一种智能潜水电泵及其运行状态监控方法与流程

本发明涉及潜水电泵领域，特别是涉及一种智能潜水电泵及其运行状态监测和控制方法。

背景技术：

泵是一种通用机械，品种繁多，广泛应用于石油、化工、采矿、水处理、核电等行业。泵对于生产企业的日常运行和人员安全至关重要，需要实现近“零故障”运行。据统计，泵的维护费用占到整个工厂维护成本的7%，同时工厂的生产损失0.2%归结于泵故障。如果对泵进行有效的状态监测并实施基于状态的设备维护，不仅这些损失是完全可以避免的，还会极大节约维护成本。但是，泵是“机-电-磁-液”多物理场耦合作用设备，其中任何环节出现问题都会导致泵机故障。这些故障源包括：电机供电三相不平衡、电机温度过高、定子绕组损伤等；机械结构上轴承故障、主轴断裂、叶轮气蚀、密封失效等；流体介质混合比的不同也会导致压力波动或负载变化，加剧泵的性能衰退。因此，泵的状态监测需要同时关注其各个部件的健康状态。特别是潜水电泵处于深井或水下，工作环境恶劣，人为检查与维修都比较困难，一旦设备突然损坏或停止运转，则对企业生产造成严重影响。因此，潜水电泵的状态监测需求更加明显。

当前，泵机状态监测和控制理论与技术实现了较大进步。在理论方面，基于数据驱动的泵机状态监测和识别方法广泛研究和应用，例如：文献“基于小波包分析的液压泵状态监测方法”采用小波分析技术进行泵机运行状态特征参数的提取，文献“基于cghmm的核电装备主泵状态监测与故障诊断技术的研究”在短时傅里叶变换的倒谱系数为特征训练模型的基础上，采用cghmm模型分析主泵运行的状态监测。但是，由于泵机种类多样，即使是潜水电泵，由于机械结构、电机类型、工况条件不同，其运行动态特性也不尽相同，需要有针对性地配置合理的泵机运行状态特征参数提取和状态识别算法。而在监控技术方面，传感技术、测试技术、通信技术被广泛集成和应用，例如：中国专利文献公开的“机泵群状态在线监测系统及其监测方法”(申请号：201410314088.4)通过采集机泵的振动及温度信息，进行泵机状态监测。中国专利文献公开的“一种潜水泵遥控启动装置”通过对水位与压力数据的采集进行泵机的遥控。综合对现有技术的调研发现，现有泵机状态监测技术应用存在多个问题：一是所集成传感器种类少，且与泵机本体集成度低；二是直接进行原始数据上传，数据传输量大，容易造成网络阻塞；三是泵机的运行状态特征参数提取和状态识别算法被固化，限制了泵机的智能化水平，使得新理论、新算法无法得到及时应用。

综上所述，为了实现对潜水电泵更为全面、更为高效、更为灵活的状态监测，需要为潜水电泵的运行状态特征参数提取算法的应用提供一种集成、通用、智能的硬件平台，从而实现泵机状态监测理论与技术的有效结合。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种智能潜水电泵及其运行状态监控方法，通过在泵机上对多传感器技术、数据采集技术、数据处理技术和数据通信技术的集成，进行智能潜水电泵运行状态监控方法的应用，实现对潜水电泵上数据处理算法的远程可配置和可更新，从而降低数据传输量，提高对潜水电泵状态监测和识别的准确性。

本发明提出的第一个方面的技术方案是：

一种智能潜水电泵，包括：泵机本体、泵机内置数据采集控制单元和泵机外置数据通信单元，其中，泵机内置数据采集控制单元安装于泵机内部，用于泵机运行状态数据的采集、处理和通信，包括泵机状态传感部、数据采集部、数据处理部、数据处理算法库、第一数据通信部和控制执行部，泵机外置数据通信单元安装于水面以上，用于数据通信协议的桥接，包括第二数据通信部、有线网络通信接口和无线网络通信接口；

