一种闸泵联控方法及系统

技术领域

本发明属于水泵控制技术领域，特别是一种闸泵联控方法及系统。

背景技术

在多种工业和市政应用中，如污水处理、灌溉系统、水厂配水等，多个闸泵同时运行来满足流量和压力的要求。传统的闸泵控制方法通常依赖简单的开/关控制或是基于预设时间表的操作。这些方法虽然简单易行，但往往忽视了泵之间的相互作用和联动效应，导致过度泵送、不必要的能源消耗以及设备的过早磨损。

现有技术中，缺乏有效的方式来实时协调多个闸泵的工作状态，使其能够动态地响应变化的需求和操作条件。此外，未能充分利用实时数据分析和自适应控制策略来优化闸泵的工作效率和寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种闸泵联控方法及系统，以解决现有技术中的不足，能够实时监控和调节多个闸泵的运行状态，确保在各种工作条件下的最优性能，不仅可以减少能量消耗和操作成本，还可以提高系统响应的灵活性和可靠性，延长闸泵的使用寿命。

本申请的一个实施例提供了一种闸泵联控方法，所述方法包括：

配置闸泵系统，其中，所述系统包括两个或两个以上的闸泵，每个闸泵具备可调节的工作参数；

生成与闸泵的工作节律同步的控制脉动信号，并接收每个闸泵的实时工作状态反馈信号；

解析闸泵的反馈信号和所述控制脉动信号之间的相位对齐和振幅一致性，以动态调节每个闸泵的工作参数，并与预设的联动工作参数相匹配。

可选的，所述控制脉动信号为：

C_{text{pulse}}(t)＝A·sin(2πf·t+phi)

其中，所述A表示振幅，所述f表示根据系统需求设定的频率参数，所述t表示时间，所述phi表示各闸泵的起始相角偏差，以确保脉动信号与闸泵的工作节律同步。

可选的，所述方法还包括：

分析调节后的闸泵系统的总体能耗与总输出流量的关系，以评估联控效果。

可选的，所述分析调节后的闸泵系统的总体能耗与总输出流量的关系，包括：

根据调节后的闸泵系统的总体能耗与总输出流量的关系，计算系统工作效能指标为：

ttext{SEI}＝frac{sum_{i＝1}^{n}E_{text{pump}，i}}{Q_text{total}}

其中，所述text{SEI}为系统工作效能指标，所述E_{text{pump}，i}代表第i台闸泵的能耗，所述Q_{text{total}}为系统的总输出流量，所述n为闸泵的数量。

本申请的又一实施例提供了一种闸泵联控系统，所述系统包括：

配置模块，用于配置闸泵系统，其中，所述系统包括两个或两个以上的闸泵，每个闸泵具备可调节的工作参数；

生成模块，用于生成与闸泵的工作节律同步的控制脉动信号，并接收每个闸泵的实时工作状态反馈信号；

解析模块，用于解析闸泵的反馈信号和所述控制脉动信号之间的相位对齐和振幅一致性，以动态调节每个闸泵的工作参数，并与预设的联动工作参数相匹配。

本申请的又一实施例提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上述任一项中所述的方法。

本申请的又一实施例提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上述任一项中所述的方法。

与现有技术相比，本发明提供的一种闸泵联控方法，通过配置闸泵系统，其中，所述系统包括两个或两个以上的闸泵，每个闸泵具备可调节的工作参数；生成与闸泵的工作节律同步的控制脉动信号，并接收每个闸泵的实时工作状态反馈信号；解析闸泵的反馈信号和所述控制脉动信号之间的相位对齐和振幅一致性，以动态调节每个闸泵的工作参数，并与预设的联动工作参数相匹配，从而能够实时监控和调节多个闸泵的运行状态，确保在各种工作条件下的最优性能，不仅可以减少能量消耗和操作成本，还可以提高系统响应的灵活性和可靠性，延长闸泵的使用寿命。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种闸泵联控方法的计算机终端的硬件结构框图；

