一种大型梯级泵站智慧运行管理控制系统

技术领域

本发明涉及泵站运行管理技术领域，具体涉及一种大型梯级泵站智慧运行管理控制系统。

背景技术

梯级泵站是一种水利工程设施，通常被用于水库、河流、灌区等地区的水源供水；梯级泵站一般由一系列水泵和水泵房、水力发电站等部分组成，通过设置多级水泵站，在不同的水平高度抽取或提升水源，并将其输送到需要的地方；梯级泵站的水泵通常被设置在一些相对较低的位置，以将水源从这些位置提升到更高的位置，以满足不同高度的需要。

现有的梯级泵站运行管理控制方案存在一定的缺陷，梯级泵站运行过程中，当其中一个水泵机组的运行出现异常时，不能对其后续相关的其它水泵机组的运行自动实施管控，导致梯级泵站不同位置的水泵机组之间的输送水量不能保持稳定的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大型梯级泵站智慧运行管理控制系统，用于解决现有方案中不能根据水泵机组运行时出现的异常来对其它水泵机组的运行自动实施管控，导致梯级泵站不同位置的水泵机组之间的输送水量不能保持稳定的技术问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种大型梯级泵站智慧运行管理控制系统，包括梯级泵站运行监测管理模块，用于对梯级泵站中不同位置的水泵机组的运行进行实时监测分析，并根据分析获取的异常水泵机组的输送对后续所有水泵机组的运行同步进行动态管控；包括：

记录不同位置的水泵机组开始运行时的时间点，并对所有水泵机组开始运行后的实时输送水量进行监测统计，通过提取不同监测时段内输送总水量的数值并按时间的顺序排列组合得到不同位置水泵机组的输送水量序列，并对不同位置水泵机组的输送水量序列中的不同元素进行稳定性核验，得到不同位置水泵机组的输送水量核验结果；

根据输送水量核验结果对对应位置水泵机组的运行稳定状态进行评估时，对输送水量核验结果进行遍历分析得到第一稳定信号、第二稳定信号或者第三稳定信号，根据第三稳定信号将对应水泵机组标记为主动影响机组，并将主动影响机组输送水量后续的若干水泵机组均标记为被动影响机组，同时对若干被动影响机组电机的转速运行进行管控，使得若干被动影响机组的实时输送水量同步调整至不大于主动影响机组的实时输送水量，并对主动影响机组的异常运行进行监测分析和管控；包括：

将主动影响机组所在的储蓄池的实时蓄水量设定为选中蓄水量，并将选中蓄水量与主动影响机组所在的储蓄池对应的警戒水量进行比对分析，得到由第一蓄水信号、第二蓄水信号或者第三蓄水信号构成的选中蓄水分析数据；

根据选中蓄水分析数据中的第一蓄水信号或者第二蓄水信号提示主动影响机组的运行存在异常的告警提示，以及根据选中蓄水分析数据中的第三蓄水信号停止梯级泵站的运行。

优选地，还包括梯级泵站信息监测统计模块，用于对梯级泵站中不同位置的储蓄池水位以及包含的水泵机组实施监测统计，得到信息监测集；包括：

将不同位置的储蓄池按梯级泵站输送水的顺序分别标记为头储蓄池、第一过渡储蓄池、第二过渡储蓄池、……、第n过渡储蓄池；n为正整数；并对不同储蓄池进行编号；将不同位置的储蓄池包含的水泵机组分别标记为头水泵机组、第一水泵机组、第二水泵机组、……、第n水泵机组；

