CN217655545U

CN217655545U - 一种3d可视化呈现及控制的智慧水厂

Info

Publication number: CN217655545U
Application number: CN202221186611.6U
Authority: CN
Inventors: 束云
Original assignee: Shanghai Keating Communication Technology Co ltd
Current assignee: Shanghai Keating Communication Technology Co ltd
Priority date: 2022-05-09
Filing date: 2022-05-09
Publication date: 2022-10-25
Anticipated expiration: 2032-05-09

Abstract

本实用新型公开了一种3D可视化呈现及控制的智慧水厂，属于供水技术领域。包括数据接口服务终端、数据储存设备、管理主机、水厂运营主机、移动设备、先进控制系统、数据采集模块以及执行机构；所述数据接口服务终端采用IoT设备，所述水厂运营主机采用基于BIM技术的Web端平台；所述执行机构包括采集流量计、压力计、水质分析仪、智能阀门、泵组、风机、加药装置以及视频设备。通过本实用新型，IoT设备、基于BIM技术的Web端平台、数据储存设备、管理主机、数据采集模块、先进控制系统以及执行机构等现代信息化技术进行深度融合，以提高水厂的运行效率和管理水平，对水厂的厂区建筑、设备等进行信息化、智能化管理。

Description

一种3D可视化呈现及控制的智慧水厂

技术领域

本实用新型涉及一种3D可视化呈现及控制的智慧水厂，属于供水技术领域。

背景技术

目前，现有的智慧水厂总体可分为四个系统，即传感器子系统、数据传输子系统、监控中心子系统和辅助支持子系统，其中，(1)传感器子系统：由布置在监测区域的GNSS专感器，库水位监测传感器，一体化气象站，视频组成，主要作用是采集表位位移监测点的三维坐标数据，主要传感器采用后安装方式；(2)数据传输子系统：传感器与控制中心通讯采用有线或无线的通讯方式，根据项目现场的实际情况，本次监测采用GPRS模块进行数据传输；(3)数据处理与控制子系统：由布置在监控中心的小型机系统、服务器系统及软件系统组成；(4)辅助支持系统：包括外场机柜、外场机箱、配电及UPS、防雷和远程电子监控等子系统。

而上述的智慧水厂具备以下技术缺陷：

(1)系统梳理管理规划及业务需求的能力

整体智慧水库的系统管理和业务规划；需要资深的业务和技术专家；缺乏跨专业业务整合专家；智慧水厂传统供应商不具备全面的业务理解能力；

(2)复杂的技术攻关及跨专业整合能力

技术本身专业跨度大；物联网、通信、计算机、信息各专业技术不断快速迭代；智慧水库传统供应商和水务企业在ICOT领域专业人才稀缺；

(3)原信息系统成为业务迭代掣肘

原信息系统从架构上难以支持灵活的迭代升级；普遍缺乏大数据治理，仅注重单一业务条块的信息化建设；信息和数据孤岛现象，无法让数据为业务服务；

(4)系统性工程的挑战

众多软件、硬件、网络及安全等各不同服务供应商技术协调的压力；内部针对智慧水厂体系化工程项目的运维支撑能力待提升。

因此，亟需一种集云计算、大数据和GIS地理信息、物联网技术、BIM技术对厂区建筑、设备等进行信息化、智能化管理的智慧水厂，解决上述技术问题。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种3D可视化呈现及控制的智慧水厂，能够对水厂的厂区建筑、设备等进行信息化、智能化管理。

本实用新型所要解决的技术问题采取以下技术方案来实现：

一种3D可视化呈现及控制的智慧水厂，包括数据接口服务终端、数据储存设备、管理主机、水厂运营主机、移动设备、先进控制系统、数据采集模块以及执行机构；

所述数据储存设备、管理主机、水厂运营主机、移动设备、先进控制系统、数据采集模块分别与数据接口服务终端电性连接；

所述数据接口服务终端采用IoT设备，所述水厂运营主机采用基于BIM技术的Web端平台；

所述数据储存设备采用数据储存器，所述移动设备包括巡检管理模块一、运行监控模块以及视频服务模块。

所述执行机构包括采集流量计、压力计、水质分析仪、智能阀门、泵组、风机、加药装置以及视频设备，所述执行机构分别与数据采集模块以及先进控制系统电性连接，其中，流量计用于检测出水进水的流量；