进一步地，泵机状态传感部用于感知泵机运行状态数据，包括：电流传感器、电压传感器、振动传感器、温度传感器和转速传感器，其中，电流传感器用于采集泵机三相供电电流数据，电压传感器用于采集泵机三相供电电压数据，振动传感器安装于电机轴承基座上，用于采集泵机的振动数据，温度传感器分别安装于泵机内置电机三相绕组和轴承基座内，分别用于采集泵机三相绕组和轴承的温度，转速传感器安装于泵机主轴，用于采集泵机的转速数据；

数据采集部与泵机状态传感部的各传感器相连接，将所感知的泵机运行状态数据由模拟量转换成数字量，并转交数据处理部进行数据处理；

数据处理部运行数据处理算法，对数据采集部所采集的各传感器的数据进行处理，以获取能够反映泵机运行状态的特征参数；

数据处理算法库用于为数据处理部提供数据处理算法；

第一数据通信部用于与泵机外置数据通信单元的第二数据通信部进行数据交互，在泵机状态监测过程中将数据处理部获取的反映泵机运行状态的特征参数传送至泵机外置数据通信单元的第二数据通信部，并能够接收和解析泵机外置数据通信单元的第二数据通信部转送的云计算服务器下达的指令；

控制执行部与第一数据通信部相连，用于对泵机进行启动和关闭控制；

第二数据通信部用于与泵机内置数据采集控制单元的第一数据通信部的数据交互，在泵机状态监测过程中接收泵机内置数据采集控制单元的第一数据通信部所传送的反映泵机运行状态的特征参数，并能够将云计算服务器通过有线网络通信接口或无线网络通信接口下达的指令转发至泵机内置数据采集控制单元的第一数据通信部；

有线网络通信接口用于第二数据通信部与云计算服务器基于有线网络的数据通信；

无线网络通信接口用于第二数据通信部与云计算服务器基于无线网络的数据通信；

泵机内置数据采集控制单元的第一数据通信部与泵机外置数据通信单元的第二数据通信部通过有线网络通信进行数据交互，建立水下泵机与云计算服务器的数据通信链路。

所述数据采集部对泵机三相供电电流和三相供电电压数据进行同步数据采集，采样频率大于6400hz。

所述控制执行部包括光耦隔离装置、继电器、交流接触器，其中光耦隔离装置与第一数据通信部相连，接收第一数据通信部的控制指令，并通过继电器控制交流接触器动作进行泵机供电主回路的接通和断开，实现对泵机的启动和关闭控制。

所述数据处理算法库可以基于水下泵机与云计算服务器的数据通信链路通过云计算服务器进行远程更新。

所述数据处理部所运行的数据处理算法可基于水下泵机与云计算服务器的数据通信链路由云计算服务器进行指定。

本发明提出的第二个方面的技术方案是：

一种智能潜水电泵运行状态监控方法，包括以下步骤：

步骤1泵机外置数据通信单元接收云计算服务器下达的指令；

步骤2泵机外置数据通信单元的第二数据通信部将云计算服务器下达的指令转送至泵机内置数据采集控制单元的第一数据通信部；

步骤3泵机内置数据采集控制单元的第一数据通信部接收并解析云计算服务器下达的指令，如果是控制指令，则根据指令要求驱动控制执行部启动或关闭泵机，如果是监测指令，则驱动数据采集部执行数据采集过程，如果是算法库更新指令，则由第一数据通信部执行算法库更新过程；

其中，数据采集过程包括以下步骤：

步骤3-2-1接收监测指令，泵机外置数据通信单元的第二数据通信部通过有线网络通信接口或无线网络通信接口接收云计算服务器下达的监测指令，转发给泵机内置数据采集控制单元的第一数据通信部，然后转发给数据采集部启动数据采集过程；

