一种智慧水利液压坝检测控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种智慧水利液压坝检测控制系统，涉及水利技术领域，本发明专利技术通过在每个监测单位进行两份数据采集，每个监测点位独立获取两次监控数据，通过设定传感器测量值的合理范围，判断测量值是否超出合理范围，识别明显故障，解析冗余检验建立传感器之间的线性关系和解析模型，计算预期的测量值，并比较实际测量值与预期值的差异，识别微小量级和慢速退化的故障，冗余通道检验通过比较不同通道传感器的测量值，判断其一致性和接近程度，检测故障和异常情况，实现了对明显故障和微小量级

【技术实现步骤摘要】
一种智慧水利液压坝检测控制系统


[0001]本专利技术涉及水利
，具体为一种智慧水利液压坝检测控制系统
。

技术介绍

[0002]水利液压坝检测控制系统是一种用于监测
、
控制和管理水利液压坝的系统
。
水利液压坝是重要的水利工程设施，用于调节水流
、
储存水资源
、
发电和防洪等目的
。
检测控制系统的目标是实时监测坝体的状态和环境参数，并根据监测数据进行控制和决策，以确保坝体的安全运行和有效利用
。
[0003]水利液压坝检测控制系统通常由传感器
、
执行器
、
数据采集与处理设备以及监控和控制软件等组成
。
传感器用于实时采集液压坝的各项参数，如水位
、
压力
、
温度
、
倾斜度等，并将采集到的数据传输给数据采集与处理设备
。
执行器根据控制信号对液压坝进行调节和控制，如控制溢洪闸门
、
开关泄洪孔等
。
数据采集与处理设备负责接收传感器数据，进行数据处理
、
分析和存储，并将监测结果反馈给操作员或相关管理人员
。
[0004]然而传统的液压坝检测系统通常只能监测和记录传感器数据，通过单传感器记录观测点数据，无法及时察觉微小量级和慢速退化的故障，导致故障逐渐累积和恶化，同时单传感器的监测当出现监测数据误差但在合理范围内时，人工无法有效识别，这就导致了观测点数据的无效化，继而影响整体的检测系统，可能会造成设备损坏，造成经济损失，因此亟需一种可以有效察觉微小量级和慢速退化的故障的液压坝检测系统来解决此类问题
。