压力计用于检测水压；

水质分析仪用于分析水中各成分含量，并把分析的数据上报至数据采集模块；

智能阀门用于控制水流开关，并可以进行远程控制；

泵组用于控制水压，并可以通过远程控制进行智能调节；

风机用于促进加速气流运行，并且可以通过控制系统模块进行远程控制运行；

加药装置用于在水处理过程中向自来水中加药；

视频设备用于对自来水各处画面进行拍摄处理；

先进控制系统模块用于接收各模块发送过来的控制信号，并对流量计、压力计、水质分析仪、智能阀门、泵组、风机、加药装置以及视频设备进行控制；

数据采集模块用于采集流量计、压力计、水质分析仪、智能阀门、泵组、风机、加药装置、视频设备的设备数据，并通过数据接口服务终端存入数据储存设备；

数据储存设备用于存储包括从流量计、压力计、水质分析仪、智能阀门、泵组、风机、加药装置、视频设备进行采集数据，采集的数据包括各设备的资产数据，生产运行数据，安防数据，报警数据等。

作为优选实例，所述管理主机包括水质管理模块、应急管理模块、能耗管理模块、安防管理模块以及巡检管理模块二，其中，所述水质管理模块用于管理检测水质变化并对水质分析结果进行综合分析；

所述应急管理模块用于检测并管理异常数据并对阀门、泵组、风机进行远程应急控制；

所述能耗管理模块用于检测系统中各设备，包括水质分析仪、阀门、泵组以及风机的能耗情况，并对设备的使用进行管理；

所述安防管理模块用于对视频设备拍摄的画面进行接收，同时对异常情况进行视频监控；

所述巡检管理模块，通过VR数学巡游的结果进行记录并形成巡检报告。

作为优选实例，所述先进控制系统采用APC控制系统。

本实用新型的有益效果是：

通过本实用新型，提供一种3D可视化呈现及控制的智慧水厂，通过IoT设备、基于BIM技术的Web端平台、数据储存设备、管理主机、数据采集模块、先进控制系统以及执行机构等现代信息化技术进行深度融合，以提高水厂的运行效率和管理水平，围绕智慧水厂管控一体化，集云计算、大数据和GIS地理信息、物联网技术、BIM技术对水厂的厂区建筑、设备等进行信息化、智能化管理。

附图说明

图1为本实用新型中智慧水厂的总体组成结构示意框图；

图2为本实用新型中移动设备的组成结构示意框图；

图3为本实用新型中管理主机的组成结构示意框图。

图中：1、数据接口服务终端；2、数据储存设备；3、管理主机；4、水厂运营主机；5、移动设备；6、先进控制系统；7、数据采集模块；8、执行机构；31、水质管理模块；32、应急管理模块；33、能耗管理模块；34、安防管理模块；35、巡检管理模块二；51、巡检管理模块一；52、运行监控模块；53、视频服务模块；81、流量计；82、压力计；83、水质分析仪；84、智能阀门；85、泵组；86、风机；87、加药装置；88、视频设备。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示及实施例，进一步阐述本实用新型。

实施例：

如图1-图3所示，本实用新型实施例提供了一种3D可视化呈现及控制的智慧水厂，它包括数据接口服务终端1、数据储存设备2、管理主机3、水厂运营主机4、移动设备5、先进控制系统6、数据采集模块7以及执行机构8。

数据储存设备2、管理主机3、水厂运营主机4、移动设备5、先进控制系统6、数据采集模块7分别与数据接口服务终端1电性连接。

其中，数据接口服务终端1采用IoT设备，水厂运营主机4采用基于BIM技术的Web端平台。

数据储存设备2采用数据储存器，移动设备5包括巡检管理模块一51、运行监控模块52以及视频服务模块53。

先进控制系统6采用APC控制系统，先进过程控制(APC)是对那些不同于常规单回路控制，并具有比常规PID控制更好的控制效果的控制策略的统称，而非专指某种计算机控制算法。

执行机构8包括采集流量计81、压力计82、水质分析仪83、智能阀门84、泵组85、风机86、加药装置87以及视频设备88，执行机构8分别与数据采集模块7以及先进控制系统6电性连接，其中，流量计81用于检测出水进水的流量；

压力计82用于检测水压；

水质分析仪83用于分析水中各成分含量，并把分析的数据上报至数据采集模块7；

智能阀门84用于控制水流开关，并可以进行远程控制；

泵组85用于控制水压，并可以通过远程控制进行智能调节；

风机86用于促进加速气流运行，并且可以通过控制系统模块进行远程控制运行；

加药装置87用于在水处理过程中向自来水中加药；

视频设备88用于对自来水各处画面进行拍摄处理；

先进控制系统6模块用于接收各模块发送过来的控制信号，并对流量计81、压力计82、水质分析仪83、智能阀门84、泵组85、风机86、加药装置87以及视频设备88进行控制；

数据采集模块7用于采集流量计81、压力计82、水质分析仪83、智能阀门84、泵组85、风机86、加药装置87、视频设备88的设备数据，并通过数据接口服务终端1存入数据储存设备2；

