CN114320866A - 分布式一体化泵站集中管理控制*** - Google Patents

分布式一体化泵站集中管理控制*** Download PDF

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CN114320866A CN202210218150.4A CN202210218150A CN114320866A CN 114320866 A CN114320866 A CN 114320866A CN 202210218150 A CN202210218150 A CN 202210218150A CN 114320866 A CN114320866 A CN 114320866A
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Abstract

本发明公开了分布式一体化泵站集中管理控制***，包括输入模块、水泵监测模块、水泵调度模块和水泵控制模块；所述输入模块用于获取泵站所需提供的流量及持续时长，其中，持续时长的输入可为空；所述泵站监测模块用于监控各个水泵的运行状况；所述水泵调度模块用于根据泵站所需提供的流量将若干个水泵划分为若干组虚拟组和至多一组候补组，每组虚拟组中提供一台水泵工作，且每组虚拟组中工作的水泵依次循环；通过水泵调度模块来将水泵分为若干个虚拟组及候补组，通过每组虚拟组提供一台水泵工作，每组虚拟组内的水泵依次交替运行，能够使得每个水泵都能得到均匀的使用。

Description

分布式一体化泵站集中管理控制***
技术领域
本发明涉及泵站管理控制技术领域，具体涉及分布式一体化泵站集中管理控制***。
背景技术
泵站是提供一定压力和流量的液压动力装置，其由多个水泵组成，在使用时，泵站可以控制一定数量水泵的开启，以满足泵站整体流量的需求；
在对多个水泵的控制过程中，不同水泵使用时长的不同会影响不同水泵的磨损程度，长时间积累后则会影响泵组整体的使用寿命，还会扰乱泵站的检修周期。
发明内容
本发明的目的在于提供分布式一体化泵站集中管理控制***，解决以下技术问题：
不同水泵在长时间使用后磨损程度差别较大。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：分布式一体化泵站集中管理控制***，包括输入模块、水泵监测模块、水泵调度模块和水泵控制模块；
所述输入模块用于获取泵站所需提供的流量及持续时长，其中，持续时长的输入可为空；
所述泵站监测模块用于监控各个水泵的运行状况；
所述水泵调度模块用于根据泵站所需提供的流量将若干个水泵划分为若干组虚拟组和至多一组候补组，每组虚拟组中提供一台水泵工作，且每组虚拟组中工作的水泵依次循环；
所述水泵控制模块用于根据水泵调度模块的调度控制水泵的启停。
作为本发明进一步的方案：所述水泵调度模块工作的具体步骤包括：
S1、计算出需要同时工作的水泵数量；
将泵站所有的水泵进行标号1、2、……n,n为水泵的总个数，通过公式
Figure 906259DEST_PATH_IMAGE001
获取当前泵站流量需求下需要同时工作的水泵数量m，其中，
Figure 704451DEST_PATH_IMAGE002
为泵站的流量需求，
Figure 434510DEST_PATH_IMAGE003
为单个水泵正常工作状态下的流量值；
S2、根据m值对虚拟组及候补组进行划分；
当m＞n-1时，虚拟组的数量为n，每个虚拟组内水泵的数量为1，候补组的数量为0；
当m≤n-1时，虚拟组的数量为m，每个虚拟组内水泵的数量为
Figure 916438DEST_PATH_IMAGE004
，候补组的数量为1，候补组内水泵的数量为((n-1)modm)+1；
S3、当持续时长的输入不为空时，根据所需流量的时长计算出单个水泵的工作时长；
通过公式
Figure 706539DEST_PATH_IMAGE005
获得单个水泵的工作时长
Figure 992027DEST_PATH_IMAGE006
，其中，
Figure 260197DEST_PATH_IMAGE007
表示泵站所需流量的持续的总时长。
作为本发明进一步的方案：所述泵站监测模块监控每个水泵的运行状况，监测的运行参数包括电压
Figure 796965DEST_PATH_IMAGE008
、电流
Figure 757967DEST_PATH_IMAGE009
、频率
Figure 265172DEST_PATH_IMAGE010
、水泵噪声值
Figure 884503DEST_PATH_IMAGE011
、水泵开度
Figure 59133DEST_PATH_IMAGE012
和水泵启停状况
Figure 659878DEST_PATH_IMAGE013
。
作为本发明进一步的方案：所述泵站监测模块通过公式