以及，对不同位置的储蓄池的实时蓄水量进行监测统计；对不同位置的储蓄池包含的水泵机组进行监测统计时，获取不同位置水泵机组包含的水泵总数；

编号标记的不同位置的储蓄池以及包含的水泵机组和水泵总数构成信息监测集并上传至数据库。

优选地，输送水量核验结果的获取步骤包括：

将水泵机组的输送水量序列中排首位的元素设定为基准元素，并依次计算输送水量序列中其它位置的元素与基准元素之间的差值并按计算的顺序排列组合得到水量误差序列；

依次对水量误差序列中的元素进行判断分析，若水量误差序列中的元素小于K，则生成稳定标签；K为正整数；

若水量误差序列中的元素不小于K，则生成不稳定标签；

水量误差序列中所有元素分析得到的稳定标签或者不稳定标签构成输送水量核验结果。

优选地，对输送水量核验结果进行遍历分析时；

若输送水量核验结果中不存在不稳定标签，或者不稳定标签出现的总数小于M，则生成第一稳定信号；M为正整数；

若输送水量核验结果中出现不连续的不稳定标签且出现的总数不小于M，则生成第二稳定信号；

若输送水量核验结果中出现连续的不稳定标签且出现的总数不小于M，则生成第三稳定信号。

优选地，将选中蓄水量与主动影响机组所在的储蓄池对应的警戒水量进行比对分析时；若选中蓄水量大于警戒水量，则生成第一蓄水信号；

若选中蓄水量大于警戒水量的Y%且不大于警戒水量，Y为大于零小于一百的实数，则生成第二蓄水信号；

若选中蓄水量不大于警戒水量的Y%，则生成第三蓄水信号。

优选地，通过梯级泵站运行状态监管模块对监测周期内对梯级泵站中所有水泵机组中不同水泵的运行状态进行数据统计和分析获取不同水泵对应的状态分析数据，并根据状态分析数据对不同运行状态的水泵进行动态维护。

优选地，对梯级泵站中所有水泵机组中不同水泵的运行实施监测以及数据统计时；统计不同水泵在监测周期内的运行总时长YS、运行总电量YD以及输送总水量ZS，提取运行总时长、运行总功率以及输送总水量三者的数值并通过公式

根据水泵的运行能力系数通过公式

根据运行状态度对水泵的运行状态进行分析得到包含若干运行正常水泵或者运行异常水泵的状态分析数据。

优选地，根据运行状态度对水泵的运行状态进行分析时，若运行状态度不小于运行状态阈值，则生成运行正常标签并将对应的水泵标记为运行正常水泵；若运行状态度小于运行状态阈值，则生成运行异常标签并将对应的水泵标记为运行异常水泵；

将所有运行异常水泵以及所在的位置推送给梯级泵站对应的运维人员并生成需要立即进行运维的告警提示。

相比于现有方案，本发明实现的有益效果：

本发明通过对水泵机组的水量误差序列进行判断分析，既可以直观高效的获取到不同水泵机组的输送水量异常情况，还可以为后续不同水泵机组运行的动态管控提供可靠的数据支持；通过对不同储蓄池对应的水泵机组的输送水量状态进行监测和分析，并根据分析获取的异常对不同水泵机组的运行自动进行管控，使得梯级泵站不同位置的水泵机组之间的输送水量保持在稳定的范围，可以大大减少不同位置水泵开停机的次数，提高了梯级泵站节能降耗的效果和稳定运行的效果，实现了梯级泵站运行的智能监测和动态管理控制。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明一种大型梯级泵站智慧运行管理控制系统的模块框图。

实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

如图1所示，本发明为一种大型梯级泵站智慧运行管理控制系统，包括梯级泵站信息监测统计模块、梯级泵站运行监测管理模块和数据库；

梯级泵站信息监测统计模块，用于对梯级泵站中不同位置的储蓄池水位以及包含的水泵机组实施监测统计，得到信息监测集；包括：

将不同位置的储蓄池按梯级泵站输送水的顺序分别标记为头储蓄池、第一过渡储蓄池、第二过渡储蓄池、……、第n过渡储蓄池；并对不同储蓄池进行编号；n为正整数；

将不同位置的储蓄池包含的水泵机组分别标记为头水泵机组、第一水泵机组、第二水泵机组、……、第n水泵机组；

以及，对不同位置的储蓄池的实时蓄水量进行监测统计，可以基于现有的传统的水位计量方或者无线传感器监测法来实现；对不同位置的储蓄池包含的水泵机组进行监测统计时，获取不同位置水泵机组包含的水泵总数；