步骤3-2-2数据采集部采集数据，数据采集部获取泵机状态传感部各传感器所感知的泵机运行状态数据，将所感知的泵机运行状态数据由模拟量转换成数字量，并转交数据处理部进行数据处理；

步骤3-2-3数据处理部提取特征参数，数据处理部调用数据处理算法库的数据处理算法，对数据采集部所采集的各传感器的数据进行处理，以获取能够反映泵机运行状态的特征参数，并转交第一数据通信部；

步骤3-2-4第一数据通信部接收数据处理部计算所得的反映泵机运行状态的特征参数，发送至第二数据通信部；

步骤3-2-5第二数据通信部接收第一数据通信部所发送的特征参数，通过有线网络通信接口或无线网络通信接口传输至云计算服务器；

步骤3-2-6泵机内置数据采集控制单元重复执行步骤3-2-2~步骤3-2-5直到泵机内置数据采集控制单元的第一数据通信部接收到泵机外置数据通信单元的第二数据通信部转送的云计算服务器下达的新指令；

算法库更新过程包括以下步骤：

步骤3-3-1接收算法库更新指令，泵机外置数据通信单元的第二数据通信部通过有线网络通信接口或无线网络通信接口接收云计算服务器下达的算法库更新指令，并转发给泵机内置数据采集控制单元的第一数据通信部；

步骤3-3-2接收算法库文件分帧，泵机外置数据通信单元的第二数据通信部接收云计算服务器下达的算法库文件分帧数据，并转发给泵机内置数据采集控制单元的第一数据通信部；

步骤3-3-3校验算法库文件分帧，泵机内置数据采集控制单元的第一数据通信部对接收的算法库文件分帧进行校验，如果校验不正确则经泵机外置数据通信单元向云计算服务器返回错误代码，如果接收正确则执行步骤3-3-4，如果重新接收三次同一算法库文件分帧错误，则退出算法库更新过程；

步骤3-3-4泵机内置数据采集控制单元的第一数据通信部缓存算法库文件分帧，并判断算法库文件分帧是否接收完毕，如果未接收完毕则循环执行步骤3-3-2~步骤3-3-4，如果接收完毕则执行步骤3-3-5；

步骤3-3-5合并算法库文件，将接收的算法库文件分帧按分帧顺序合并成算法库文件；

步骤3-3-6更新算法库文件，将合并的算法库文件更新到数据算法库；

步骤3-3-7读取算法库文件，并对其进行校验，如果校验正确则启用新数据算法库，否则退出算法库更新过程。

所述的一种智能潜水电泵运行状态监控方法中，云计算服务器下达的监测指令包含对数据处理部所调用数据处理算法的指定。

所述的一种智能潜水电泵运行状态监控方法中，云计算服务器下达的算法库更新指令按字节顺序包括算法库更新指令标识、算法库文件分帧个数和文件校验码。

所述的一种智能潜水电泵运行状态监控方法中，算法库文件分帧按字节顺序包括分帧指令标识、分帧序号、分帧数据和校验码。

本发明的有益效果是，从总体上为潜水电泵的状态监测提供了一种集成、通用、智能的硬件平台和软件架构：

一是多种传感器的集成能够实现对潜水电泵各关键部件更为全面的状态监测；

二是通过数据处理算法库的远程可配置和可更新，使得能够根据潜水电泵的机械结构、电机类型、工况条件配置更为有效的泵机运行状态特征参数提取算法，实现智能、灵活的泵机状态监测，从而能够提高潜水电泵状态监测的准确性；

三是通过潜水电泵本地的数据处理，降低潜水电泵状态监测过程中的数据传输量，提高潜水电泵的状态监测效率。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本发明一种智能潜水电泵第一种实施例的原理图；