图2为本发明实施例提供的一种闸泵联控方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的一种闸泵联控系统的结构示意图。

具体实施方式

下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本发明实施例首先提供了一种闸泵联控方法，该方法可以应用于电子设备，如计算机终端，具体如普通电脑等。

下面以运行在计算机终端上为例对其进行详细说明。图1为本发明实施例提供的一种闸泵联控方法的计算机终端的硬件结构框图。如图1所示，计算机终端可以包括一个或多个(图1中仅示出一个)处理器102(处理器102可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)和用于存储数据的存储器104，可选地，上述计算机终端还可以包括用于通信功能的传输装置106以及输入输出设备108。本领域普通技术人员可以理解，图1所示的结构仅为示意，其并不对上述计算机终端的结构造成限定。例如，计算机终端还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。

存储器104可用于存储应用软件的软件程序以及模块，如本申请实施例中的闸泵联控方法对应的程序指令/模块，处理器102通过运行存储在存储器104内的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的方法。存储器104可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器104可进一步包括相对于处理器102远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至计算机终端。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

传输装置106用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括计算机终端的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输装置106包括一个网络适配器(Network Interface Controller，NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输装置106可以为射频(Radio Frequency，RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。

参见图2，本发明的实施例提供了一种闸泵联控方法，可以包括如下步骤：

S201，配置闸泵系统，其中，所述系统包括两个或两个以上的闸泵，每个闸泵具备可调节的工作参数；

具体的，一种实现方式可以包括：

步骤1:闸泵选择和配置选择适合应用需求的闸泵，确保每个闸泵都具备必要的工作参数可调节能力，如流量(Q)，排放压力(P)，工作速率(R)和启停状态(S)。闸泵应配备智能控制接口，允许通过远程信号进行精确调节。

步骤2:传感器安装和校准在每个闸泵上安装必要的传感器，用于监测和反馈实时工作状态，包括但不限于流量计、压力传感器、转速传感器和电力消耗计量器。对所有传感器进行精确校准，以确保数据的准确性和可靠性。

步骤3:控制器和通信网络建立配置中央控制器和建立闸泵之间的通信网络。控制器应具备高性能计算能力，用于处理输入的控制脉动信号和各泵反馈信号。通信网络可以是有线或无线的，必须保证信号的实时传递和高可靠性。

步骤4:软件平台和用户界面开发开发一个集成软件平台，用于生成控制脉动信号，解析反馈信号，以及调节闸泵工作参数。软件应具备用户友好的界面，允许操作人员监控系统状态、调整控制策略和进行维护操作。

步骤5:工作参数调整能力实现在软件平台中实现一个参数调整算法，该算法能够接收来自传感器的实时数据，并结合控制脉动信号来实时调整每个闸泵的工作参数。算法应考虑到流量、压力、速率和启停状态之间的相互依赖关系，确保闸泵运行在最优状态。

步骤6:控制策略的采用和优化根据闸泵的设计规格和操作需求，制定一个初始的控制策略，并在系统运行过程中不断采集数据进行优化。优化算法应学习系统的运行特性，动态调整控制参数以适应不同的工作条件。

步骤7:系统集成和测试集成所有硬件和软件组件，进行系统测试以验证其性能。测试应包括不同操作模式下的工作参数调整、通信网络的稳定性和控制策略的有效性。

步骤8:运行监控和维护开启系统运行监控，确保实时工作状态的可视化，并设置警报系统以便于在参数偏离预设值时及时通知操作人员进行干预。定期对系统进行维护和优化，以保持最高的效率和可靠性。

这种具体实现方式采用了先进的传感器技术、自动化控制策略和通信网络，以确保闸泵系统能够以高效、同步的方式运行，同时优化能耗并提升系统的整体性能。

S202，生成与闸泵的工作节律同步的控制脉动信号，并接收每个闸泵的实时工作状态反馈信号；

具体的，一种控制脉动信号可以为：

C_{text{pulse}}(t)＝A·sin(2πf·t+phi)

