观察该节点最大转输时间、最大转输水量、以及需水量，是否超过在转输工况下的最大转输时间、最大转输水量和需水量；若经校核不能满足要求，应加大从泵站到水塔最短供水路线上管段的直径。
具体实施例2
基于实施例1的基础上；
基于物联网的智慧泵房用运行安全检测系统：
本实施例中包括：
液位监测采用可采用投入式液位传感器或者投入式液位传感器+超声波液位监测双重测量方式，投入式液位传感器采用压力工作原理检测液位数据，通过4-20ma模拟数据或RS485接口方式传输至监控柜主机；超声波液位传感器采用超声波测距方式进行测量，测量生活水池液位距离水池箱顶部的距离，水池总高度减去测量距离获取实际液位数值
水处理泵站一般包含主水泵、备用泵2或者4个水泵，供水自动控制系统可设置多级液位自动控制主水泵和备用泵启停，液位包含低水位，高水位，警戒水位，超高报警水位等四种。在实现生活泵的自动控制前提下，通过设置低水位0.5M或1M和高水位1.5M的报警阈值，实现远程水位报警，主动通知工作人员。
水泵轮换控制自动计算主水泵和备用泵得工作时间，实现水泵自动轮值和互为备用，也可实现注水泵和备用泵的交替启停，保护水泵寿命。通过组态工艺仿真界面展示水泵的启停状态、电流、电压、工作频率等数据，通过数据曲线可随时查询水泵自动工作过程中的历史数据。
通过检测水泵A/B/C三相工作电压数据，当任意一项电压低于保护电压时，水泵无法启动，并主动报警通知工作人员；通过检测水泵A/B/C三相工作电压数据，当任意一项电流超过保护电流时，水泵无法启动，并主动报警通知工作人员；水泵自动工作过程中，由于电压不稳，启动后瞬时电流超过预设保护电流导致正常启动，系统通过检测水泵启动状态及启动状态下的工作电流，实现状态不同步时间隔2s自动重新启动水泵，直至水泵启动，工作电流通步。
由于现场供电等原因，按照水泵的功率参数计算保护电压、报警电流等数据时，系统预设参数与水泵实际工作运行过程中的电压、电流等数据仍然有一定的差异，所以水泵控制系统的初次运行过程中可能会出现预设电压、电流等参数的异常报警。当出现水泵异常报警、异常启动、泵房溢出等故障情况时，通过聚英云平台的数据记录，历史曲线等功能实现对故障情况的追溯分析，以修正改进水泵自动运行的工艺参数，确保不会出现二次同类故障。
本发明的使用方法(工作过程)如下：
实时从各远程站采集泵站数据，如出水流量、出水压力、累计出水流量、水质、液位、三箱电流、三相电压等，确保数据的实时性、可靠性、准确性、完整性。采集数据后会对已测数据进行规范性的整理并存入历史数据库中实现对在线监控和调度业务的有力支撑。
现场监测泵房状态信息、出水流量信息、压力信息以及各个泵房的运行实况，为生产运营人员提供全面、生动、具体的泵房实况信息服务。并能做到安防管理，对接泵房视频信息，实时显示泵房情况，一旦出现终端箱门打开，断电，设备运行异常等情况能自动将报警传输给监控中心。
实时监测水泵及泵房周边环境状况，支持红外监测、闯入报警灯报警，对接视频监控，当有异常情况发生，系统自动报警，且报警信息如照片、视频将自动传入数据库中方便历史查取。管理人员可根据建设数值，通过控制端远程对水泵进行启停控制。并且管理人员可设定限定数值实现泵房的自动化管理，如设定时间，自动开启、关闭水泵；设定监测水位上下限，当监测水位到达上限时，系统自动关停取水泵、电磁阀；当监测水位到达下限时，系统自动开启电磁阀、取水泵等。
实时监测设备运行情况，如泵站总电流、电压，记住运行电流、电动机轴温度、机组运行、停机、检修状态等。做到直观展示各泵房运行情况，数据一目了然。系统还能根据所测数据轮换水泵启动顺序，延长设备使用寿命。对所检测的历史数据进行综合查询，所查询数据可通过曲线图、树状图、报表等多种不同的方式形象展现，数据可进行横向或者纵向比较让管理人员更好了解发展趋势。且系统能智慧分析所采集数据，计算水泵能效，提出设备改型参考建议。
最后，还需要说明的是，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
本发明并不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于物联网的智慧泵房用运行安全检测系统，其特征在于：
包括中央数控箱，通过中央数控箱下辖控制的安防实时监测单元、水源实时监测单元、设备实时监测单元，其中，安防实时监测单元、水源实时监测单元、设备实时监测单元中均包括有数据采集柜；所述水源实时监测单元中包含与数据采集柜连接的进出水压力监测设备、泵房液位监测设备、进出水流量监测设备、泵房水质监测设备；
中央数控箱上行连接有无线数据传输基站，以及通过无线网络与无线数据传输基站连接的终端；
此外，中央数控箱内置EPANET2.0水力建模软件，所述EPANET2.0水力建模软件中还具有泵房流量转输校核流程：
转输工况下，确定最大转输的发生时间：水泵供水曲线高于管网用水量变化曲线时的交叉节点；
最大转输水量：两条曲线的差值×最高日用水量；
最大转输工况下个节点的需水量：最大转输工况时管网用水量/最高时管网用水量×最高时各节点需水量；
转输工况校核时，将水塔所在节点作为定压节点执行模拟，通过流量计观察该节点最大转输时间、最大转输水量、以及需水量，是否超过在转输工况下的最大转输时间、最大转输水量和需水量；若经校核不能满足要求，应加大从泵站到水塔最短供水路线上管段的直径。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智慧泵房用运行安全检测系统，其特征在于，所述安防实时监测单元中包含与数据采集柜连接的红外监测设备、闯入报警灯设备、监控摄像设备。
3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智慧泵房用运行安全检测系统，其特征在于，所述设备实时监测单元中包含与数据采集柜连接的泵站总电流监测设备、泵房总电压监测设备、泵房运行电流检测设备、机组运行状态检测设备、机组停机状态检测设备、机组检修状态检测设备。
4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智慧泵房用运行安全检测系统，其特征在于，所述数据采集柜主要实现传感器和开关信号的数据采集，并把数据通过无线的方式发送到中央数控箱；数据采集柜中的设备包括空气断路器、模拟量采集设备、开关量采集设备和无线传输终端；数据采集柜采用220V交流供电；配电箱采用壁挂式方式安装。
5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智慧泵房用运行安全检测系统，其特征在于，所述EPANET2.0水力建模软件需要静态数据：泵房中节点的坐标、高程、需水量；管道的管径、管长、起点、终点、粗糙系数；水池/水塔/水箱的最大水位、最小水位、初始水位、容积；阀门的类型、设定值；水泵的额定功率、扬程-流量曲线。
6.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智慧泵房用运行安全检测系统，其特征在于，所述水源实时监测单元中具体有如下的监测设备：液位计、水流量传感器、水压传感器、水质传感器。
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