图2是本发明一种智能潜水电泵运行状态监控方法的实施流程图；

图3是本发明一种智能潜水电泵运行状态监控方法的数据采集过程实施流程图；

图4是本发明一种智能潜水电泵运行状态监控方法的算法库更新过程实施流程图；

图5是本发明一种智能潜水电泵的泵机内置数据采集控制单元的第二种实施例原理图；

图6是本发明一种智能潜水电泵的泵机外置数据通信单元的第二种实施例原理图；

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

本发明的第一个实施例：

一种智能潜水电泵的第一种实施例，实施原理图如图1所示。一种智能潜水电泵，包括：泵机本体（10）、泵机内置数据采集控制单元（20）和泵机外置数据通信单元（30），其中，泵机内置数据采集控制单元（20）安装于泵机内部，用于泵机运行状态数据的采集、处理和通信，包括泵机状态传感部（200）、数据采集部（27）、数据处理部（28）、数据处理算法库（280）、第一数据通信部（29）和控制执行部（26），泵机外置数据通信单元（30）安装于水面以上，用于数据通信协议的桥接，包括第二数据通信部（31）、有线网络通信接口（32）和无线网络通信接口（33）；

进一步地，泵机状态传感部（200）用于感知泵机运行状态数据，包括：电流传感器（21）、电压传感器（22）、振动传感器（23）、温度传感器（24）和转速传感器（25），其中，电流传感器（21）用于采集泵机三相供电电流数据，电压传感器（22）用于采集泵机三相供电电压数据，振动传感器（23）安装于电机轴承基座上，用于采集泵机的振动数据，温度传感器（24）分别安装于泵机内置电机三相绕组和轴承基座内，分别用于采集泵机三相绕组和轴承的温度，转速传感器（25）安装于泵机主轴，用于采集泵机的转速数据；

数据采集部（27）与泵机状态传感部（200）的各传感器相连接，将所感知的泵机运行状态数据由模拟量转换成数字量，并转交数据处理部（28）进行数据处理；

数据处理部（28）运行数据处理算法，对数据采集部（27）所采集的各传感器的数据进行处理，以获取能够反映泵机运行状态的特征参数；

数据处理算法库（280）用于为数据处理部（28）提供数据处理算法；

第一数据通信部（29）用于与泵机外置数据通信单元（30）的第二数据通信部（31）进行数据交互，在泵机状态监测过程中将数据处理部（27）获取的反映泵机运行状态的特征参数传送至泵机外置数据通信单元（30）的第二数据通信部（31），并能够接收和解析泵机外置数据通信单元（30）的第二数据通信部（31）转送的云计算服务器下达的指令；

控制执行部（26）与第一数据通信部（29）相连，用于对泵机进行启动和关闭控制；

第二数据通信部（31）用于与泵机内置数据采集控制单元（20）的第一数据通信部（29）的数据交互，在泵机状态监测过程中接收泵机内置数据采集控制单元（20）的第一数据通信部（29）所传送的反映泵机运行状态的特征参数，并能够将云计算服务器（40）通过有线网络通信接口（32）或无线网络通信接口（33）下达的控制指令转发至泵机内置数据采集控制单元（20）的第一数据通信部（29）；

有线网络通信接口（32）用于第二数据通信部（31）与云计算服务器（40）基于有线网络的数据通信；

无线网络通信接口（33）用于第二数据通信部（31）与云计算服务器（40）基于无线网络的数据通信；

泵机内置数据采集控制单元（20）的第一数据通信部（29）与泵机外置数据通信单元（30）的第二数据通信部（31）通过有线网络通信进行数据交互，建立水下泵机与云计算服务器（40）的数据通信链路。

所述数据采集部（27）对泵机三相供电电流和三相供电电压数据进行同步数据采集，采样频率大于6400hz。

所述控制执行部（26）包括光耦隔离装置（261）、继电器（262）、交流接触器（263），其中光耦隔离装置（261）与第一数据通信部（29）相连，接收第一数据通信部（29）的控制指令，并通过继电器（262）控制交流接触器（263）动作进行泵机供电主回路的接通和断开，实现对泵机的启动和关闭控制。