其中，A表示振幅，决定了控制脉动信号的最大和最小值，进而影响闸泵的最大和最小工作强度；f表示根据系统需求设定的频率参数，它决定了控制脉动信号的重复周期，与闸泵的工作节律同步，以协调和优化泵的启动和关闭；t表示时间，是控制脉动信号在不同时间点的变量；phi表示各闸泵的起始相角偏差，以确保脉动信号与闸泵的工作节律同步，用于调整各个闸泵之间的工作相位，以保证它们之间的操作可以协同一致，避免冲突或效率降低。一种实现方式可以包括：

步骤1:控制脉动信号生成使用一个高精度的时钟源，结合数字信号处理器(DSP)或可编程逻辑控制器(PLC)，来生成高精度的控制脉动信号。信号的频率f可以通过用户输入界面设定，以匹配系统需求和各闸泵的最佳工作节律。

步骤2:振幅调节通过软件指令调节生成的信号振幅A，以适配不同的闸泵性能和操作需求。振幅调节可以基于预先设定的参数表或实时的分析系统需求自动进行。

步骤3:起始相角设定根据系统中闸泵的数量以及它们之间的位置关系，通过软件算法为每个闸泵设定起始相角phi，以确保它们的工作是同步的，并最大化整个系统的效率。

步骤4:信号发射与通信将生成的控制脉动信号通过有线或无线网络传送到各个闸泵的控制单元。确保信号的传输是同步的，且具有足够的带宽来保证信号质量。

步骤5:实时状态反馈各个闸泵装备的传感器将实时监测其工作状态(流量、压力等)，并将这些数据作为反馈信号实时回传给中央控制器。反馈机制还包括了传感器的自检功能，以确保数据的准确性。

步骤6:信号解析与调整中央控制器实时接收反馈信号，并通过专门的信号解析算法来判断各泵的实时工作状态是否与控制脉动信号对齐。如果检测到偏差，控制器将自动调整相应闸泵的控制信号，以保持同步。

步骤7:系统同步监测除了处理单个闸泵的反馈，中央控制器还要监测整个系统的同步状态，确保所有闸泵协同工作，最大化整体效能。

通过利用现代电子控制技术和通信系统，以实现高度同步化的闸泵联控方法，它不仅可以提高闸泵系统的效率和可靠性，同时也能在实时监测下灵活响应操作需求。

S203，解析闸泵的反馈信号和所述控制脉动信号之间的相位对齐和振幅一致性，以动态调节每个闸泵的工作参数，并与预设的联动工作参数相匹配。

具体的，一种实现方式可以包括：

步骤1:接收并缓存反馈信号每个闸泵的控制单元需要实时接收来自闸泵传感器的反馈信号，这些信号包含了闸泵的实时状态数据。这些数据被缓存起来，以便于后续的信号处理和解析。

步骤2:提取信号特征使用信号处理算法从实时反馈信号中提取关键特征信息，例如实时振幅、频率、相位等参数。这一步骤通常利用快速傅里叶变换(FFT)或其他频域分析方法来实施。

步骤3:相位差计算通过计算控制脉动信号与实时反馈信号之间的相位差，可以确定是否需要调整。如果检测到相位不对齐，算法将计算出需要修正的具体相位差值。

步骤4:振幅一致性分析通过对比控制脉动信号的预设振幅与从反馈信号中提取的实时振幅，可以分析是否存在振幅差异，从而确定振幅是否需要调节以实现一致性。

步骤5:动态调节信号根据从前面步骤得到的相位差和振幅差异数据，控制单元将动态调整控制脉动信号的相位和振幅参数。调整可以通过PID控制器或其他闭环控制系统实施，以确保精准的调整。

步骤6:实时反馈和连续调整调整后的控制脉动信号将被发送到对应的闸泵控制单元，控制单元将这些调整应用到闸泵的工作参数上。控制单元将继续监测闸泵的实时状态，并根据需要进行连续调整，以确保与控制脉动信号保持同步。

