一种水电厂流量在线监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种水电厂流量在线监测系统，属于计算机应用技术领域。本发明专利技术通过系统拓扑、库容检测和曲线数字化这三个步骤来实现水电厂流量在线监测。本发明专利技术的水电厂流量在线监测系统以经典的水力模型、流体理论为依据，以实际的水电厂工程经验为基础，在前沿的大数据技术构架下开发应用，具有：投资规模小、数据解算精度高、软硬件系统稳定，平台开放可扩张的优点。本发明专利技术在线监测系统是水资源规划和应用的核心和基石，也是水资源管理低成本、高效率的技术手段，可作为水电厂或各级水务、气象、环保、应急、安全等部门管理的基础模块。

【技术实现步骤摘要】
一种水电厂流量在线监测系统
本专利技术属于计算机应用
，具体涉及一种水电厂流量在线监测系统。
技术介绍
水是人类最宝贵的资源，在进行水资源的规划和利用时，应处理好需要与可能、近期与远景、除害与兴利、整体与局部、干流与支流、上游与下游、滞蓄与排洪、大型与中小型，、以及资源利用与保护等方面的关系；应贯彻综合利用原则。调查研究防洪、发电、灌溉、航运、过木、供水、渔业、旅游、环境保护等有关部门的现状和要求,分清主次,合理安排；应重视基本资料，掌握地质、地形、水文、气象、泥沙等自然条件，了解地区经济特点及发展趋势、用电和其他综合利用要求、水库环境本底情况等基本依据。经现有文献检索发现，中国专利公开号CN106375160A，公开日2017年02月01日的专利申请公开了流量监测系统及流量监测方法，该专利文献虽然能够获取同一会话流的完整的流量，但是其各测点均有产生故障的可能，投资规模较大，稳定性受很多限制，测点分散，功能单一，在复杂流态时，精度较差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种故障小，投资规模小，稳定性强，适应不同流态，解算数据精准的水电厂流量在线监测系统。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一种水电厂流量在线监测系统，包括如下步骤：1)系统拓扑：基于实时应用管控单元，其配置为与所述应用管控周围的计算机、手机APP以及其他单元的应用交互，利用电站以及互联网进行实时监控；2)库容检测：按照特定规律设计水库断面曲线，确定水库水位与库容之间的关系。其中引用水流量是通过对水电站上、下游水位以及水轮发电机组有功功率测量，并利用水轮机综合特性曲线推算水轮机效率，来进行功率定计算。3)曲线数字化：利用模型综合特性曲线生成的水轮机运转曲线，该曲线包含出力N、水头H及效率ζ1，并进行三维曲面拟合生成可计算的三维曲面函数，然后采用“GNUScientificLibrary”C语言类库和Matlab的“curvefittingtool”，进行交互计算拟合，得出水轮机水头、出力和机组效率的实验数点集的函数关系。进一步地，所述步骤1)中其他单元包括检测中心、水务部门、环保部门、其他部门以及其他用户。进一步地，所述步骤1)中在系统拓扑测站采用modbus串行通讯协议直接读取测量仪表测量数据，采集后的数据通过有线或无线的方式，上报至数据采集服务器，由部署在服务端的相关计算模块，对数据进行校验、清洗、解算后得到有效测量值，并将测量值根据规定的格式进行存储发布。进一步地，所述系统拓扑分离出单站网络拓扑，所述单站网络拓扑子站自动采集数据计算实时流量，并可在管控平台将数据远程读出，每日按设定时间将流量监测信息向平台发送。进一步地，所述自动采集数据包括数据采集、数据存储、数据传输和发送控制机制。本专利技术的有益效果是：1)本专利技术采用先进的传感、测量技术自动获得水利系统的状态信息，以信息共享网络化、数据应用智能化为特征，提高水资源利用率，保障水利系统运行安全、生态环境和谐发展。2)本专利技术的水电厂流量在线监测系统以经典的水力模型、流体理论为依据，以实际的水电厂工程经验为基础，在前沿的大数据技术构架下开发应用，具有：投资规模小、数据解算精度高、软硬件系统稳定，平台开放可扩张的优点。3)本专利技术在线监测系统是水资源规划和应用的核心和基石，也是水资源管理低成本、高效率的技术手段，可作为水电厂或各级水务、气象、环保、应急、安全等部门管理的基础模块。附图说明图1为本专利技术水电厂流量在线监测系统拓扑示意图。图2为本专利技术水情数据采集与处理流程。图3为本专利技术单站网络拓扑示意图。图4为本专利技术水电厂流量系统模型示意图。图5为本专利技术机组综合特性曲线。图6为本专利技术混流式水轮机示意图。图7为本专利技术水轮机实验曲线数字化流程。图8为本专利技术水电厂流量在线监测系统的函数图像图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。