编号标记的不同位置的储蓄池以及包含的水泵机组和水泵总数构成信息监测集并上传至数据库；

本发明实施例中，通过对梯级泵站实施不同方面的数据监测统计，可以为后续不同位置的储蓄池以及包含的水泵机组实施及时高效的异常分析和定位处理提供可靠的数据支持。

梯级泵站运行监测管理模块，用于对梯级泵站中不同位置的水泵机组的运行进行实时监测分析，并根据分析获取的异常水泵机组的输送对后续所有水泵机组的运行同步进行动态管控；包括：

记录不同位置的水泵机组开始运行时的时间点，不同位置的水泵机组开始运行的时间点可以不同，并对所有水泵机组开始运行后的实时输送水量进行监测统计，可以通过流量传感器来进行监测，通过提取不同监测时段内输送总水量的数值并按时间的顺序排列组合得到不同位置水泵机组的输送水量序列，监测时段的单位为秒，具体的可以为10秒，即统计每隔10秒的输送总水量，监测时段设计的目的在于减少实时输送总水量处理分析的数据资源压力，并对不同位置水泵机组的输送水量序列中的不同元素进行稳定性核验，得到不同位置水泵机组的输送水量核验结果；包括：

将水泵机组的输送水量序列中排首位的元素设定为基准元素，并依次计算输送水量序列中其它位置的元素与基准元素之间的差值并按计算的顺序排列组合得到水量误差序列；

依次对水量误差序列中的元素进行判断分析，若水量误差序列中的元素小于K，则生成稳定标签；K为正整数，K的具体数值可以根据水泵机组的历史输送故障大数据来确定；

若水量误差序列中的元素不小于K，则生成不稳定标签；

水量误差序列中所有元素分析得到的稳定标签或者不稳定标签构成输送水量核验结果；

需要说明的是，通过对水泵机组的水量误差序列进行判断分析，既可以直观高效的获取到不同水泵机组的输送水量异常情况，还可以为后续不同水泵机组运行的动态管控提供可靠的数据支持；

根据输送水量核验结果对对应位置水泵机组的运行稳定状态进行评估时，对输送水量核验结果进行遍历；

若输送水量核验结果中不存在不稳定标签，或者不稳定标签出现的总数小于M，则生成第一稳定信号；M为正整数，M的具体数值同样可以根据水泵机组的历史输送故障大数据来确定；

若输送水量核验结果中出现不连续的不稳定标签且出现的总数不小于M，则生成第二稳定信号，根据第二稳定信号将对应水泵机组标记为备选机组；第二稳定信号可以通俗的理解为对应水泵机组的输送存在间断的异常；

若输送水量核验结果中出现连续的不稳定标签且出现的总数不小于M，则生成第三稳定信号，根据第三稳定信号将对应水泵机组标记为主动影响机组，并将主动影响机组输送水量后续的若干水泵机组均标记为被动影响机组，同时通过变频器对若干被动影响机组电机的转速运行进行管控，使得若干被动影响机组的实时输送水量同步调整至不大于主动影响机组的实时输送水量，并对主动影响机组的异常运行进行监测分析和管控；

其中，对若干被动影响机组电机的转速运行进行管控可以基于现有的神经网络算法对不同被动影响机组历史的不同输送水量以及对应的历史电机转速大数据进行训练匹配和调整；例如，主动影响机组出现异常后的输送水量为出现异常前的输送水量的80%，则根据被动影响机组当下输送水量的80%来对电机的转速进行控制调整，使得主动影响机组出现异常时还能使得所有水泵机组之间的输送水量保持一个稳定的关系；