所述数据处理算法库（280）可以基于水下泵机与云计算服务器（40）的数据通信链路通过云计算服务器（40）进行远程更新。

所述数据处理部（28）所运行的数据处理算法可基于水下泵机与云计算服务器（40）的数据通信链路由云计算服务器（40）进行指定。

本发明的第二个实施例：

一种智能潜水电泵运行状态监控方法的实施例，为便于说明，结合图1一种智能潜水电泵的实施例对本发明一种智能潜水电泵运行状态监控方法进行阐述，如图2至图4所示。

如图2所示，一种智能潜水电泵运行状态监控方法，包括以下步骤：

步骤1泵机外置数据通信单元（30）接收云计算服务器（40）下达的指令；

步骤2泵机外置数据通信单元（30）的第二数据通信部（31）将云计算服务器（40）下达的指令转送至泵机内置数据采集控制单元（20）的第一数据通信部（29）；

步骤3泵机内置数据采集控制单元（20）的第一数据通信部（29）接收并解析云计算服务器（40）下达的指令，如果是控制指令，则根据指令要求驱动控制执行部（26）启动或关闭泵机，如果是监测指令，则驱动数据采集部（27）执行数据采集过程，如果是算法库更新指令，则由第一数据通信部（29）执行算法库更新过程；

如图3所示，数据采集过程包括以下步骤：

步骤3-2-1接收监测指令，泵机外置数据通信单元（30）的第二数据通信部（31）通过有线网络通信接口（32）或无线网络通信接口（33）接收云计算服务器（40）下达的监测指令，转发给泵机内置数据采集控制单元（20）的第一数据通信部（29），然后转发给数据采集部（27）启动数据采集过程；

步骤3-2-2数据采集部（28）采集数据，数据采集部（27）获取泵机状态传感部（200）各传感器（21、22、23、24、25）所感知的泵机运行状态数据，所感知的泵机运行状态数据由模拟量转换成数字量，并转交数据处理部（28）进行数据处理；

步骤3-2-3数据处理部（28）提取特征参数，数据处理部（28）调用数据处理算法库（280）的数据处理算法，对数据采集部（27）所采集的各传感器（21、22、23、24、25）的数据进行处理，以获取能够反映泵机运行状态的特征参数，并转交第一数据通信部（29）；

其中，所述数据处理算法库典型的数据处理算法包括时域、频域和小波域的统计参数计算，本领域专业技术人员可根据潜水电泵状态识别建模需要进行构建，属于本领域专业技术人员所掌握的技术内容；

步骤3-2-4第一数据通信部（29）接收数据处理部（28）计算所得的反映泵机运行状态的特征参数，发送至第二数据通信部（31）；

步骤3-2-5第二数据通信部（31）接收第一数据通信部（29）所发送的特征参数，通过有线网络通信接口（32）或无线网络通信接口（33）传输至云计算服务器（40）；

步骤3-2-6泵机内置数据采集控制单元（20）重复执行步骤3-2-2~步骤3-2-5直到泵机内置数据采集控制单元（20）的第一数据通信部（29）接收到泵机外置数据通信单元（30）的第二数据通信部（31）转送的云计算服务器（40）下达的新指令；

如图4所示，算法库更新过程包括以下步骤：

步骤3-3-1接收算法库更新指令，泵机外置数据通信单元（30）的第二数据通信部（31）通过有线网络通信接口（32）或无线网络通信接口（33）接收云计算服务器（40）下达的算法库更新指令，并转发给泵机内置数据采集控制单元（20）的第一数据通信部（29）；

步骤3-3-2接收算法库文件分帧，泵机外置数据通信单元（30）接收云计算服务器（40）下达的算法库文件分帧数据，并转发给泵机内置数据采集控制单元（20）的第一数据通信部（29）；