Figure 919958DEST_PATH_IMAGE014
+
Figure 280664DEST_PATH_IMAGE015
）获取每个水泵的运行状态值
Figure 309800DEST_PATH_IMAGE016
，其中，当水泵开启时，
Figure 143763DEST_PATH_IMAGE013
的值为1，当水泵关闭时，
Figure 376293DEST_PATH_IMAGE017
的值为0，
Figure 789957DEST_PATH_IMAGE019
、
Figure 673599DEST_PATH_IMAGE020
和
Figure 147306DEST_PATH_IMAGE021
为预设比例系数，且
Figure 660939DEST_PATH_IMAGE019
、
Figure 612715DEST_PATH_IMAGE020
和
Figure 616443DEST_PATH_IMAGE021
均大于0，
Figure 746204DEST_PATH_IMAGE022
为水泵全开状态下的电压标准值，
Figure 202593DEST_PATH_IMAGE023
为水泵全开状态下的电流标准值，
Figure 692480DEST_PATH_IMAGE024
为水泵全开状态下的噪音标准值，
Figure 550715DEST_PATH_IMAGE025
的取值范围为(0，1]；
将水泵运行状态值
Figure 913694DEST_PATH_IMAGE016
与预设阈值进行比较，当
Figure 857379DEST_PATH_IMAGE026
＞预设阈值时，判定该水泵存在故障，当
Figure 150957DEST_PATH_IMAGE016
≤预设阈值时，判定该水泵运行正常。
作为本发明进一步的方案：当所需流量的持续的总时长
Figure 348852DEST_PATH_IMAGE007
无输入时，单个水泵一次工作的时长
Figure 335262DEST_PATH_IMAGE027
设定为预设周期，每个虚拟组中的水泵依预设周期轮流工作。
作为本发明进一步的方案：所述水泵调度模块在泵站总流量需求变化时重新对水泵进行调度。
作为本发明进一步的方案：在重新对水泵进行虚拟组划分时，候补组内对应的水泵依次轮换。
作为本发明进一步的方案：所述水泵控制模块还接受人工指令的直接控制。
作为本发明进一步的方案：人工指令控制的优先级大于水泵调度模块控制的优先级。
本发明的有益效果：
（1）本发明通过输入模块来获取泵站所需提供的流量大小及持续时长，通过泵站监测模块监控每个水泵的实时运行状况，通过水泵调度模块来将水泵分为若干个虚拟组及候补组，通过每组虚拟组提供一台水泵工作，每组虚拟组内的水泵依次交替运行，能够使得每个水泵都能得到均匀的使用，一方面，避免了单个水泵工作时间过长造成安全隐患，另一方面，水泵的均匀使用能够使得所有水泵均匀磨损，进而延长了泵站整体的使用寿命，同时也方便了对泵站的检修。
（2）本发明通过泵站监测模块实施监测每个水泵的运行状况，通过水泵的电压
Figure 766244DEST_PATH_IMAGE028
、电流
Figure 863513DEST_PATH_IMAGE029
、水泵噪声值
Figure 975300DEST_PATH_IMAGE011
、水泵开度
Figure 132612DEST_PATH_IMAGE030
和水泵启停状况
Figure 50890DEST_PATH_IMAGE017
来计算出水泵的运行状态值
Figure 171424DEST_PATH_IMAGE026
，通过将将水泵运行状态值
Figure 858757DEST_PATH_IMAGE016
与预设阈值进行比较，能够较为准确的判断不同工作状态下水泵是否运行正常。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明提供的分布式一体化泵站集中管理控制***的模块框图。
具体实施方式
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。
请参阅图1所示，本发明为分布式一体化泵站集中管理控制***，包括输入模块、水泵监测模块、水泵调度模块和水泵控制模块；
输入模块用于获取泵站所需提供的流量及持续时长，其中，持续时长的输入可为空；
泵站监测模块用于监控各个水泵的运行状况；
水泵调度模块用于根据泵站所需提供的流量将若干个水泵划分为若干组虚拟组和至多一组候补组，每组虚拟组中提供一台水泵工作，且每组虚拟组中工作的水泵依次循环；
所述水泵控制模块用于根据水泵调度模块的调度控制水泵的启停。
