一种自动监管的泵站系统技术方案

本发明专利技术提供一种自动监管的泵站系统，属于泵站自动监管领域，包括泵站、泵站外围安防监管单元、泵站内部环境监测单元、泵站抽水功率自适应监管单元和泵站相关参数监测单元。通过完全自动化的对整个泵站进行自动化的监管，可以实现了无人监管，同时均可以实现泵站最优环境运行，同时实现效率最优。同时实现效率最优。同时实现效率最优。

【技术实现步骤摘要】
一种自动监管的泵站系统


[0001]本专利技术涉及泵站自动监管领域，尤其涉及一种自动监管的泵站系统。

技术介绍

[0002]水利工程，是用于控制和调配自然界的地表水和地下水，达到兴利除害目的而修建的工程。在水利工程中，当需要将低水位的水资源调度至高水位时，往往需要通过泵站系统加以实现。一些大型的泵站系统往往包括地理位置在不同高度的多级泵站，而各级泵站之间往往存在一定的高度差。当水泵向高处抽水过程中，如果发生某些紧急故障，导致水泵无法继续抽水时，将导致水流方向急速发生改变，由于泵站的管路系统较为密闭，容易导致水体流量瞬间急剧变化，进而引发水锤效应，对泵站系统中的管路、水泵等都会造成较大的冲击破坏。
[0003]现有的泵站常常会因为施工周期长，同时在抽水的过程中出现堵塞，需要人工进行查看和管理，非常耗时耗力，并且无法对泵站进行远程控制管理。由于泵站需要电量较大，在一些乡村的山地上，常常会出现断掉或者耗电较大，无法很好的满足泵站的实时抽水的需求。
[0004]同时很多的泵站均是建设在山区无人居住的山上，因此在管理泵站比较麻烦，在抽水管理，故障管理和抽水最大效率输出管理都需要花费大量的人力才能进行监管，因此需要设计一种自动监管的泵站。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种自动监管的泵站系统，解决泵站无法自动监管，需要花费较大人力物力的技术问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种自动监管的泵站系统，包括泵站、泵站外围安防监管单元、泵站内部环境监测单元、泵站抽水功率自适应监管单元和泵站相关参数监测单元，泵站外围安防监管单元设置在泵站的四周，用于无人监管的实时布防，入侵布防，接近报警、危险区域入侵报警，泵站内部环境监测单元设置在泵站的内部，用于检测泵站内部的环境温湿度、水泵的振动数据、温度数据和水箱液位数据，同时实时检测流量、水量和压力，泵站抽水功率自适应监管单元用于设置泵站的初始抽水功率，并实时根据抽水的参数的变化，实时跟踪最效率输出，泵站相关参数监测单元设置在泵站上，用于实时检测电机的电流、电压、功率、功率因数和变频器输出频率。
[0008]进一步地，泵站包括泵站外箱体、泵站体装置和控制柜，泵站体装置和控制柜设置在泵站外箱体内，控制柜与泵站体装置控制连接，控制柜通过无线与远程控制端和客户端连接，泵站外箱体用于将泵站体装置和控制柜提前安装固定在泵站外箱体内，把泵站外箱体安装模块化设计，然后在工厂将泵站体装置和控制柜分别安装在不同的模块化的箱体内，然后根据不同的泵站的参数进行调试与测试输出水量和功率数据，用卡车将模块化的
箱体运输到目的地然后将模块化的箱体进行拼接，用户通过客户端进行远程查看泵站体装置的工作状态数据和远程。
[0009]进一步地，泵站外围安防监管单元包括若干个安防摄像头，泵站外箱体的外侧设置有若干个摄像头安装孔，安防摄像头安装在摄像头安装孔内，
[0010]进一步地，泵站外箱体包括若干个水泵箱模块和控制箱模块，水泵箱模块用于安装泵站体装置，泵站体装置在出厂前进行安装固定在水泵箱模块内，在出厂安装时，先对需要安装的场地进行考察，确定泵站的抽水的流量范围和高度为多少，然后选定适应范围的泵站体装置进行安装，水泵箱模块与控制箱模块之间或者水泵箱模块与水泵箱模块之间的侧边直接连通。
[0011]进一步地，泵站抽水功率自适应监管单元具体监管过程包括如下步骤：
[0012]步骤1：对泵站抽水的若干个数据进行收集，得到泵站抽水数据集DB，表示为DB＝{S