步骤3-3-3校验算法库文件分帧，泵机内置数据采集控制单元（20）的第一数据通信部（29）对接收的算法库文件分帧进行校验，如果校验不正确则经泵机外置数据通信单元（30）向云计算服务器（40）返回错误代码，如果接收正确则执行步骤3-3-4，如果重新接收三次同一算法库文件分帧错误，则退出算法库更新过程；

步骤3-3-4泵机内置数据采集控制单元（20）的第一数据通信部（29）缓存算法库文件分帧，并判断算法库文件分帧是否接收完毕，如果未接收完毕则循环执行步骤3-3-2~步骤3-3-4，如果接收完毕则执行步骤3-3-5；

步骤3-3-5合并算法库文件，将接收的算法库文件分帧按分帧顺序合并成算法库文件；

步骤3-3-6更新算法库文件，将合并的算法库文件更新到数据算法库（280）；

步骤3-3-7读取算法库文件，并对其进行校验，如果校验正确则启用新数据算法库（280），否则退出算法库更新过程。

所述的一种智能潜水电泵运行状态监控方法中，云计算服务器（40）下达的监测指令包含对数据处理部（28）所调用数据处理算法的指定。

所述的一种智能潜水电泵运行状态监控方法中，云计算服务器（40）下达的算法库更新指令按字节顺序包括算法库更新指令标识、算法库文件分帧个数和文件校验码。

所述的一种智能潜水电泵运行状态监控方法中，算法库文件分帧按字节顺序包括分帧指令标识、分帧序号、分帧数据和校验码。

在以上所述的一种智能潜水电泵运行状态监控方法的实施例中，所述数据采集过程、所述算法库更新过程以及所述算法库文件分帧处理、所述监测指令、所述算法库更新指令均是本领域专业技术人员所熟知的技术内容，可通过硬件电路构建与软件编程进行复现。

本发明的第三个实施例：

一种智能潜水电泵的泵机内置数据采集控制单元的第二种实施例，实施原理图如图5所示。一种智能潜水电泵的泵机内置数据采集控制单元，安装于泵机内部，用于泵机运行状态数据的采集、处理和通信。

其中，所述泵机状态传感部的具体实现包括：分别用于采集三相供电电流数据的a相电流传感器（211）、b相电流传感器（212）、c相电流传感器（213），用于检测油室是否进水的油室探头电压传感器（220），用于采集三相供电电压数据的a相电压传感器（221）、b相电压传感器（222）、c相电压传感器（223），安装于电机轴承基座上用于采集泵机振动数据的上轴承振动传感器（231）、下轴承振动传感器（232），安装于轴承基座内用于采集轴承温度的上轴承温度传感器（241）、下轴承温度传感器（242），安装于泵机内置电机三相绕组用于采集三相绕组温度的a相电枢绕组温度传感器（243）、b相电枢绕组温度传感器（244）、c相电枢绕组温度传感器（245），用于测量泵机转速的光电编码器（25）。

在泵机状态传感部的器件选型上，a相电流传感器（211）、b相电流传感器（212）、c相电流传感器（213）均选用ta21a11型霍尔电流传感器，油室探头电压传感器（220）选用js-yt型油室探头电压传感器，a相电压传感器（221）、b相电压传感器（222）、c相电压传感器（223）均选用tav61型电压传感器，上轴承振动传感器（231）、下轴承振动传感器（232）选用adxl001型加速度振动传感器，上轴承温度传感器（241）、下轴承温度传感器（242），a相电枢绕组温度传感器（243）、b相电枢绕组温度传感器（244）、c相电枢绕组温度传感器（245）均用pt100型温度传感器；上述传感器的安装均是本发明所述技术领域技术人员所熟知的技术内容，能够根据传感原理及泵机结构进行合理布置和安装。