本发明通过输入模块来获取泵站所需提供的流量大小及持续时长，其中，持续时长的输入可以为空，通过泵站监测模块监控每个水泵的实时运行状况，通过水泵调度模块来将水泵分为若干个虚拟组及候补组，其中，候补组可设置一组或不设置，例如在需要泵站满负载运行时，可不设置候补组，通过每组虚拟组提供一台水泵工作，每组虚拟组内的水泵依次交替运行，能够使得每个水泵都能得到均匀的使用，一方面，避免了单个水泵工作时间过长造成的安全隐患，另一方面，水泵的均匀使用能够使得水泵均匀磨损，进而延长了泵站整体的使用寿命，同时也方便了对泵站检修。
水泵调度模块工作的具体步骤包括：
S1、计算出需要同时工作的水泵数量；
将泵站所有的水泵进行标号1、2、……n,n为水泵的总个数，通过公式
Figure 186970DEST_PATH_IMAGE031
获取当前泵站流量需求下需要同时工作的水泵数量m，其中，
Figure 874435DEST_PATH_IMAGE002
为泵站的流量需求，
Figure 579085DEST_PATH_IMAGE003
为单个水泵正常工作状态下的流量值；
S2、根据m值对虚拟组及候补组进行划分；
当m＞n-1时，虚拟组的数量为n，每个虚拟组内水泵的数量为1，候补组的数量为0；
当m≤n-1时，虚拟组的数量为m，每个虚拟组内水泵的数量为
Figure 855346DEST_PATH_IMAGE032
，候补组的数量为1，候补组内水泵的数量为((n-1)modm)+1；
S3、当持续时长的输入不为空时，根据所需流量的时长计算出单个水泵的工作时长；
通过公式
Figure 354460DEST_PATH_IMAGE033
获得单个水泵的工作时长
Figure 732483DEST_PATH_IMAGE006
，其中，
Figure 709666DEST_PATH_IMAGE007
表示泵站所需流量的持续的总时长。
本发明中水泵调度模块工作的具体步骤为先获得需要同时工作水泵数量m，再根据m值对虚拟组及候补组进行划分，最后再计算单个水泵一次工作的时长；
其中，需要同时工作的水泵数量m为泵站的流量需求与单个水泵正常工作状态下的流量值的比值，也就是说，m个水泵同时工作即能够满足泵站整体的流量需求；
在对虚拟组及候补组进行划分时，需要将m值与水泵的总个数n进行比较，当m＞n-1时，说明此时本站流量的需求需要所有的水泵同时工作，因此不再划分候补组，且每个虚拟组中的水泵个数为1；当m≤n-1时，划分一组候补组，且设定候补组内至少有一个水泵，因此，通过对
Figure 168330DEST_PATH_IMAGE034
的取整，能够获得每个虚拟组内水泵的个数，其中，
Figure 586148DEST_PATH_IMAGE004
表示对
Figure 700735DEST_PATH_IMAGE035
进行取整，同时，通过公式（n-1）modm获取到
Figure 216030DEST_PATH_IMAGE036
的余数，将余数个数的水泵划分至候补组内，进而获取到候补组内水泵的数量；
作为本发明的一种实施方式，水泵数量共有14个，需要4个水泵同时工作，此时，将水泵划分为4组虚拟组，每组虚拟组中有3个水泵，候补组内有2个水泵；
当持续时长的输入不为空时，对单个水泵的工作时长进行计算，通过持续的总时长比每组虚拟组的水泵个数，获得单个水泵额工作时长。
泵站监测模块监控每个水泵的运行状况，监测的运行参数包括电压
Figure 732462DEST_PATH_IMAGE037
、电流
Figure 324111DEST_PATH_IMAGE009
、频率
Figure 722731DEST_PATH_IMAGE038
、水泵噪声值
Figure 307297DEST_PATH_IMAGE011
、水泵开度
Figure 428967DEST_PATH_IMAGE030
和水泵启停状况
Figure 175207DEST_PATH_IMAGE017
。
泵站监测模块通过公式
Figure 998806DEST_PATH_IMAGE039
+
Figure 387062DEST_PATH_IMAGE040
）获取每个水泵的运行状态值
Figure 159977DEST_PATH_IMAGE026
，其中，当水泵开启时，
Figure 342697DEST_PATH_IMAGE017
的值为1，当水泵关闭时，
Figure 653592DEST_PATH_IMAGE013
的值为0，
Figure 351200DEST_PATH_IMAGE042
、
Figure 227889DEST_PATH_IMAGE020
和
Figure 847090DEST_PATH_IMAGE021
为预设比例系数，且
Figure 396014DEST_PATH_IMAGE019
、
Figure 860493DEST_PATH_IMAGE020
和
Figure 60530DEST_PATH_IMAGE021
均大于0，
Figure 585053DEST_PATH_IMAGE043
为水泵全开状态下的电压标准值，
