一种水质自动监测系统远程智能诊断系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种水质自动监测系统远程智能诊断系统及方法，诊断系统包括现场端、平台端。现场端包括集成控制单元、采配水单元、辅助单元、若干水质自动分析仪器单元；水质自动分析仪器单元包括计量模块、消解模块、比色模块、控制模块，相应的，各功能模块分别设有系统振动监测组件、消解温度监测组件、参比光强监测组件、系统电压监测组件；集成控制单元用于接收并处理来自水质自动分析仪器单元的功能模块运行状态数据和水体参数；平台端，包括水质自动监测数据库、水质自动监测业务数据应用单元和水质自动监测系统健康诊断单元。可以提前发现故障征兆，快速排查定位问题。快速排查定位问题。快速排查定位问题。

【技术实现步骤摘要】
一种水质自动监测系统远程智能诊断系统及方法


[0001]本专利技术涉及水质监测
，尤其涉及一种水质自动监测系统远程智能诊断系统及方法。

技术介绍

[0002]水质自动监测系统主要面向河流、湖泊、水库、近岸海域、地下水和污染源废水等待测水体进行水质自动监测。水质自动监测系统以自动在线分析仪器为核心，是一个结合现代传感技术、自动测量技术、自动控制技术、计算机软件技术以及网络通信技术的综合性系统。与传统水质监测分析相比，水质自动监测系统可以及时发现水质的异常变化，迅速进行预警预报，及时准确的为水环境管理决策服务。
[0003]目前水质自动监测系统运维人员主要根据系统指令无法正常执行、监测数据异常或缺失等情况推断系统产生了故障，随后前往现场进行维修处理。这种故障处理方式属于事后处理，存在以下几方面的问题：（1）需要停机维护，且由于故障信息不足，运维人员无法提前制定维修方案，主要依赖现场排查问题，停机时间较长，影响监测数据连续性和完整性，同时也会使运维成本大幅提高。
[0004]（2）无法在故障产生的第一时间获知故障信息，更无法提前探知故障征兆，容易使局部故障扩大蔓延到系统故障，造成更大损失，增加维修维护复杂度。
[0005]水质自动监测系统自动化、智能化程度越来越高，水质自动监测系统故障诊断及预测水平也急需得到相应的提升。传统的诊断方法，如专家系统、设备建模等，过于依赖设备的理论知识和人为经验，面对不同厂家提供的自动在线分析仪器及配套设备时，缺乏普适性和实用性，难以广泛应用。水质自动监测系统，尤其是其中核心的水质自动在线分析仪器，通常采用标准化的分析原理，并由分析流程涉及的一系列功能模块组成，这些功能模块的运行状态数据恰好能反映各自的健康状态信息，并进一步揭示整个系统的健康状态。然而，实际应用中缺少对这些功能模块的运行状态数据的深入挖掘。