此外，第三稳定信号可以通俗的理解为对应水泵机组的输送存在连续稳定的异常，此时主动影响机组的异常输送水量将会影响到后续其它水泵机组的正常运行，如果不主动采取措施进行处理，不仅会增加后续其它水泵机组的启停次数导致损耗增加，同时也会导致后续其它水泵机组所在的储蓄池发生雍水或者降水问题；主动影响机组的异常输送可以为水泵机组出现异常导致输送水量减少，也可以为主动影响机组对应的储蓄池的蓄水量不足，比如干旱季节时的头储蓄池；

对主动影响机组的异常运行进行监测分析和管控的步骤包括：

将主动影响机组所在的储蓄池的实时蓄水量设定为选中蓄水量，并将选中蓄水量与主动影响机组所在的储蓄池对应的警戒水量进行比对分析；

若选中蓄水量大于警戒水量，则生成第一蓄水信号；

若选中蓄水量大于警戒水量的Y%且不大于警戒水量，Y为大于零小于一百的实数，则生成第二蓄水信号；

若选中蓄水量不大于警戒水量的Y%，则生成第三蓄水信号；第三蓄水信号可以通俗的理解为对应选中蓄水量已不能满足主动影响机组的正常输送水量的要求，比如主动影响机组只能将正常状态下输送水量的一半输送至下一储蓄池；

第一蓄水信号、第二蓄水信号或者第三蓄水信号构成选中蓄水分析数据；

根据选中蓄水分析数据中的第一蓄水信号或者第二蓄水信号提示主动影响机组的运行存在异常的告警提示，以及根据选中蓄水分析数据中的第三蓄水信号停止梯级泵站的运行，或者将主动影响机组所在的储蓄池对应的备用蓄水池中的备用水源开启引流至该储蓄池中，此时主动影响机组所在的储蓄池为头储蓄池；

本发明实施例中，通过对不同储蓄池对应的水泵机组的输送水量状态进行监测和分析，并根据分析获取的异常对不同水泵机组的运行自动进行管控，使得梯级泵站不同位置的水泵机组之间的输送水量保持在稳定的范围，可以大大减少不同位置水泵开停机的次数，提高了梯级泵站节能降耗的效果和稳定运行的效果，实现了梯级泵站运行的智能监测和动态管理控制。

实施例

在实施例1公开的技术方案基础上，还包括：

梯级泵站运行状态监管模块，用于对监测周期内对梯级泵站中所有水泵机组中不同水泵的运行状态进行数据统计和分析获取不同水泵对应的状态分析数据，并根据状态分析数据对不同运行状态的水泵进行动态维护；包括：

对梯级泵站中所有水泵机组中不同水泵的运行实施监测以及数据统计时；统计不同水泵在监测周期内的运行总时长YS、运行总电量YD以及输送总水量ZS，对应的单位分别为小时、千瓦和立方米，监测周期可以为梯级泵站现有的运维周期，提取运行总时长、运行总功率以及输送总水量三者的数值并通过公式

根据水泵的运行能力系数通过公式

根据运行状态度对水泵的运行状态进行分析时，若运行状态度不小于运行状态阈值，则生成运行正常标签并将对应的水泵标记为运行正常水泵；运行状态阈值根据水泵对应的历史运维大数据模拟得到；

若运行状态度小于运行状态阈值，则生成运行异常标签并将对应的水泵标记为运行异常水泵；

将所有运行异常水泵以及所在的位置推送给梯级泵站对应的运维人员并生成需要立即进行运维的告警提示。

区别于现有技术方案中只是通过固定时间来对梯级泵站中的所有水泵实施常规的巡查维护，不能对不同运行状态的水泵实施针对性的维护；本发明实施例中，通过将监测周期内水泵运行方面的不同数据进行联立计算并获取对应的运行能力系数和运行状态度，并根据运行状态度对水泵的运行状态进行分析和分类，根据分类结果可以对异常水泵实施针对性的巡检和维护，异常水泵的异常可以为能耗高以及输送能力差。

此外，上述中涉及的公式均是去除量纲取其数值计算，是由采集大量数据进行软件通过模拟软件模拟得到最接近真实情况的一个公式。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的发明实施例仅仅是示意性的，例如，模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。

作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能模块的形式实现。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。