一种基于大数据的供水水泵节能方法、系统及存储介质与流程

本发明属于供水设备，具体涉及一种基于大数据的供水水泵节能方法、系统及存储介质。

背景技术：

1、在供水系统中，水泵是最普遍的机电设备，有研究表明水泵的能量消耗占整个供水系统的90％左右，但在实际运行中，水泵的综合效率不足50％，存在较大的能源浪费。

2、在能源供应日益紧张的情况下，降低水泵的能量消耗，具有重大的经济效益。现有技术中，比如中国专利cn113586422a，公开了一种梯级流量调节泵功率节能方法，根据判断后的流量，采取相应的单台泵或多台泵组合模式，匹配相对应流量所对应功率泵，进行分流供水，且流量区间对应各水泵电机的运行关系为：小于10％流量时，一台1.1kw泵运行；10％-25％流量区间时，一台3kw泵运行；25％-35％流量区间时，一台1.1kw水泵或一台3kw水泵运行；35％-45％流量区间时，一台7.5kw水泵运行；45％-55％流量区间时，一台7.5kw水泵或外加一台1.1kw水泵运行；55％-75％流量区间时，一台11kw水泵运行；75％-85％流量区间时，一台11kw水泵外加一台1.1kw水泵运行；85％-100％流量区间时，一台11kw外加3kw二台水泵运行。该方法根据不同的水流量选择不同的水泵或水泵组合进行供水，但是在水泵运行时没有考虑使水泵能耗最小的最佳出水量，在选择水泵或水泵组合时也没有考虑水泵的能量利用率。再比如中国专利cn107829924b，公开了一种基于大数据的循环水泵组最节能的控制方法及设备，在对水泵泵组进行安装时，分别对每台水泵进行调试，记录下每台水泵在不同频率下的实时流量和实时能耗，并对每台水泵在不同频率下的实时流量和实时能耗进行采集录入至数据库中，形成数据总表；根据得到的总流量，在数据总表中筛选出能够输出该总流量的所有水泵运行组合；分别依次在数据总表中查找并计算出每种水泵运行组合的总能耗值；再通过逻辑判断单元进行逻辑判断，找出总能耗最低的一种运行组合。该方法将不同额定功率的水泵维持在不同频率上同时进行工作，记录每台水泵的实时流量和实时能耗，根据总用水量筛选水泵组合，再根据每台水泵的能耗选择耗能最低的水泵组合，在使用水泵供水时没有考虑使水泵能耗最低的最佳出水量，在选择水泵组合时也没有考虑每台水泵的能量利用率。