数据储存设备2用于存储包括从流量计81、压力计82、水质分析仪83、智能阀门84、泵组85、风机86、加药装置87、视频设备88进行采集数据，采集的数据包括各设备的资产数据，生产运行数据，安防数据，报警数据等。

管理主机3包括水质管理模块31、应急管理模块32、能耗管理模块33、安防管理模块34以及巡检管理模块二35，其中，水质管理模块31用于管理检测水质变化并对水质分析结果进行综合分析；

应急管理模块32用于检测并管理异常数据并对阀门、泵组85、风机86进行远程应急控制；

能耗管理模块33用于检测系统中各设备，包括水质分析仪83、阀门、泵组85以及风机86的能耗情况，并对设备的使用进行管理；

安防管理模块34用于对视频设备88拍摄的画面进行接收，同时对异常情况进行视频监控；

巡检管理模块，通过VR数学巡游的结果进行记录并形成巡检报告。

工作原理：

本实用新型智慧水厂系统通过IoT设备、基于BIM技术的Web端平台、数据储存设备2、管理主机3、数据采集模块7、先进控制系统6以及执行机构8等现代信息化技术进行深度融合，以提高水厂的运行效率和管理水平。该系统围绕智慧水厂管控一体化战略发展目标，集云计算、大数据和GIS地理信息、物联网技术、BIM技术对厂区建筑、设备等进行信息化、智能化管理。

通过Iot设备采集到的数据，在Web端进行联动展示。

在Web端基于BIM的轻量化管理平台。基于HTML/WebGL等技术的BIM模型轻量化Web浏览方案，不予要下载任何安装任何插件即可以在Web端浏览和显示复杂的三维模型。

基于BIM的3D巡检功能。BIM平台的展示效果可以做到多用户异地共享运维数据的功能。通过引入BIM轻量化平台进行二次开发，可构件信息共享以及可视化操作平台，通过该平台将建筑运营的维护管理的所需要的信息与模型整合在一起，从而可以直观的了解及管理运维对象，实现运营维护的可视化管理。利用BIM可视化技术，管理人员可以更加直观地发现和解决问题，而传统的运维方式，除了依靠专业知识和自身经验才能解读，也需要自行想象与感受建筑空间的实际状况，导致问题不能及时定位和解决。

基于BIM的可视化培训模拟功能。由于BIM模型通过数字化信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息，所以利用BIM三维可视化的特性，动态展示技术，可以更加真实的模型水厂的设备在开关情况下不同的运行状态，相互的影响控制关系。基于三维轻量化平台可视化模拟功能，可以做到让管理人员在不影响水厂设备运行的状态下，虚拟的为员工进行水工艺流程的培训和训练管理人员在紧急情况下的应变能力。

基于BIM的设施联动和运维功能。在水厂紧急情况下，管理人员不仅要在灾害发生后制定合理的维护方案，还需要对危险源进行追溯以此来不断完善日常运维计划。基于三维轻量化平台将水厂的监测管理系统与BIM数据可相结合，从模型上直观的展示各控制系统的数据，将所有资产和监测信息都可视化。在水厂的运作工程中，可以随时查看数据，在水厂设备发生异常时，系统也可以自动监测并且报警，通过交互界面引导工作人员去开展水厂的维护工作。

以上文字描述和显示了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本领域的技术人员应当了解，本实用新型不被上述实施例的限制，在不脱离本实用新型核心内容和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本实用新型要求保护的范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种3D可视化呈现及控制的智慧水厂，其特征在于，包括数据接口服务终端(1)、数据储存设备(2)、管理主机(3)、水厂运营主机(4)、移动设备(5)、先进控制系统(6)、数据采集模块(7)以及执行机构(8)；

所述数据储存设备(2)、管理主机(3)、水厂运营主机(4)、移动设备(5)、先进控制系统(6)、数据采集模块(7)分别与数据接口服务终端(1)电性连接；

所述数据接口服务终端(1)采用IoT设备，所述水厂运营主机(4)采用基于BIM技术的Web端平台；

所述数据储存设备(2)采用数据储存器，所述移动设备(5)包括巡检管理模块一(51)、运行监控模块(52)以及视频服务模块(53)；

所述执行机构(8)包括采集流量计(81)、压力计(82)、水质分析仪(83)、智能阀门(84)、泵组(85)、风机(86)、加药装置(87)以及视频设备(88)，所述执行机构(8)分别与数据采集模块(7)以及先进控制系统(6)电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种3D可视化呈现及控制的智慧水厂，其特征在于，所述管理主机(3)包括水质管理模块(31)、应急管理模块(32)、能耗管理模块(33)、安防管理模块(34)以及巡检管理模块二(35)。

3.根据权利要求1所述的一种3D可视化呈现及控制的智慧水厂，其特征在于，所述先进控制系统(6)采用APC控制系统。