一种基于物联网的城市供水设备运行监测系统

技术领域

本发明涉及供水设备运行监测技术领域，具体为一种基于物联网的城市供水设备运行监测系统。

背景技术

供水设备：单位时间内输出一定流量、扬程的自动启停的给水装置。按用途分：消防、生活、生产、污水处理四类。

但是在现有技术中，城市供水设备中管网起到至关重要的作用，但是城市供水管网无法合理筛选测量点，且不能够针对测量点的运行数据采集分析，判断供水管网的运行状态是否合格，从而降低了供水设备的运行稳定性，同时在确定供水管网运行合格后，无法通过数据采集进行供应效率分析，以至于无法最大程度的保证供水管网的运行效率。

针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述提出的问题，而提出一种基于物联网的城市供水设备运行监测系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于物联网的城市供水设备运行监测系统，包括服务器，服务器通讯连接有数据采集分析单元、测量点筛选单元以及运行监测分析单元；

测量点筛选单元对城市供水管网进行测量点筛选，将城市供水设备中供水管网进行运行监测，将供水管网内设置i个测量点，i为大于1的自然数，并对供水管网内测量点进行筛选，运行监测分析单元根据选中点位进行供水管网运行监测分析，通过测量点位的测量结果对供水管网的运行进行评估，并根据单个选中点位和多个选中点位分析进行运行监测；完成选中点位监测后，数据采集分析单元对供水管网进行运行效率评估，判断当前供水管网运行合格时当前运行效率是否满足实际需求。

作为本发明的一种优选实施方式，测量点筛选单元的运行过程如下：

获取到供水管网内测量点所在区域对应重叠交汇管路数量以及供水管网内测量点所在区域与管路交汇管距的长度占比，并将供水管网内测量点所在区域对应重叠交汇管路数量以及供水管网内测量点所在区域与管路交汇管距的长度占比分别标记为GLSi和CDZi；获取到供水管网内测量点所在区域供水时段与供水管网供应时段的时长占比，并将供水管网内测量点所在区域供水时段与供水管网供应时段的时长占比标记为SCZi；

通过公式

作为本发明的一种优选实施方式，若供水管网内测量点的筛选分析系数Ci超过筛选分析系数阈值，则将供水管网内当前测量点标记为选中点位；若供水管网内测量点的筛选分析系数Ci未超过筛选分析系数阈值，则将供水管网内当前测量点标记为非选中点位；将选中点位和非选中点位一同发送至服务器。

作为本发明的一种优选实施方式，运行监测分析单元的运行过程如下：

对应供水管网的运行时段任意节选时间段作为监测时段，并对监测时段内供水管网的单个选中点位进行分析，获取到监测时段内供水管网对应选中点位的供应压力值，并以监测时段为X轴且以供应压力值为U轴构建直角坐标系，将监测时段内各时刻的供应压力值采集并代入直角坐标系构建当前选中点位的运行压力曲线；对运行压力曲线中折点进行采集并将划分为加压节点和降压节点，并根据加压节点和降压节点所在曲线点位位置，将运行压力曲线各个曲线段划分为增压曲线段和降压曲线段。

作为本发明的一种优选实施方式，获取到运行压力曲线中任一加压节点的时刻对应选中点位区域的供水增加趋势的跨度量值以及任一降压节点的时刻对应选中点位区域的供水降低趋势的跨度量值，若运行压力曲线中任一加压节点的时刻对应选中点位区域的供水增加趋势的跨度量值以及任一降压节点的时刻对应选中点位区域的供水降低趋势的跨度量值任一数值未超过对应设定跨度量值阈值，则判断当前选中点位异常，并将为异常点位且将异常点位位置发送至服务器，服务器接收到异常点位位置后，对异常点位所在管路区域进行维护；若运行压力曲线中任一加压节点的时刻对应选中点位区域的供水增加趋势的跨度量值以及任一降压节点的时刻对应选中点位区域的供水降低趋势的跨度量值任一数值均超过对应设定跨度量值阈值，则对选中点位进行曲线段分析。