3、因此，提供一种基于大数据的供水水泵节能方法、系统及存储介质，以降低水泵能耗，提高能量利用率，是亟待解决的问题。

技术实现思路

1、针对上述提出的技术问题，本发明提供一种基于大数据的供水水泵节能方法、系统及存储介质。

2、第一方面，本发明提供了一种基于大数据的供水水泵节能方法，该方法包括如下步骤：

3、步骤1、获取供水系统中n台水泵的标识信息，其中，n为大于等于1的正整数；

4、步骤2、单独运行第i台水泵，运行时间为t，并获取第i台水泵运行期间的运行数据，其中，运行数据包括流量数据、功率数据和水压数据，i为1～n的正整数；

5、步骤3、计算第i台水泵的最佳功率对应的第一流量数据，将第一流量数据与第i台水泵的标识信息相对应地存储在水泵流量表中；

6、步骤4、获取供水系统所在供水区域预计供水时段的预计用水量；

7、步骤5、基于预计用水量和水泵流量表中每台水泵的第一流量数据，获取能够满足预计用水量的m个水泵组合；

8、步骤6、分别计算每个水泵组合的能量转化效率，选择能量转化效率最大的水泵组合作为最佳水泵组合；

9、步骤7、使用最佳水泵组合中的水泵供水。

10、具体地，在运行时间内，按照预设的采集周期t1采集流量数据、功率数据和水压数据。

11、具体地，步骤3包括：

12、步骤31、基于流量数据和功率数据，以功率为横坐标轴，以流量为纵坐标轴，绘制第i台水泵的流量功率曲线；

13、步骤32、计算流量功率曲线上各个点的切线的斜率，将斜率绝对值等于预先设置的第一数值的点对应的功率作为第i台水泵的最佳功率；

14、步骤33、最佳功率对应的流量为第i台水泵的第一流量数据。

15、具体地，步骤4包括：

16、步骤41、将供水区域划分为h个方格，并将h个方格分为居民区方格和商业区方格；

17、步骤42、获取每个方格预计供水时段的基础水量，并获取每个方格的标准人口密度；

18、步骤43、获取每个方格的当前人口密度，分别获取每个方格的当前人口密度和标准人口密度的人口密度差值，并计算所有方格的人口密度差值的方差；

19、步骤44、当方差小于等于第一阈值时，预计用水量的计算公式为：

20、

21、其中，ewc为预计用水量，bwh为第h个方格预计供水时段对应的基础水量；

22、步骤45、当方差大于第一阈值，则基于以下步骤计算预计用水量：

23、步骤451、分别计算每个商业区方格的变化水量，计算公式为：

24、rwj＝sj×pdj，

25、其中，rwj为第j个商业区方格的变化水量，sj为第j个商业区方格的面积，pdj为第j个商业区方格每单位面积的变化水量；

26、

27、其中，qj和wj分别为第j个商业区方格的当前人口密度和标准人口密度，α1为调整系数；

28、所有商业区方格预计用水量的计算公式为：

29、

30、其中，ewcb为商业区预计用水量，bwj为第j个商业区方格预计供水时段对应的基础水量，j为商业区方格的总数；

31、步骤452、所有居民区方格预计用水量的计算公式为：

32、

33、其中，ewcr为居民区预计用水量，α2为调整系数，ρb为第b个居民区方格的当前人口密度，ρsb为第b个居民区方格的标准人口密度，bwb为第b个居民区方格预计供水时段对应的基础水量；

34、步骤453、预计用水量的计算公式为：

35、ewc＝ewcb+ewcr，

36、其中，ewc为预计用水量。

37、具体地，步骤6包括：

38、步骤61、获取第k个水泵组合中第g台水泵的流量数据、功率数据和水压数据，其中，k取值为1～m，g取值为1～nk，nk为第k个水泵组合中水泵的数量；

39、步骤62、基于第g台水泵的流量数据、功率数据和水压数据计算第g台水泵的能量转化效率；

40、步骤63、当任一水泵组合中任一台水泵的能量转化效率小于转化阈值时，删除任一水泵组合，获取剩余的p个水泵组合，其中，p为小于等于m的正整数；

41、步骤64、计算p个水泵组合中每个水泵组合的能量转化效率的平均值，将平均值最大的水泵组合作为最佳水泵组合。

42、具体地，步骤62包括：

43、步骤621、计算第g台水泵在每个数据采集点的采集点能量转化效率，采集点能量转化效率的计算公式为：

44、

45、其中，eq为第q个数据采集点的采集点能量转化效率，fq为第q个数据采集点的流量数据，wq为第q个数据采集点的水压数据，pq为第q个数据采集点的功率数据；

46、步骤622、以采集时间为横坐标轴，以采集点能量转化效率为纵坐标轴建立坐标系，将所有采集点的能量转化效率标注在坐标系中；

47、步骤623、绘制所有采集点所形成的能量转化效率轮廓，定位轮廓的重心，以该重心为中点，以预设的第二数值为半径，生成轮廓的重心区域；

48、步骤624、获取重心区域中的任一点，分获取任一点到轮廓内其他所有点的距离，并计算所有距离的距离之和；

49、步骤625、遍历重心区域中的所有点，并比较所有距离之和的大小，选择距离之和最小值对应的点作为重心点，将重心点对应的采集点能量转化效率作为第g台水泵的能量转化效率。

50、具体地，当任一水泵组合中任一台水泵的能量转化效率小于转化阈值时，向控制终端发送报警信息，报警信息包括任一台水泵的能量转化效率和任一台水泵的标识信息。

51、第二方面，本发明还提供了一种基于大数据的供水水泵节能系统，该系统包括：

52、信息获取模块，用于获取供水系统中n台水泵的标识信息，其中，n为大于等于1的正整数；

53、数据获取模块，用于单独运行第i台水泵，运行时间为t，并获取第i台水泵运行期间的运行数据，其中，运行数据包括流量数据、功率数据和水压数据，i为1～n的正整数；

54、流量计算模块，用于计算第i台水泵的最佳功率对应的第一流量数据，将第一流量数据与第i台水泵的标识信息相对应地存储在水泵流量表中；

55、用水预测模块，用于获取供水系统所在供水区域预计供水时段的预计用水量；

56、组合选择模块，用于根据预计用水量和水泵流量表中每台水泵的第一流量数据，获取能够满足预计用水量的m个水泵组合；

57、能效计算模块，用于分别计算每个水泵组合的能量转化效率，选择能量转化效率最大的水泵组合作为最佳水泵组合；

58、控制模块，用于使用最佳水泵组合中的水泵供水。

59、第三方面，本发明提供了一种计算机存储介质，计算机存储介质存储有程序指令，其中，在程序指令运行时控制计算机存储介质所在设备执行上述任意一项的基于大数据的供水水泵节能方法。

60、本发明公开一种基于大数据的供水水泵节能方法、系统及存储介质，单独运行每台水泵，并获取每台水泵单独运行期间的流量数据、功率数据和水压数据，基于能耗数据和流量数据计算使水泵以最佳功率运行的第一流量数据，随后使水泵以第一流量数据的出水量进行工作，可以使水泵保证较大出水量大的同时使用较小的能耗；获取供水系统所在供水区域的预计用水量，基于预计用水量和每台水泵的第一流量数据，获取能够满足预计用水量的m个水泵组合，分别计算每个水泵组合的能量转化效率，选择能量转化效率最大的水泵组合作为最佳水泵组合，使用最佳水泵组合中的水泵供水，基于预计用水量筛选出多个水泵组合后，再根据上述多个水泵组合中每台水泵的能量转化效率选择能量转化效率最高的水泵组合作为工作的水泵组合，可以提高能量利用率。