CN210106133U - 一体化智能水泵控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于水电水利自动化技术领域，具体涉及一体化智能水泵控制系统。本实用新型包括：包括水泵系统、电气控制设备、传输设备和后台监控设备。本实用新型的有益效果是：将现代电气控制、过程自动化测控、红外安防系统、视频监控、智能操控等当今新技术融合一体，利用以太网、4G通信技术实现远程操控；通过手机APP或者远程电脑可实现：开停机、监控、报警、历史数据记录和统计分析，实现泵站无人值守，本实用新型实例研究应用具有重要的实践指导意义。

Description

一体化智能水泵控制系统

技术领域

本实用新型属于水电水利自动化技术领域，具体涉及一种一体化智能水泵控制系统。

背景技术

在水利应用系统中，生产自动化场合和水利系统中，存在着大量的风机、水泵、出于成本考虑，普遍使用按钮、热继电器等作为控制保护元件。热继电器本身存在设计缺陷、重复性差、可靠性低，存在保护隐患，且传统的水泵控制方式存在控制线路复杂，功能单一、后期维护困难等缺陷。因此传统水泵控制明显无法满足信息化和智能化的要求。随着物联网技术的发展、测量保护技术的成熟，以及手机智能化管理的越来越普及，传统的水泵控制也急需改变。

发明人在研究过程中发现：通过增加PLC控制技术来解决现场人工控制的缺陷，传统水泵通过普通开关断路器进行控制，因为水泵系统功率大、并且安装现场环境恶劣，人工手动控制有一定的危险性和很大的不方便性。同时增加了物联网技术，可以实现对水泵的远程控制。

为了解决以上技术问题，经过研究提出了一种一体化智能水泵控制系统应用方案，并讨论了其实现方法。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一体化智能水泵控制系统，实现新型模块一体化，在保证传统泵站功能的前提下，将现代电气控制、过程自动化测控、超声波计量、红外安防系统、视频监控、智能操控等当今新技术融合一体，利用以太网、4G通信技术实现远程操控，通过智能终端可实现：开停机、监控、报警、历史数据记录和统计分析，实现泵站无人值守。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一体化智能水泵控制系统，包括水泵系统、电气控制设备、传输设备和后台监控设备；

所述电气控制设备包括数据采集设备、PLC控制器和继电器，数据采集设备用于对所述水泵系统的数据进行采集并通过传输设备发送给后台监控设备，PLC控制器用于对所述水泵系统的电气元件控制以实现对所述水泵系统的控制，继电器用于对所述水泵系统中水泵的启停进行直接、安全的控制；

所述传输设备包括串口服务器和4G通讯服务器，串口服务器用于将电气控制设备发送的信号汇集并进行转换处理，连接网络进行数据通信，4G通讯服务器通过4G通信技术将串口服务器汇集处理的数据发送给后台监控设备；

所述后台监控设备包括后台监控服务器和智能终端，后台监控服务器将电气控制设备的各种数据进行管理，同时通过传输设备对电气控制设备进行控制，以实现对所述水泵系统的控制；智能终端与后台监控服务器通过有线和/或无线相连，用于对所述水泵系统的数据进行监控和控制。

进一步地，所述电气控制设备还包括断路器，用于当电气元件过电流、过电压时控制水泵系统的关闭。

进一步地，所述数据采集设备包括环境温度湿度采集器、三相电能表采集器、液位传感器、管道压力传感器以及人体感应探测仪。

进一步地，所述后台监控服务器包括数据库管理系统，用于对所述电气控制设备发送的数据进行记载和分析，当数据发生异常时产生报警信号。

进一步地，所述智能终端为手机、平板电脑、笔记本中的一种或多种。

本实用新型的有益效果是：

1、对于自然条件恶劣、农村水利站，对水泵系统安全稳定运行和日常维护带来极大挑战，通过本实用新型的一体化智能水泵控制系统方案解决了这些地区泵站的管理维护问题；

2、具有优越的经济性：本实用新型可以大大的减少了人力成本，实现无人值守的管理；

3、良好的可靠性：本实用新型在使用过程中安全可靠，并能够及时的发现现场问题；

4、应用前景：目前一体化智能水泵控制系统在我国水利系统建设中得到了极大的发展，并逐渐推广应用，本实用新型实例研究应用具有重要的实践指导意义。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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为本实用新型电气控制的工作原理图；

图2为本实用新型PLC控制的工作原理图；

图3为本实用新型PLC控制的工作原理图；

图4为本实用新型的网络连接示意图；

图5为本实用新型的结构示意图；

附图标记：

KM1-主接触器；

JL-马达保护器；

PSD-避雷器；

KA-中间继电器；

M-主水泵；

SA-本地/远程开关；

SB1-水泵启动按钮；

SB2-水泵停止按钮；

HW-人体感应探测仪。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请中，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实用新型中的具体含义。

一种一体化智能水泵控制系统，包括水泵系统、电气控制设备、传输设备和后台监控设备；

所述电气控制设备包括PLC控制器和继电器以及断路器，所述PLC控制器用于智能化控制电气元件，通过软件编程自动对水泵系统的电气元件控制以实现对整个水泵系统的控制，所述继电器用于对水泵的启停进行直接、安全的控制；