i
|i＝1，2，
…
，m}，m为数据样本的个数；
[0013]步骤2：将DB中的已有数据样本作为参考对象，
[0014]步骤3：将DB中的已有数据样本作为参考对象，找出与泵站初始调试的参数相近的K个邻样本，并根据K个近邻样本与泵站初始调试的参数的距离来确定影响权重，然后将K个近邻样本的对应抽水的功率参数加权回归值作为泵站抽水的功率参数的设计初值，设第i个样本的最高效率的功率和初始泵站抽水功率分别为y
i1
和y
i2
，设泵站为O，对应泵站的抽水影响因数为{o1，o2，
…
，o
θ
}，泵站最高效率的功率和初始泵站抽水功率分别为y
o1
和y
o2
；
[0015]步骤4：对泵站的功率进行修正，基于选取的数据集DB，数据分析出除泵站的抽水影响因数外的影响因素，得到基于初始泵站抽水功率的修正模型结构，通过样本训练可得到误差修正模型，将模型拟合的误差修正量与泵站抽水功率初始值求和完成初始泵站抽水功率的设计；
[0016]步骤5：控制柜将泵站抽水功率始值作为基准值，并换算出基准效率值，在后续的抽水过程中，由于泵站抽水的影响因数会发生变化，将泵站抽水实际功率换算成实际效率值，把实际效率值实时与基准效率值比较，当实际效率值小于基准效率值，将实际功率值作为后续的基准效率值。
[0017]进一步地，所述步骤1的具体过程为：每个泵站抽水数据的泵站相关参数、抽水泵相关数据和水泵需水量数据的属性变量，按照性质将泵站抽水数据属性划分为泵站相关参数的影响因素X
k
，k＝1，2，...，t，t表示工艺影响因素的个数，泵站相关参数Y
j
，j＝1，2，...，n，n表示泵站相关参数的个数，泵站抽水数据样本S
i
的对应属性数据分别为x
ik
和y
ij
，泵站相关参数包括地势差压力、水管弯头数量、泵站抽水功率和输出效率。
[0018]进一步地，步骤2的具体过程为：
[0019]步骤2.1：对数据进行预处理，利用数据归一化方法消除不同相关属性之间不同纲量的影响：
[0020][0021]式中，max(k)和min(k)分别表示泵站相关参数数据库中第k列数据的最大值和最小值；
[0022]步骤2.2：计算泵站抽水数据之间的距离，通过计算欧氏距离衡量特征空间内泵站
抽水数据之间的距离，并根据距离的大小取K个与目标泵站抽水数据近邻的样本，泵站抽水数据样本距离计算如下所示：
[0023][0024]步骤2.3：根据距离d
i
的大小，按从小到大顺序，取K个与泵站O的抽水泵相关数据距离最小的样本，即近邻聚类样本集CS，CS＝{S
i
′
|i
′
＝1，2
…
，K}，并根据距离关系确定各聚类样本的权重ω
i
′
，表征与O的相近程度，样本权重计算如下式所示：
[0025][0026]ω
i
′
是第i
′
个聚类样本的权重，d
i
′
是第i
′
个聚类样本与目标泵站抽水数据的计算距离；
[0027]步骤2.4：根据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自动监管的泵站系统，其特征在于：包括泵站、泵站外围安防监管单元、泵站内部环境监测单元、泵站抽水功率自适应监管单元和泵站相关参数监测单元，泵站外围安防监管单元设置在泵站的四周，用于无人监管的实时布防，入侵布防，接近报警、危险区域入侵报警，泵站内部环境监测单元设置在泵站的内部，用于检测泵站内部的环境温湿度、水泵的振动数据、温度数据和水箱液位数据，同时实时检测流量、水量和压力，泵站抽水功率自适应监管单元用于设置泵站的初始抽水功率，并实时根据抽水的参数的变化，实时跟踪最效率输出，泵站相关参数监测单元设置在泵站上，用于实时检测电机的电流、电压、功率、功率因数和变频器输出频率。2.