作为本发明的一种优选实施方式，获取到运行压力曲线中增压曲线段斜率增加时对应时段内选中点位管路区域对应供水量增加持续时长占比以及运行压力曲线中降压曲线段斜率增加时对应时段内选中点位管路区域对应供水量降低速度跨度值，并将运行压力曲线中增压曲线段斜率增加时对应时段内选中点位管路区域对应供水量增加持续时长占比以及运行压力曲线中降压曲线段斜率增加时对应时段内选中点位管路区域对应供水量降低速度跨度值分别与持续时长占比阈值和降低速度跨度值阈值进行比较。

作为本发明的一种优选实施方式，若运行压力曲线中增压曲线段斜率增加时对应时段内选中点位管路区域对应供水量增加持续时长占比超过持续时长占比阈值，且运行压力曲线中降压曲线段斜率增加时对应时段内选中点位管路区域对应供水量降低速度跨度值超过降低速度跨度值阈值，则判定运行压力曲线中曲线段分析正常，将对应选中点位标记为合格运行点位，并将对应位置发送至服务器；

若运行压力曲线中增压曲线段斜率增加时对应时段内选中点位管路区域对应供水量增加持续时长占比未超过持续时长占比阈值，或者运行压力曲线中降压曲线段斜率增加时对应时段内选中点位管路区域对应供水量降低速度跨度值未超过降低速度跨度值阈值，则判定运行压力曲线中曲线段分析异常，将对应选中点位标记为非合格运行点位，并将对应位置发送至服务器；服务器接收后，将对应非合格运行点位所在管路区域进行维护。

作为本发明的一种优选实施方式，对多个选中点位分析，获取到监测时段供水管网内相邻选中点位同一时段内对应运行压力值浮动跨度最大差值以及非相邻选中点位同一时段内对应运行压力值曲线临界值最大偏差值，并将其分别与浮动跨度最大差值阈值和临界值最大偏差值阈值进行比较：

若监测时段供水管网内相邻选中点位同一时段内对应运行压力值浮动跨度最大差值超过浮动跨度最大差值阈值，或者非相邻选中点位同一时段内对应运行压力值曲线临界值最大偏差值超过临界值最大偏差值阈值，则判定监测时段内供水管网存在异常，生成管网运维整顿信号并将管网运维整顿信号发送至服务器；

若监测时段供水管网内相邻选中点位同一时段内对应运行压力值浮动跨度最大差值未超过浮动跨度最大差值阈值，且非相邻选中点位同一时段内对应运行压力值曲线临界值最大偏差值未超过临界值最大偏差值阈值，则判定监测时段内供水管网正常，生成管网供应正常信号并将管网供应正常信号发送至服务器。

作为本发明的一种优选实施方式，数据采集分析单元的运行过程如下：

获取到供水管网内同一管路的不同选中点位对应同一参数监测离散度偏差量；获取到供水管网内同一选中点位对应多次测量同一参数的偏离度；

若供水管网内同一管路的不同选中点位对应同一参数监测离散度偏差量超过偏差量阈值，或者供水管网内同一选中点位对应多次测量同一参数的偏离度超过偏离度阈值，则判定供水管网内数据采集分析异常，生成管网供水低效信号并将管网供水低效信号发送至服务器；

若供水管网内同一管路的不同选中点位对应同一参数监测离散度偏差量未超过偏差量阈值，且供水管网内同一选中点位对应多次测量同一参数的偏离度未超过偏离度阈值，则判定供水管网内数据采集分析正常，生成管网供水高效信号并将管网供水高效信号发送至服务器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中，对城市供水管网进行测量点筛选，通过对城市供水管网进行测量点选择，提高了供水管网运行监测的准确性，避免测量点位置不合理导致采集数据无法全面体现供水管网的运行状态，造成供水设备运行监测效率降低，影响供水管控的及时性；根据选中点位进行供水管网运行监测分析，通过测量点位的测量结果对供水管网的运行进行评估，保证供水管网内运行状态满足实际运行需求，同时确保供水管网运行效率便于在异常时及时进行管网整顿。

2、本发明中，对供水管网进行运行效率评估，判断当前供水管网运行合格时当前运行效率是否满足实际需求，从而在确保供水管网运行状态合格时确保供水管网运行高效性，最大程度地提高了供水管网的合格运行效率。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的原理框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