Figure 355694DEST_PATH_IMAGE023
为水泵全开状态下的电流标准值，
Figure 889443DEST_PATH_IMAGE024
为水泵全开状态下的噪音标准值，
Figure 943987DEST_PATH_IMAGE044
的取值范围为(0，1]；
将水泵运行状态值
Figure 639410DEST_PATH_IMAGE016
与预设阈值进行比较，当
Figure 162927DEST_PATH_IMAGE026
＞预设阈值时，判定该水泵存在故障，当
Figure 234788DEST_PATH_IMAGE016
≤预设阈值时，判定该水泵运行正常。
本发明通过泵站监测模块实施监测每个水泵的运行状况，通过水泵的电压
Figure 143838DEST_PATH_IMAGE045
、电流
Figure 275742DEST_PATH_IMAGE009
、水泵噪声值
Figure 18046DEST_PATH_IMAGE011
、水泵开度
Figure 893598DEST_PATH_IMAGE046
和水泵启停状况
Figure 922734DEST_PATH_IMAGE047
来计算出水泵的运行状态值
Figure 959960DEST_PATH_IMAGE016
，其中，水泵开度
Figure 458068DEST_PATH_IMAGE030
表示水泵的开启程度，取值范围为(0，1]，电流
Figure 668470DEST_PATH_IMAGE009
和水泵噪声值
Figure 552112DEST_PATH_IMAGE011
随水泵开度
Figure 510972DEST_PATH_IMAGE048
的变化曲线趋近于一条倾斜直线，因此将电流
Figure 480065DEST_PATH_IMAGE009
、水泵噪声值
Figure 697420DEST_PATH_IMAGE011
分别除以水泵开度
Figure 435569DEST_PATH_IMAGE044
，能够计算得到水泵全开状态下的相关参数，电压
Figure DEST_PATH_IMAGE049
在水泵不同开度下保持恒定，因此电压
Figure 362068DEST_PATH_IMAGE037
不需要再除以
Figure 818457DEST_PATH_IMAGE012
，进一步的，通过各个参数分别与水泵全开状态的标准值进行比较，能够准确获得各项参数出现的偏差，另外，当水泵开启时，
Figure 573923DEST_PATH_IMAGE017
的值为1，当水泵关闭时，
Figure 914381DEST_PATH_IMAGE013
的值为0，因此，关闭状态下的水泵运行状态值
Figure 729890DEST_PATH_IMAGE016
为0；
通过将将水泵运行状态值
Figure 204734DEST_PATH_IMAGE016
与预设阈值进行比较，能够较为准确的判断不同工作状态下水泵是否运行正常。
当所需流量的持续的总时长
Figure 514624DEST_PATH_IMAGE007
无输入时，单个水泵一次工作的时长
Figure DEST_PATH_IMAGE050
设定为预设周期，每个虚拟组中的水泵依预设周期轮流工作。
在不确定所需流量的持续时长时，将单个水泵每次运行的时长设定为预设值，每个虚拟组中的水泵依照预设周期的数值进行轮流工作，进而能够保证所有的水泵都能较为均匀的得到使用。
水泵调度模块在泵站总流量需求变化时重新对水泵进行调度。
在重新对水泵进行虚拟组划分时，候补组内对应的水泵依次轮换。
作为本发明的一种实施方式，每次水泵调度模块对水泵进行虚拟组划分时，候补组内对应的水泵依次轮换，此种设置能够避免某个水泵长期处于候补组内而得不到有效的利用的情况，进而使得所有的水泵都能被使用到，进一步提高的水泵运行分配的均匀性。
水泵控制模块还接受人工指令的直接控制。
人工指令控制的优先级大于水泵调度模块控制的优先级。
作为本发明的一种实施方式，水泵控制模块直接接受人工指令的控制，且人工指令控制的优先级大于水泵调度模块控制的优先级，此种设置能够保证在一些特定情况下，能够通过人工直接控制的方式对水泵的启停进行适应性的调整。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (9)

1.分布式一体化泵站集中管理控制***，其特征在于，包括输入模块、水泵监测模块、水泵调度模块和水泵控制模块；
所述输入模块用于获取泵站所需提供的流量及持续时长，其中，持续时长的输入可为空；
所述泵站监测模块用于监控各个水泵的运行状况；
所述水泵调度模块用于根据泵站所需提供的流量将若干个水泵划分为若干组虚拟组和至多一组候补组，每组虚拟组中提供一台水泵工作，且每组虚拟组中工作的水泵依次循环；
所述水泵控制模块用于根据水泵调度模块的调度控制水泵的启停。