技术实现思路

[0005](
一
)
解决的技术问题
[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种智慧水利液压坝检测控制系统，解决现有技术中存在的通过单传感器记录观测点数据，无法及时察觉微小量级和慢速退化的故障，导致故障逐渐累积和恶化，同时单传感器的监测当出现监测数据误差但在合理范围内时，人工无法有效识别的问题
。
[0007](
二
)
技术方案
[0008]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现，本专利技术提供了一种智慧水利液压坝检测控制系统，其特征在于，该系统包括：
[0009]传感器系统，包括传感器网络和无线传输系统，传感器网络将传感器布置在水利液压坝关键位置，包括压力传感器
、
温度传感器
、
液位传感器
、
位移传感器，此处在同一测点安装两个相同传感器，无线传输系统用于传输传感器数据；
[0010]数据采集与传输系统，传感器将采集到的数据通过传输系统以无线方式传输到中央控制中心，数据采集模块负责将传感器数据进行采集
、
处理和存储；
[0011]数据处理与分析系统，包括中央控制中心，中央控制中心对传感器数据进行处理和分析，并对故障点进行标记，分析包括合理性检验
、
解析冗余检验和冗余通道检验算法来识别明显故障和微小量级
、
慢速退化故障；
[0012]故障诊断系统，根据数据处理与分析的结果，系统自动诊断出故障的类型和位置；
[0013]报警通知系统，当故障被诊断出来，系统立即发出报警通知
。
[0014]本专利技术进一步地设置为：所述步骤数据处理与分析系统中，合理性检验
、
解析冗余检验和冗余通道检验算法具体为：
[0015]明显故障检验，采用范围检验和速率检验来诊断突发性和测量值偏离正常范围的故障，包括传感器损坏
、
线路断开
、
测量设备故障；
[0016]微小量级故障检验，采用解析冗余检验识别微小量级和慢速退化的传感器故障，包括传感器输出值的微小变化和偏差；
[0017]慢速退化故障检验，采用冗余通道检验进行故障检测，通过传感器网络中的同点位两路经处理的信号进行冗余通道检验，包括传感器输出的逐渐变化和偏离预期值；
[0018]本专利技术进一步地设置为：所述合理性检验具体步骤包括：
[0019]定义传感器测量值的合理范围；
[0020]对每个传感器的测量值进行范围检验，判断是否超出合理范围；
[0021]对每个传感器的测量值变化速率进行速率检验，判断是否超出合理变化范围；
[0022]若传感器测量值和变化速率超出合理范围，则标记为明显故障；
[0023]本专利技术进一步地设置为：所述合理性检验的范围检验公式为：
[0024]X∈[a,b][0025]其中，
X
表示传感器的测量值，
[a,b]表示定义的合理范围；
[0026]合理性检验的具体步骤包括：
[0027]根据系统要求
、
设备规格，确定每个传感器的合理范围，将合理范围确定为一个闭区间
[a,b]，其中
a
是下限，
b
是上限；
[0028]从传感器中获取实时的测量值，表示为
X
；
[0029]将传感器的测量值
X
与定义的合理范围
[a,b]进行比较；
[0030]如果测量值
X
在合理范围内，则认为该测量值是合理的，将该测量值标记为正常状态；
[0031]如果测量值
X
超出了合理范围，即
X<a
或
X>b
，表示测量值异常，将该测量值标记为异常状态；
[0032]本专利技术进一步地设置为：所述解析冗余检验公式为：
[0033]Y
＝
f(X1,X2,...,Xn)
[0034]其中，
f()
是根据系统模型和传感器数据推导出的函数，
X1,X2,...,Xn
表示多个传感器的测量值，
Y
表示解析冗余检验的结果；
[0035]解析冗余检验的具体步骤包括：
[0036]根据系统模型和传感器之间的物理关系建立传感器之间的线性关系，表示为
Y
＝
f(X1,X2,...,Xn)
，其中
Y
是解析冗余检验的结果，
f()
是根据系统模型和传感器数据推导出的函数，
X1,X2,...,Xn
表示多个传感器的测量值；
[0037]从每个传感器中获取实时的测量值
X1,X2,...,Xn
；
[0038]将传感器的测量值
X1,X2,...,Xn
代入线性关系方程
Y
＝
f(X1,X2,...,Xn)
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种智慧水利液压坝检测控制系统，其特征在于，该系统包括：传感器系统，包括传感器网络和无线传输系统，传感器网络将传感器布置在水利液压坝关键位置，包括压力传感器
、
温度传感器
、
液位传感器
、
位移传感器，此处在同一测点安装两个相同传感器，无线传输系统用于传输传感器数据；数据采集与传输系统，传感器将采集到的数据通过传输系统以无线方式传输到中央控制中心，数据采集模块负责将传感器数据进行采集
、
处理和存储；数据处理与分析系统，包括中央控制中心，中央控制中心对传感器数据进行处理和分析，并对故障点进行标记，分析包括合理性检验
、
解析冗余检验和冗余通道检验算法来识别明显故障和微小量级
、
慢速退化故障；故障诊断系统，根据数据处理与分析的结果，系统自动诊断出故障的类型和位置；报警通知系统，当故障被诊断出来，系统立即发出报警通知
。2.
根据权利要求1所述的一种智慧水利液压坝检测控制系统，其特征在于，所述步骤数据处理与分析系统中，合理性检验
、
解析冗余检验和冗余通道检验算法具体为：明显故障检验，采用范围检验和速率检验来诊断突发性和测量值偏离正常范围的故障，包括传感器损坏
、
线路断开
、
测量设备故障；微小量级故障检验，采用解析冗余检验识别微小量级和慢速退化的传感器故障，包括传感器输出值的微小变化和偏差；慢速退化故障检验，采用冗余通道检验进行故障检测，通过传感器网络中的同点位两路经处理的信号进行冗余通道检验，包括传感器输出的逐渐变化和偏离预期值
。3.
根据权利要求2所述的一种智慧水利液压坝检测控制系统，其特征在于，所述合理性检验具体步骤包括：定义传感器测量值的合理范围；对每个传感器的测量值进行范围检验，判断是否超出合理范围；对每个传感器的测量值变化速率进行速率检验，判断是否超出合理变化范围；若传感器测量值和变化速率超出合理范围，则标记为明显故障
。4.
根据权利要求2所述的一种智慧水利液压坝检测控制系统，其特征在于，所述合理性检验的范围检验公式为：
X∈[a,b]
其中，
X
表示传感器的测量值，
[a,b]
表示定义的合理范围；合理性检验的具体步骤包括：根据系统要求
、
设备规格，确定每个传感器的合理范围，将合理范围确定为一个闭区间
[a,b]
，其中
a
是下限，
b
是上限；从传感器中获取实时的测量值，表示为
X
；将传感器的测量值
X
与定义的合理范围
[a,b]
进行比较；如果测量值
X
在合理范围内，则认为该测量值是合理的，将该测量值标记为正常状态；如果测量值
X
超出了合理范围，即
X<a
或
X>b
，表示测量值异常，将该测量值标记为异常状态
。5.
根据权利要求2所述的一种智慧水利液压坝检测控制系统，其特征在于，所述解析冗余检验公式为：
Y
＝
f(X1,X2,...,Xn)
其中，
f()
是根据系统模型和传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟祥彬，
申请(专利权)人：中科国力电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：