实施例1：一种水电厂流量在线监测系统，包括如下步骤：1)系统拓扑：基于实时应用管控单元，其配置为与所述应用管控周围的计算机、手机APP以及其他单元的应用交互，利用电站以及互联网进行实时监控；所述其他单元包括检测中心、水务部门、环保部门、其他部门以及其他用户。所述系统拓扑测站采用modbus串行通讯协议直接读取测量仪表测量数据，采集后的数据通过有线或无线的方式，上报至数据采集服务器，所述自动采集数据包括数据采集、数据存储、数据传输和发送控制机制，所述水电厂流量在线监测系统拓扑如图1所示。由部署在服务端的相关计算模块，对数据进行校验、清洗、解算后得到有效测量值，并将测量值根据规定的格式进行存储发布。其测站数据采集与处理流程如图2所示。所述系统拓扑分离出单站网络拓扑，所述单站网络拓扑子站自动采集数据计算实时流量，并可在管控平台将数据远程读出，每日按设定时间将流量监测信息向平台发送，所述单站网络拓扑示意图如图3所示。该系统的工作原理为：子站各传感器将采集到的水位、开度、出力等数据通过子站综合自动化系统经电力系统专用横向单向隔离装置后上传平台数据库，平台部署《水电站流量系统》，进行来流和下泄的总流量和各分项流量的计算，形成各种服务，并将实时数据写入流量监测数据库。测站采用modbus串行通讯协议直接读取测量仪表测量数据，其数据格式有IEEE754浮点型和16进制数两种。其中河道测量精度满足GB5017-2010《河流流量监测规范》规定的三类精度以上(即误差范围<12％)。子站的各部分功能分别为：数据采集：水位、单机出力、冲砂闸泄洪闸开度、生态流量，数据采集周期可以根据需要进行设置。数据存储：可将实时流量写入采集设备的自记内存中，所存储的数据带时标(年月日时分)。当设备掉电后，保证数据不丢失。数据传输：数据进行定时传输，数据传输周期可以根据需要进行设置。子站采集设备需具有现场和远程成块读取的功能。发送控制机制：每个子站流量都要有独立的数据发送机制，重要数据可以设置成较高的发送密度，非重要数据可以设置成较低的发送密度。平台能够自动接收分布在全流域范围内各断面子站定时发送来流量实时数据。读取实时数据和自记数据，自动补齐数据库中的数据。系统实时数据能自动写入自动监测系统信息数据库和用户指定格式的数据库，并通过互联网和移动终端提供给电站运行管理人员、环保部门和水务管理部门等。系统数据中心具有数据存储、统计、报表显示及打印和过程分析功能，如动态流量柱状图、过程线等。平台能够对子站的数据采集周期及阈值进行远程自动配置，对监测终端进行自动校时。2)库容检测：按照特定规律设计水库断面曲线，确定水库水位与库容之间的关系。其中引用水流量是通过对水电站上、下游水位以及水轮发电机组有功功率测量，并利本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水电厂流量在线监测系统，其特征在于包括如下步骤：/n1）系统拓扑：基于实时应用管控单元，其配置为与所述应用管控周围的计算机、手机APP以及其他单元的应用交互，利用电站以及互联网进行实时监控；/n2）库容检测：按照特定规律设计水库断面曲线，确定水库水位与库容之间的关系，其中引用水流量是通过对水电站上、下游水位以及水轮发电机组有功功率测量，并利用水轮机综合特性曲线推算水轮机效率，来进行功率定计算；/n3）曲线数字化：利用模型综合特性曲线生成的水轮机运转曲线，该曲线包含出力N、水头H及效率

【技术特征摘要】
1.一种水电厂流量在线监测系统，其特征在于包括如下步骤：
1）系统拓扑：基于实时应用管控单元，其配置为与所述应用管控周围的计算机、手机APP以及其他单元的应用交互，利用电站以及互联网进行实时监控；
2）库容检测：按照特定规律设计水库断面曲线，确定水库水位与库容之间的关系，其中引用水流量是通过对水电站上、下游水位以及水轮发电机组有功功率测量，并利用水轮机综合特性曲线推算水轮机效率，来进行功率定计算；
3）曲线数字化：利用模型综合特性曲线生成的水轮机运转曲线，该曲线包含出力N、水头H及效率，并进行三维曲面拟合生成可计算的三维曲面函数，然后采用“GNUScientificLibrary”C语言类库和Matlab的“curvefittingtool”，进行交互计算拟合，得出水轮机水头、出力和机组效率的实验数点集的函数关系。


2.根据权利要求1所述的一种水电厂流量在线监测...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈吉平，李生军，杨春林，魏三泽，王尚捷，陈贵强，
申请(专利权)人：甘肃盛御水利水电科技有限公司，甘肃省讨赖河流域水资源局，
类型：发明
国别省市：甘肃;62