所述数据采集部具体实现包括：用于对各通道温度传感器（241、242、243、244、245）输出信号进行调理的电桥电路（271）、用于对各通道温度传感器（241、242、243、244、245）信号进行放大的ad623型放大器芯片（272）、用于对各电压传感器（221、222、223）和电流传感器（211、212、213）进行信号放大的ad620型放大器芯片（273）、用于对电压传感器（221、222、223）和电流传感器（211、212、213）信号进行滤波的抗混叠滤波电路（274），用于进行同步数据采集的数据采样芯片ad7606（275）、以及用于控制数据采集过程的数字信号控制器tms320f28335（270）。

如图5所示，各通道温度传感器（241、242、243、244、245）经电桥电路（271），再经ad623型放大器芯片（272）连接至数字信号控制器tms320f28335（270）的模拟量/数字量转换接口，各通道振动传感器（231、232）与数字信号控制器tms320f28335（270）的模拟量/数字量转换接口相连，各通道电压传感器（211、212、213）以及各通道电流传感器（221、222、223）经ad620型放大器芯片，再经抗混叠滤波电路（274），再经同步数据采样芯片ad7606（275）与数字信号控制器tms320f28335（270）的模拟量/数字量转换接口相连，油室探头电压传感器（220）与数字信号控制器tms320f28335（270）的通用数字输入/输出接口相连，光电编码器（25）通过定时器接口与数字信号控制器tms320f28335（270）相连。

数据采集部在进行数据采集过程中，通过同步数据采样芯片ad7606（275）的同步数据采样功能对泵机三相供电电流和三相供电电压数据进行同步数据采集，采样频率大于6400hz。

所述数据处理部在本实施例中也通过数字信号控制器tms320f28335（270）进行实施，其内部具备256k嵌入式闪存存储器，通过编写数据处理函数，并编译、烧写至嵌入式闪存存储器行数据处理算法库的构建。

所述第一数据通信部具体实现包括：用于控制数据通信链路的微控制器芯片stm32f103zet6（290）、用于实现rs485数据通信协议的通信芯片max485（291），其中，微控制器芯片stm32f103zet6（290）通过uart接口连接至数字信号控制器tms320f28335（270），通信芯片max485（291）通过uart接口连接至微控制器芯片stm32f103zet6（290）。

在泵机状态监测过程中，数字信号控制器tms320f28335（270）启动数据采集过程，通过泵机状态传感部各传感器进行数据采集，然后调用数据处理算法库中的数据处理函数对各传感器所采集的数据进行处理，获取反映泵机运行状态的特征参数，然后通过uart接口传送给微控制器芯片stm32f103zet6（290），由微控制器芯片stm32f103zet6（290）驱动通信芯片max485（291）传送至泵机外置数据通信单元的第二数据通信部。

进一步地，微控制器芯片stm32f103zet6（290）能够通过通信芯片max485（291）接收泵机外置数据通信单元的第二数据通信部转送的云计算服务器下达的泵机控制指令，输出至控制执行部进行泵机的启动和关闭控制。

再进一步地，微控制器芯片stm32f103zet6（290）还能够通过通信芯片max485（291）接收泵机外置数据通信单元的第二数据通信部转送的云计算服务器下达的算法库更新指令与算法库文件，并通过uart接口对数字信号控制器tms320f28335（270）的嵌入式闪存存储器进行改写，实现对数据处理算法库的远程更新。

数字信号控制器tms320f28335（270）进行泵机运行状态数据计算所运行的数据处理算法可在其数据处理算法库的范围内在云计算服务器下达的监测指令中进行指定，包含指定数据处理算法的监测指令经泵机外置数据通信单元传送至泵机内置数据采集控制单元的通信芯片max485（291），然后通过微控制器芯片stm32f103zet6（290）传送给数字信号控制器tms320f28335（270）。