2.根据权利要求1所述的分布式一体化泵站集中管理控制***,其特征在于，所述水泵调度模块工作的具体步骤包括：
S1、计算出需要同时工作的水泵数量；
将泵站所有的水泵进行标号1、2、……n,n为水泵的总个数，通过公式
Figure 251996DEST_PATH_IMAGE002
获取当前泵站流量需求下需要同时工作的水泵数量m，其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
为泵站的流量需求，
Figure 107825DEST_PATH_IMAGE004
为单个水泵正常工作状态下的流量值；
S2、根据m值对虚拟组及候补组进行划分；
当m＞n-1时，虚拟组的数量为n，每个虚拟组内水泵的数量为1，候补组的数量为0；
当m≤n-1时，虚拟组的数量为m，每个虚拟组内水泵的数量为
Figure DEST_PATH_IMAGE005
，候补组的数量为1，候补组内水泵的数量为((n-1)modm)+1；
S3、当持续时长的输入不为空时，根据所需流量的时长计算出单个水泵的工作时长；
通过公式
Figure 38872DEST_PATH_IMAGE006
获得单个水泵的工作时长
Figure DEST_PATH_IMAGE007
，其中，
Figure 980152DEST_PATH_IMAGE008
表示泵站所需流量的持续的总时长。
3.根据权利要求1所述的分布式一体化泵站集中管理控制***,其特征在于，所述泵站监测模块监控每个水泵的运行状况，监测的运行参数包括电压
Figure DEST_PATH_IMAGE009
、电流
Figure 920426DEST_PATH_IMAGE010
、水泵噪声值
Figure DEST_PATH_IMAGE011
、水泵开度
Figure 648340DEST_PATH_IMAGE012
和水泵启停状况
Figure DEST_PATH_IMAGE013
。
4.根据权利要求3所述的分布式一体化泵站集中管理控制***,其特征在于，所述泵站监测模块通过公式
Figure 15868DEST_PATH_IMAGE014
+
Figure 913285DEST_PATH_IMAGE016
）获取每个水泵的运行状态值
Figure DEST_PATH_IMAGE017
，其中，当水泵开启时，
Figure 126092DEST_PATH_IMAGE013
的值为1，当水泵关闭时，
Figure 300721DEST_PATH_IMAGE018
的值为0，
Figure DEST_PATH_IMAGE019
、
Figure 822838DEST_PATH_IMAGE020
和
Figure DEST_PATH_IMAGE021
为预设比例系数，且
Figure 879656DEST_PATH_IMAGE022
、
Figure 489629DEST_PATH_IMAGE020
和
Figure 394131DEST_PATH_IMAGE021
均大于0，
Figure DEST_PATH_IMAGE023
为水泵全开状态下的电压标准值，
Figure 352729DEST_PATH_IMAGE024
为水泵全开状态下的电流标准值，
Figure DEST_PATH_IMAGE025
为水泵全开状态下的噪音标准值，
Figure 241050DEST_PATH_IMAGE026
的取值范围为(0，1]；
将水泵运行状态值
Figure DEST_PATH_IMAGE027
与预设阈值进行比较，当
Figure 310506DEST_PATH_IMAGE017
＞预设阈值时，判定该水泵存在故障，当
Figure 194149DEST_PATH_IMAGE027
≤预设阈值时，判定该水泵运行正常。
5.根据权利要求2所述的分布式一体化泵站集中管理控制***,其特征在于，当所需流量的持续的总时长
Figure 543222DEST_PATH_IMAGE008
无输入时，单个水泵一次工作的时长
Figure 512315DEST_PATH_IMAGE007
设定为预设周期，每个虚拟组中的水泵依预设周期轮流工作。
6.据权利要求2所述的分布式一体化泵站集中管理控制***,其特征在于，所述水泵调度模块在泵站总流量需求变化时重新对水泵进行调度。
7.根据权利要求6所述的分布式一体化泵站集中管理控制***,其特征在于，在重新对水泵进行虚拟组划分时，候补组内对应的水泵依次轮换。
8.根据权利要求1所述的分布式一体化泵站集中管理控制***,其特征在于，所述水泵控制模块还接受人工指令的直接控制。
9.根据权利要求8所述的分布式一体化泵站集中管理控制***,其特征在于，人工指令控制的优先级大于水泵调度模块控制的优先级。
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