请参阅图1所示，一种基于物联网的城市供水设备运行监测系统，包括服务器，服务器通讯连接有数据采集分析单元、测量点筛选单元以及运行监测分析单元；

服务器生成测量点筛选信号并将测量点筛选信号发送至测量点筛选单元，测量点筛选单元接收到测量点筛选信号后，对城市供水管网进行测量点筛选，通过对城市供水管网进行测量点选择，提高了供水管网运行监测的准确性，避免测量点位置不合理导致采集数据无法全面体现供水管网的运行状态，造成供水设备运行监测效率降低，影响供水管控的及时性；

将城市供水设备中供水管网进行运行监测，将供水管网内设置i个测量点，i为大于1的自然数，并对供水管网内测量点进行筛选，获取到供水管网内测量点所在区域对应重叠交汇管路数量以及供水管网内测量点所在区域与管路交汇管距的长度占比，并将供水管网内测量点所在区域对应重叠交汇管路数量以及供水管网内测量点所在区域与管路交汇管距的长度占比分别标记为GLSi和CDZi；获取到供水管网内测量点所在区域供水时段与供水管网供应时段的时长占比，并将供水管网内测量点所在区域供水时段与供水管网供应时段的时长占比标记为SCZi；

通过公式

将供水管网内测量点的筛选分析系数Ci与筛选分析系数阈值进行比较：

若供水管网内测量点的筛选分析系数Ci超过筛选分析系数阈值，则将供水管网内当前测量点标记为选中点位；若供水管网内测量点的筛选分析系数Ci未超过筛选分析系数阈值，则将供水管网内当前测量点标记为非选中点位；

将选中点位和非选中点位一同发送至服务器；

测量点筛选单元获取到选中点位后，生成运行监测分析信号并将运行监测分析信号发送至运行监测分析单元，运行监测分析单元接收到运行监测分析信号后，根据选中点位进行供水管网运行监测分析，通过测量点位的测量结果对供水管网的运行进行评估，保证供水管网内运行状态满足实际运行需求，同时确保供水管网运行效率便于在异常时及时进行管网整顿；

对应供水管网的运行时段任意节选时间段作为监测时段，并对监测时段内供水管网的单个选中点位进行分析，获取到监测时段内供水管网对应选中点位的供应压力值，并以监测时段为X轴且以供应压力值为U轴构建直角坐标系，将监测时段内各时刻的供应压力值采集并代入直角坐标系构建当前选中点位的运行压力曲线；对运行压力曲线中折点进行采集并将划分为加压节点和降压节点，并根据加压节点和降压节点所在曲线点位位置，将运行压力曲线各个曲线段划分为增压曲线段和降压曲线段；

获取到运行压力曲线中任一加压节点的时刻对应选中点位区域的供水增加趋势的跨度量值以及任一降压节点的时刻对应选中点位区域的供水降低趋势的跨度量值，若运行压力曲线中任一加压节点的时刻对应选中点位区域的供水增加趋势的跨度量值以及任一降压节点的时刻对应选中点位区域的供水降低趋势的跨度量值任一数值未超过对应设定跨度量值阈值，则判断当前选中点位异常，并将为异常点位且将异常点位位置发送至服务器，服务器接收到异常点位位置后，对异常点位所在管路区域进行维护；若运行压力曲线中任一加压节点的时刻对应选中点位区域的供水增加趋势的跨度量值以及任一降压节点的时刻对应选中点位区域的供水降低趋势的跨度量值任一数值均超过对应设定跨度量值阈值，则对选中点位进行曲线段分析；

获取到运行压力曲线中增压曲线段斜率增加时对应时段内选中点位管路区域对应供水量增加持续时长占比以及运行压力曲线中降压曲线段斜率增加时对应时段内选中点位管路区域对应供水量降低速度跨度值，并将运行压力曲线中增压曲线段斜率增加时对应时段内选中点位管路区域对应供水量增加持续时长占比以及运行压力曲线中降压曲线段斜率增加时对应时段内选中点位管路区域对应供水量降低速度跨度值分别与持续时长占比阈值和降低速度跨度值阈值进行比较：