所述传输设备包括串口服务器、4G通讯服务器，所述串口服务器用于将各种电气控制设备的信号汇集，如环境温度湿度采集器、三相电能表采集器、液位传感器、管道压力传感器等信号汇集，并转换成统一的规约上传。所述4G通讯服务器通过4G通信技术将所采集的数据连接互联网，可以通过互联网访问采集的数据以及控制水泵系统。

所述后台监控设备包括后台监控服务器、智能终端，所述后台监控服务器将所有水泵系统中的采集数据、PLC控制器等各种数据进行管理，同时可以通过互联网技术对水泵系统中的PLC进行控制，以实现对水泵的控制。所述后台控制服务器中包含数据库管理，可以对数据进行记载和分析，当数据发生异常时可以产生报警信号。智能终端可以是手机、平板电脑或笔记本，手机APP是在智能手机中安装软件，通过APP软件实现对一体化泵站数据的监控和控制，真正的实现泵站无人值守。平板电脑或笔记本的APP与手机APP原理类似。

如图1所示，这是水泵控制系统中的电气控制原理图，本实用新型实例中采用水泵直接启动的方式，这个根据现场水泵功率的大小来选择水泵启动方式，可以有直接启动、星三角启动、自耦降压启动、变频器启动等多种启动方式。实例中接入交流380V电源，给设备供电电源和照明电源通过变压器转换来提供。同时系统中做好浪涌保护、避雷器保护、水泵马达保护。通过SA开关切换本地/远程控制选择，当SA打到“本地”时，可以通过机柜面板按钮对水泵系统进行控制，当SA打到“远程”时，由PLC自动控制。控制柜中设置温湿度采集器，通过对温湿度的采集，由PLC对机柜中风扇和加热器进行控制。

如图2所示，这是本实例中的PLC控制器的输入信号部分，当中间继电器KA8有电时，说明管道电动阀开到位信号输入，PLC控制器接受到此信号时方可对水泵进行启动控制，否则无法启动水泵。在泵站的多个角落安装有人体感应探测仪HW，当有人体多次接触泵站时，现场蜂鸣器会发出报警信号，警示灯亮。

如图3所示，这是实例中的PLC控制器的输出信号部分，PLC控制器发出命令时给相应的中间继电器动作信号，从而实现控制。如KA6中间继电器线圈得电后，电动阀开启。

如图4所示，这是一种一体化智能水泵控制系统的网络连接图。水泵控制系统中包含有网络视频监控系统，照明系统、环境监测系统、人体感应探测系统等。其中四信网关将所有的数据连接至互联网，这就是运用4G通讯技术实现无线网络功能，不仅避免了网络布线，还将更加可靠、稳定。

如图5所示，这是一种一体化智能水泵控制系统的整体网络拓扑结构示意图。最核心技术的是数据处理层，它通过4G网络接收到前端的数据，包含水位、流量、水泵状态、视频信号、红外安防系统等数据。然后进行处理、判断并可以进行远程操作，并可以通过后台系统在手机上用APP进行操作，实现APP和后台系统同样的功能。

前端设备包含水泵、摄像机、电力仪表、传感器、PLC控制器、网络传输设备等、这些数据采集后通过集中处理给网络传输设备模块，然后传输给后台管理系统。

手机APP管理软件可以在Android和IOS系统中安装，由后台系统分配相应的用户登录，并可以在后台系统中设置访问权限，根据不同的用户权限，使用者做出相应的操作。在APP中还能给用户推送现场的数据报警信息，及时的提醒用户，保证现场的安全、可靠。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一体化智能水泵控制系统，其特征在于：包括水泵系统、电气控制设备、传输设备和后台监控设备；

所述电气控制设备包括数据采集设备、PLC控制器和继电器，数据采集设备用于对所述水泵系统的数据进行采集并通过传输设备发送给后台监控设备，PLC控制器用于对所述水泵系统的电气元件控制以实现对所述水泵系统的控制，继电器用于对所述水泵系统中水泵的启停进行直接、安全的控制；

所述传输设备包括串口服务器和4G通讯服务器，串口服务器用于将电气控制设备发送的信号汇集并进行转换处理，连接网络进行数据通信，4G通讯服务器通过4G通信技术将串口服务器汇集处理的数据发送给后台监控设备；

所述后台监控设备包括后台监控服务器和智能终端，后台监控服务器将电气控制设备的数据进行管理，同时通过传输设备对电气控制设备进行控制，以实现对所述水泵系统的控制；智能终端与后台监控服务器通过有线和/或无线相连，用于对所述水泵系统的数据进行监控和控制。

2.根据权利要求1所述的一体化智能水泵控制系统，其特征在于：所述电气控制设备还包括断路器，用于当电气元件过电流、过电压时控制水泵系统的关闭。

3.根据权利要求2所述的一体化智能水泵控制系统，其特征在于：所述数据采集设备包括环境温度湿度采集器、三相电能表采集器、液位传感器、管道压力传感器以及人体感应探测仪。

4.根据权利要求2或3任一项所述的一体化智能水泵控制系统，其特征在于：所述后台监控服务器包括数据库管理系统，用于对所述电气控制设备发送的数据进行记载和分析，当数据发生异常时产生报警信号。

5.根据权利要求4所述的一体化智能水泵控制系统，其特征在于：所述智能终端为手机、平板电脑、笔记本中的一种或多种。

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