根据权利要求1所述的一种自动监管的泵站系统，其特征在于：泵站包括泵站外箱体(1)、泵站体装置和控制柜(19)，泵站体装置和控制柜(19)设置在泵站外箱体(1)内，控制柜(19)与泵站体装置控制连接，控制柜(19)通过无线与远程控制端和客户端连接，泵站外箱体(1)用于将泵站体装置和控制柜(19)提前安装固定在泵站外箱体(1)内，把泵站外箱体(1)安装模块化设计，然后在工厂将泵站体装置和控制柜(19)分别安装在不同的模块化的箱体内，然后根据不同的泵站的参数进行调试与测试输出水量和功率数据，用卡车将模块化的箱体运输到目的地然后将模块化的箱体进行拼接，用户通过客户端进行远程查看泵站体装置的工作状态数据和远程。3.根据权利要求2所述的一种自动监管的泵站系统，其特征在于：泵站外围安防监管单元包括若干个安防摄像头，泵站外箱体(1)的外侧设置有若干个摄像头安装孔(20)，安防摄像头安装在摄像头安装孔(20)内。4.根据权利要求3所述的一种自动监管的泵站系统，其特征在于：泵站外箱体(1)包括若干个水泵箱模块(3)和控制箱模块(2)，水泵箱模块(3)用于安装泵站体装置，泵站体装置在出厂前进行安装固定在水泵箱模块(3)内，在出厂安装时，先对需要安装的场地进行考察，确定泵站的抽水的流量范围和高度为多少，然后选定适应范围的泵站体装置进行安装，水泵箱模块(3)与控制箱模块(2)之间或者水泵箱模块(3)与水泵箱模块(3)之间的侧边直接连通。5.根据权利要求1所述的一种自动监管的泵站系统，其特征在于：泵站抽水功率自适应监管单元具体监管过程包括如下步骤：步骤1：对泵站抽水的若干个数据进行收集，得到泵站抽水数据集DB，表示为DB＝{S
i
|i＝1，2，
…
，m}，m为数据样本的个数；步骤2：将DB中的已有数据样本作为参考对象，步骤3：将DB中的已有数据样本作为参考对象，找出与泵站初始调试的参数相近的K个邻样本，并根据K个近邻样本与泵站初始调试的参数的距离来确定影响权重，然后将K个近邻样本的对应抽水的功率参数加权回归值作为泵站抽水的功率参数的设计初值，设第i个样本的最高效率的功率和初始泵站抽水功率分别为y
i1
和y
i2
，设泵站为O，对应泵站的抽水影响因数为{o1，o2，
…
，o
θ
}，泵站最高效率的功率和初始泵站抽水功率分别为y
o1
和y
o2
；步骤4：对泵站的功率进行修正，基于选取的数据集DB，数据分析出除泵站的抽水影响因数外的影响因素，得到基于初始泵站抽水功率的修正模型结构，通过样本训练可得到误差修正模型，将模型拟合的误差修正量与泵站抽水功率初始值求和完成初始泵站抽水功率的设计；
步骤5：控制柜(19)将泵站抽水功率始值作为基准值，并换算出基准效率值，在后续的抽水过程中，由于泵站抽水的影响因数会发生变化，将泵站抽水实际功率换算成实际效率值，把实际效率值实时与基准效率值比较，当实际效率值小于基准效率值，将实际功率值作为后续的基准效率值。6.根据权利要求5所述的一种自动监管的泵站系统，其特征在于：所述步骤1的具体过程为：每个泵站抽水数据的泵站相关参数、抽水泵相关数据和水泵需水量数据的属性变量，按照性质将泵站抽水数据属性划分为泵站相关参数的影响因素X
k
，k＝1，2，...，t，t表示工艺影响因素的个数，泵站相关参数Y
j
，.j＝1，2，...，n，n表示泵站相关参数的个数，泵站抽水数据样本S
i
的对应属性数据分别为x
ik
和y
ij
，泵站相关参数包括地势差压力、水管弯头数量、泵站抽水功率和输出效率。7.根据权利要求6所述的一种自动监管的泵站系统，其特征在于：步骤2的具体过程为：步骤2.1：对数据进行预处理，利用数据归一化方法消除不同相关属性之间不同纲量的影响：式中，max(k)和min(k)分别表示泵站相关参数数据库中第k列数据的最大值和最小值；步骤2.2：计算泵站抽水数据之间的距离，通过计算欧氏距离衡量特征空间内泵站抽水数据之间的距离，并根据距离的大小取K个与目标泵站抽水数据近邻的样本，泵站抽水数据样本距离计算如下所示：步骤2.3：根据距离d
i
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建生，蓝禄，韦岚岚，马宾喜，唐秀帅，赵胜南，黄儒斌，曾凡胜，谭杰，
申请(专利权)人：广西联环生态科技有限公司，
类型：发明
国别省市：