技术实现思路

[0006]为解决现有技术不足，本专利技术提供一种水质自动监测系统远程智能诊断系统及方法，对主要功能模块进行运行状态数据采集和预处理，以便于判定功能模块运行状态与健康状态的偏离程度，以便于运维人员远程诊断系统健康状态，提前发现故障征兆，快速排查定位问题，从而提高运维效率，降低运维成本。
[0007]为了实现本专利技术的目的，拟采用以下方案：一种水质自动监测系统远程智能诊断系统，包括现场端、平台端；现场端包括集成控制单元和在集成控制单元调控下的采配水单元、辅助单元、若干水质自动分析仪器单元，采配水单元用于采集待测水体，水质自动分析仪器单元用于监测水体参数。
[0008]水质自动分析仪器单元包括计量模块、消解模块、比色模块、控制模块中多个功能模块，相应的，各功能模块分别设置有系统振动监测组件、消解温度监测组件、参比光强监测组件、系统电压监测组件；系统振动监测组件用于监测计量模块中运动部件的振动信号以反映其运行状态；消解温度监测组件用于监测消解模块中加热消解过程的消解温度信号以反映其运行状态；参比光强监测组件用于监测比色模块中吸光度检测过程的参比光强信号以反映其运行状态；系统电压监测组件用于监测控制模块中开关量控制、模拟量采集与分析运算的系统电压信号以反映其运行状态；集成控制单元用于接收并处理来自水质自动分析仪器单元的功能模块运行状态数据和水体参数；平台端，包括水质自动监测数据库、水质自动监测业务数据应用单元和水质自动监测系统健康诊断单元，水质自动监测数据库用于通过远程通讯接收来自集成控制单元的功能模块运行状态数据和水体参数，水质自动监测业务数据应用单元用于接收水质自动监测数据库的水体参数并应用，水质自动监测系统健康诊断单元用于接收水质自动监测数据库的功能模块运行状态数据并对水质自动监测系统进行健康诊断。
[0009]进一步的，消解模块还设有消解压力监测组件，用于监测消解模块中密闭容器的压力信号。
[0010]进一步的，采配水单元、辅助单元分别设置计量模块、消解模块、比色模块、控制模块中一个或多个功能模块，及各个功能模块对应的系统振动监测组件、消解温度监测组件、参比光强监测组件、系统电压监测组件。
[0011]一种水质自动监测系统远程智能诊断方法，使用上述所述的水质自动监测系统远程智能诊断系统，包括以下步骤：S1、水质自动分析仪器单元监测功能模块运行状态数据；监测计量模块中运动部件的振动信号；监测消解模块中加热消解过程的消解温度信号；监测比色模块中吸光度检测过程的参比光强信号；监测控制模块中开关量控制、模拟量采集与分析运算的系统电压信号；S2、集成控制单元接收并处理功能模块运行状态数据；集成控制单元接收功能模块运行状态数据，在系统运行中，以相同的标准截取振动信号序列、消解温度信号序列、参比光强信号序列、系统电压信号序列；S3、集成控制单元对信号序列进行去趋势处理；S4、集成控制单元对信号序列进行归一化处理；求取各个信号序列幅值绝对值的最大值，各个信号序列除以此最大值，完成归一化处理；S5、集成控制单元对信号序列提取特征向量；S6、集成控制单元对特征向量求取偏离健康程度值；S7、集成控制单元将各功能模块偏离健康程度值发送至平台端；S8、平台端采用径向基函数（RBF）神经网络计算水质自动监测系统健康度诊断结果；S9、平台端根据水质自动监测系统健康度诊断结果判断是否启动维护；S10、水质自动监测系统保持运行或经维护后继续运行，从步骤S1开始循环执行。
[0012]进一步的，步骤S3为：分别求取各个信号序列的上包络曲线和下包络曲线，在各个时间点上对上包络曲线和下包络曲线求取平均值，获得趋势量曲线；各个信号序列分别扣除各自的趋势量曲线，完成去趋势处理。
[0013]进一步的，步骤S5为：对各个信号序列y=f(t)，在不同的信号序列幅度设置一系列幅度曲线y
i
=(n
‑
i)/n（i=1,2,
…
n），计算信号序列形成的信号曲线穿过不同幅度曲线的次数，穿过幅度曲线y
i
的次数记为c
i
（i=1,2,
…
,n），获得特征向量c=[c1,c2,
…
,c
n
]T
。
[0014]进一步的，步骤S6为：集成控制单元记录全新系统或全面维护后系统的相关特征向量c
j
（j=1,2,
…
,p），形成完全健康系统的特征向量集合C=[c1,c2，
…
,c
p
]，对此特征向量集合求取均值，获得均值特征向量；求取各个信号序列的特征向量c与均值特征向量之间的马氏距离：其中，∑为特征向量集合C的协方差矩阵。
[0015]进一步的，步骤S8为：平台端记录水质自动监测系统在不同阶段的功能模块偏离健康程度值，不同阶段包括全新系统初始运行阶段、新维护后初始运行阶段、故障前两周运行阶段、故障前一周运行阶段、故障阶段；根据不同阶段系统实际健康程度定义相应的健康参考值，以所记录的功能模块偏离健康程度历史值为输入、相应的健康参考值为输出，进行RB本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水质自动监测系统远程智能诊断系统，其特征在于，包括现场端、平台端；现场端包括集成控制单元和在集成控制单元调控下的采配水单元、辅助单元、若干水质自动分析仪器单元，采配水单元用于采集待测水体，水质自动分析仪器单元用于监测水体参数；水质自动分析仪器单元包括计量模块、消解模块、比色模块、控制模块中多个功能模块，相应的，各功能模块分别设置有系统振动监测组件、消解温度监测组件、参比光强监测组件、系统电压监测组件；系统振动监测组件用于监测计量模块中运动部件的振动信号以反映其运行状态；消解温度监测组件用于监测消解模块中加热消解过程的消解温度信号以反映其运行状态；参比光强监测组件用于监测比色模块中吸光度检测过程的参比光强信号以反映其运行状态；系统电压监测组件用于监测控制模块中开关量控制、模拟量采集与分析运算的系统电压信号以反映其运行状态；集成控制单元用于接收并处理来自水质自动分析仪器单元的功能模块运行状态数据和水体参数；平台端，包括水质自动监测数据库、水质自动监测业务数据应用单元和水质自动监测系统健康诊断单元，水质自动监测数据库用于通过远程通讯接收来自集成控制单元的功能模块运行状态数据和水体参数，水质自动监测业务数据应用单元用于接收水质自动监测数据库的水体参数并应用，水质自动监测系统健康诊断单元用于接收水质自动监测数据库的功能模块运行状态数据并对水质自动监测系统进行健康诊断。2.根据权利要求1所述的水质自动监测系统远程智能诊断系统，其特征在于，消解模块还设有消解压力监测组件，用于监测消解模块中密闭容器的压力信号。3.根据权利要求1所述的水质自动监测系统远程智能诊断系统，其特征在于，采配水单元、辅助单元分别设置计量模块、消解模块、比色模块、控制模块中一个或多个功能模块，及各个功能模块对应的系统振动监测组件、消解温度监测组件、参比光强监测组件、系统电压监测组件。4.一种水质自动监测系统远程智能诊断方法，其特征在于，使用权利要求1~3中任一项所述的水质自动监测系统远程智能诊断系统，包括以下步骤：S1、水质自动分析仪器单元监测功能模块运行状态数据；监测计量模块中运动部件的振动信号；监测消解模块中加热消解过程的消解温度信号；监测比色模块中吸光度检测过程的参比光强信号；监测控制模块中开关量控制、模拟量采集与分析运算的系统电压信号；S2、集成控制单元接收并处理功能模块运行状态数据；集成控制单元接收功能模块运行状态数据，在系统运行中，以相同的标准截取振动信号序列、消解温度信号序列、参比光强信号序列、系统电压信号序列；S3、集成控制单元对信号序列进行去趋势处理；S4、集成控制单元对信号序列进行归一化处理；求取各个信号序列幅值绝对值的最大值，各个信号序列除以此最大值，完成归一化处理；S5、集成控制单元对信号序列提取特征向量；S6、集成控制单元对特征向量求取偏离健康程度值；
S7、集成控制单元将各功能模块偏离健康程度值发送至平台端；S8...

【专利技术属性】
技术研发人员：王延军，马俊杰，刘彬，谢宏，褚海林，
申请(专利权)人：王延军，
类型：发明
国别省市：