步骤7:同步状态评估控制单元需要评估调整后的闸泵工作状态与预设的联动工作参数之间的一致性。如果达到预设的同步状态，维持当前的控制策略；如果未达到，继续进行微调。

步骤8:系统学习与优化控制系统将采用机器学习算法，根据历史数据和调整效果，不断优化信号解析和调节策略，以实现更佳的系统性能。

通过上述的步骤实现的系统，可以高效解析和动态调节闸泵的工作参数，确保闸泵系统的控制脉动信号与实际工作状态之间的相位和振幅达到高度一致性，并与预设的联动工作参数相匹配，从而实现稳定且高效的闸泵联控。

进一步的，在实际应用中，还可以分析调节后的闸泵系统的总体能耗与总输出流量的关系，以评估联控效果。

具体的，可以根据调节后的闸泵系统的总体能耗与总输出流量的关系，计算系统工作效能指标为：

ttext{SEI}＝frac{sum_{i＝1}^{n}E_{text{pump},i}}{Q_text{total}}

其中，所述text{SEI}为系统工作效能指标，用以量化闸泵系统在单位输出流量下的总能耗。这个指标可以衡量系统的能效性，数值越低表示系统能耗越低，效率越高；所述E_{text{pump},i}代表第i台闸泵的能耗，它反映了该闸泵在特定工况下的能量消耗；所述Q_{text{total}}为系统的总输出流量，是所有闸泵输出流量的总和，这代表了系统的生产能力；所述n为闸泵的数量。一种实现方式可以包括：

步骤1：系统配置及数据准备

配置含有n台可调节工作参数的闸泵的联控系统。为每台闸泵安装必要的传感器，以实时监控并记录其工作状态，如流量、能耗等。确定每台闸泵的预设的联动工作参数，包括预期的相位和振幅。

步骤2：实时监控与控制

实时生成与闸泵工作节律同步的控制脉动信号C_{text{pulse}}(t)。接收每台闸泵的反馈信号，解析信号之间的相位对齐和振幅一致性。根据反馈信息动态调节各个闸泵的工作参数，使之与控制脉动信号同步。

步骤3：能耗与流量数据采集

收集调节后各个闸泵的能耗E_{text{pump},i}数据，测量调节后的系统总输出流量Q_{text{total}}。

步骤4：效能指标计算

根据收集到的能耗和流量数据，使用公式计算系统工作效能指标SEI。

步骤5：效能评估

根据计算得到的SEI值，评估联控效果的好坏，可以将SEI与设定的效能目标或行业标准进行对比，确定是否达到预期的能效水平。

步骤6：系统优化

如果SEI表明效率不理想，分析能源消耗的主要原因。根据分析结果调整控制策略或工作参数，如进一步优化相位对齐和振幅一致性的调节策略。重新进行步骤1至步骤5，直到SEI达到或优于行业标准。

步骤7：报告编制

将调节过程、SEI计算结果及对比分析数据整理成报告，在报告中详细描述采取的优化措施和取得的效果。

步骤8：持续监控

在系统优化后，继续对闸泵系统的能耗和流量进行实时监控，周期性地计算SEI以确保系统效能维持在最优状态。

通过以上步骤，可以对调节后的闸泵系统的总体能耗与总输出流量的关系有一个全面的评估，并可以据此评定和优化联控效果。

可见，通过配置闸泵系统，其中，所述系统包括两个或两个以上的闸泵，每个闸泵具备可调节的工作参数；生成与闸泵的工作节律同步的控制脉动信号，并接收每个闸泵的实时工作状态反馈信号；解析闸泵的反馈信号和所述控制脉动信号之间的相位对齐和振幅一致性，以动态调节每个闸泵的工作参数，并与预设的联动工作参数相匹配，从而能够实时监控和调节多个闸泵的运行状态，确保在各种工作条件下的最优性能，不仅可以减少能量消耗和操作成本，还可以提高系统响应的灵活性和可靠性，延长闸泵的使用寿命。