所述控制执行部的具体实现包括：光耦隔离装置（261）、继电器、交流接触器。如图5所示，为了实现对泵机的启动和关闭控制，采用继电器线圈（2621）、继电器常开触点（2623）进行泵机启动控制，采用继电器线圈（2622）、继电器常闭触点（2624）进行泵机的关闭控制，交流接触器的线圈（2631）、辅助触头（2632）安装于控制回路，交流接触器的主触头（2633）安装于主回路。所述控制执行部的光耦隔离装置（261）通过通用数字输入/输出接口接入微控制器芯片stm32f103zet6（290）。

云计算服务器下达的泵机控制指令由泵机外置数据通信单元基于rs485数据通信协议传送至微控制器芯片stm32f103zet6（290），如果是泵机启动控制指令，则由微控制器芯片stm32f103zet6（290）经光耦隔离装置（261）控制继电器线圈（2621）得电，使得继电器常开触点（2623）闭合，进而使得交流接触器的线圈（2631）得电，闭合交流接触器的辅助触头（2632）形成控制回路自锁，交流接触器的主触头（2633）导通使得泵机启动；如果是泵机关闭控制指令，则由微控制器芯片stm32f103zet6（290）经光耦隔离装置（261）控制继电器线圈（2622）得电，使得继电器常闭触点（2624）断开，进而使得交流接触器的线圈（2631）失电，交流接触器的主触头（2633）断开使得泵机关闭。

如图5所示，所述泵机内置数据采集控制单元的具体实现还包括供电装置，由交流变压器（111）、交流/直流转换模块（112）和直流/直流转换模块（113）组成，交流变压器（111）从泵机的三相660vac/1140v供电回路中取电，转换成36vac，再经交流/直流转换模块（112）转换成12vdc，再经直流/直流转换模块（113）转换成3.3vdc给泵机内置数据采集控制单元各部件供电。

基于上述泵机内置数据采集控制单元具体实施例的电路系统设计和嵌入式软件系统设计是本发明所属技术领域技术人员所掌握的技术内容，能够在上述描述的基础上进行复现。

本发明的第四个实施例：

一种智能潜水电泵的泵机外置数据通信单元的第二种实施例，实施原理图如图6所示。一种智能潜水电泵的泵机外置数据通信单元，泵机外置数据通信单元安装于水面以上，用于数据通信协议的桥接，包括第二数据通信部、有线网络通信接口和无线网络通信接口。

所述第二数据通信部采用通信芯片max485（311）进行rs485数据通信协议的实现。

所述有线网络通信接口通过以太网接口芯片w5500（321）和rj45网线适配器（322）实现与云计算服务器的有线网络通信接口，rj45网线适配器（322）与以太网接口芯片w5500（321）相连。

所述无线网络通信接口通过ec20无线数据通信模块（331）和4glte天线（332）实现与云计算服务器的无线数据通信接口，4glte天线（332）与ec20无线数据通信模块（331）相连。

在本泵机外置数据通信单元的实施例中，采用微控制器芯片stm32f103zet6（310）进行泵机外置数据通信单元的数据通信控制。如图6所示，微控制器芯片stm32f103zet6（310）通过uart接口与通信芯片max485（311）相连进行数据交互，通过spi接口与以太网接口芯片w5500（321）相连，通过uart接口与ec20无线数据通信模块（331）相连。

在泵机状态监测过程中，微控制器芯片stm32f103zet6（310）基于rs485数据通信协议接收泵机内置数据采集控制单元第一数据通信部所传送的反映泵机运行状态的特征参数，并能够将云计算服务器通过有线网络通信接口或无线网络通信接口下达的控制指令转发至泵机内置数据采集控制单元的第一数据通信部。

基于上述本发明的第三个实施例和第四个实施例能够实现本发明一种智能潜水电泵的具体实现，并且本领域技术人员能够在本发明第二个实施例的指导下基于第三个实施例和第四个实施例的智能潜水电泵进行运行状态监测方法的实现。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本发明所属技术领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。