若运行压力曲线中增压曲线段斜率增加时对应时段内选中点位管路区域对应供水量增加持续时长占比超过持续时长占比阈值，且运行压力曲线中降压曲线段斜率增加时对应时段内选中点位管路区域对应供水量降低速度跨度值超过降低速度跨度值阈值，则判定运行压力曲线中曲线段分析正常，将对应选中点位标记为合格运行点位，并将对应位置发送至服务器；若运行压力曲线中增压曲线段斜率增加时对应时段内选中点位管路区域对应供水量增加持续时长占比未超过持续时长占比阈值，或者运行压力曲线中降压曲线段斜率增加时对应时段内选中点位管路区域对应供水量降低速度跨度值未超过降低速度跨度值阈值，则判定运行压力曲线中曲线段分析异常，将对应选中点位标记为非合格运行点位，并将对应位置发送至服务器；服务器接收后，将对应非合格运行点位所在管路区域进行维护；

对多个选中点位分析，获取到监测时段供水管网内相邻选中点位同一时段内对应运行压力值浮动跨度最大差值以及非相邻选中点位同一时段内对应运行压力值曲线临界值最大偏差值，并将监测时段供水管网内相邻选中点位同一时段内对应运行压力值浮动跨度最大差值以及非相邻选中点位同一时段内对应运行压力值曲线临界值最大偏差值分别与浮动跨度最大差值阈值和临界值最大偏差值阈值进行比较：

若监测时段供水管网内相邻选中点位同一时段内对应运行压力值浮动跨度最大差值超过浮动跨度最大差值阈值，或者非相邻选中点位同一时段内对应运行压力值曲线临界值最大偏差值超过临界值最大偏差值阈值，则判定监测时段内供水管网存在异常，生成管网运维整顿信号并将管网运维整顿信号发送至服务器；

若监测时段供水管网内相邻选中点位同一时段内对应运行压力值浮动跨度最大差值未超过浮动跨度最大差值阈值，且非相邻选中点位同一时段内对应运行压力值曲线临界值最大偏差值未超过临界值最大偏差值阈值，则判定监测时段内供水管网正常，生成管网供应正常信号并将管网供应正常信号发送至服务器；

完成选中点位监测后，服务器生成数据采集分析信号并将数据采集分析信号发送至数据采集分析单元，数据采集分析单元接收到数据采集分析信号后，对供水管网进行运行效率评估，判断当前供水管网运行合格时当前运行效率是否满足实际需求，从而在确保供水管网运行状态合格时确保供水管网运行高效性，最大程度地提高了供水管网的合格运行效率；

获取到供水管网内同一管路的不同选中点位对应同一参数监测离散度偏差量，其中，同一参数表示为管网内管路运行压力、运行流量浮动量等参数，精密度表示为同一参数测量值的离散程度，且精密度偏差值则表示同一参数测量值的离散程度偏差值，可以根据各数值曲间密度作为依据；获取到供水管网内同一选中点位对应多次测量同一参数的偏离度，其中，偏离度表示测量参数的测量值与实际值的偏离程度，可以根据数值偏差量作为依据；其中管路测量均为同一测量条件下；

若供水管网内同一管路的不同选中点位对应同一参数监测离散度偏差量超过偏差量阈值，或者供水管网内同一选中点位对应多次测量同一参数的偏离度超过偏离度阈值，则判定供水管网内数据采集分析异常，生成管网供水低效信号并将管网供水低效信号发送至服务器，服务器接收后，对供水管网进行整顿；

若供水管网内同一管路的不同选中点位对应同一参数监测离散度偏差量未超过偏差量阈值，且供水管网内同一选中点位对应多次测量同一参数的偏离度未超过偏离度阈值，则判定供水管网内数据采集分析正常，生成管网供水高效信号并将管网供水高效信号发送至服务器；

上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置；

本发明在使用时，测量点筛选单元对城市供水管网进行测量点筛选，将城市供水设备中供水管网进行运行监测，将供水管网内设置i个测量点，并对供水管网内测量点进行筛选，运行监测分析单元根据选中点位进行供水管网运行监测分析，通过测量点位的测量结果对供水管网的运行进行评估，并根据单个选中点位和多个选中点位分析进行运行监测；完成选中点位监测后，数据采集分析单元对供水管网进行运行效率评估，判断当前供水管网运行合格时当前运行效率是否满足实际需求。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。