本发明的又一实施例提供了一种闸泵联控系统，参见图3，所述系统可以包括：

配置模块301，用于配置闸泵系统，其中，所述系统包括两个或两个以上的闸泵，每个闸泵具备可调节的工作参数；

生成模块302，用于生成与闸泵的工作节律同步的控制脉动信号，并接收每个闸泵的实时工作状态反馈信号；

解析模块303，用于解析闸泵的反馈信号和所述控制脉动信号之间的相位对齐和振幅一致性，以动态调节每个闸泵的工作参数，并与预设的联动工作参数相匹配。

可见，通过配置闸泵系统，其中，所述系统包括两个或两个以上的闸泵，每个闸泵具备可调节的工作参数；生成与闸泵的工作节律同步的控制脉动信号，并接收每个闸泵的实时工作状态反馈信号；解析闸泵的反馈信号和所述控制脉动信号之间的相位对齐和振幅一致性，以动态调节每个闸泵的工作参数，并与预设的联动工作参数相匹配，从而能够实时监控和调节多个闸泵的运行状态，确保在各种工作条件下的最优性能，不仅可以减少能量消耗和操作成本，还可以提高系统响应的灵活性和可靠性，延长闸泵的使用寿命。

本发明实施例还提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。

具体的，在本实施例中，上述存储介质可以被设置为存储用于执行以下步骤的计算机程序：

S201，配置闸泵系统，其中，所述系统包括两个或两个以上的闸泵，每个闸泵具备可调节的工作参数；

S202，生成与闸泵的工作节律同步的控制脉动信号，并接收每个闸泵的实时工作状态反馈信号；

S203，解析闸泵的反馈信号和所述控制脉动信号之间的相位对齐和振幅一致性，以动态调节每个闸泵的工作参数，并与预设的联动工作参数相匹配。

可见，通过配置闸泵系统，其中，所述系统包括两个或两个以上的闸泵，每个闸泵具备可调节的工作参数；生成与闸泵的工作节律同步的控制脉动信号，并接收每个闸泵的实时工作状态反馈信号；解析闸泵的反馈信号和所述控制脉动信号之间的相位对齐和振幅一致性，以动态调节每个闸泵的工作参数，并与预设的联动工作参数相匹配，从而能够实时监控和调节多个闸泵的运行状态，确保在各种工作条件下的最优性能，不仅可以减少能量消耗和操作成本，还可以提高系统响应的灵活性和可靠性，延长闸泵的使用寿命。

本发明实施例还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。

具体的，上述电子装置还可以包括传输设备以及输入输出设备，其中，该传输设备和上述处理器连接，该输入输出设备和上述处理器连接。

具体的，在本实施例中，上述处理器可以被设置为通过计算机程序执行以下步骤：

S201，配置闸泵系统，其中，所述系统包括两个或两个以上的闸泵，每个闸泵具备可调节的工作参数；

S202，生成与闸泵的工作节律同步的控制脉动信号，并接收每个闸泵的实时工作状态反馈信号；

S203，解析闸泵的反馈信号和所述控制脉动信号之间的相位对齐和振幅一致性，以动态调节每个闸泵的工作参数，并与预设的联动工作参数相匹配。

具体的，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。

可见，通过配置闸泵系统，其中，所述系统包括两个或两个以上的闸泵，每个闸泵具备可调节的工作参数；生成与闸泵的工作节律同步的控制脉动信号，并接收每个闸泵的实时工作状态反馈信号；解析闸泵的反馈信号和所述控制脉动信号之间的相位对齐和振幅一致性，以动态调节每个闸泵的工作参数，并与预设的联动工作参数相匹配，从而能够实时监控和调节多个闸泵的运行状态，确保在各种工作条件下的最优性能，不仅可以减少能量消耗和操作成本，还可以提高系统响应的灵活性和可靠性，延长闸泵的使用寿命。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。