智能泵站智慧控制系统及方法与流程

本发明涉及泵站，特别涉及智能泵站智慧控制系统及方法。

背景技术：

1、城市中小型水利泵站由于分布地理位置比较疏散且覆盖面具较广，原有的运行方式使其管理和维护成本较高且效率低下，许多泵站经过多年的使用产生了效益衰减、运行效率低、能耗高、机电设备老化、年久失修、工程安全隐患多等问题；并且由于其地理位置原因，自动化和信息化程度低，管理设备简陋也会造成许多重大问题。

2、已有相关专利，比如公开号cn115277801b的专利公开了一种一站式无人值守泵站自动化控制系统，涉及控制调度领域，旨在解决泵站管理模式进行优化的问题，其技术方案要点是：雨量计检测到雨量大于某设定值a时，网关模块接收雨量计测得数据并上传至数据采集服务器，数据采集服务器发送指令给雨水电动闸门打开进行排雨水处理；当检测到雨量大于某设定值b时，b大于a，则此时雨量过大，网关模块接收到雨量计测得数据并上传至数据服务器，数据服务器发送指令给电磁阀进行打开，使过多的雨水通过连通管道紧急排向污水集水池。

3、上述专利其实在实际的操作中还存在以下问题：

4、1、在对泵站进行智能管控时，不同的泵站往往系统结构不同，在对泵站的结构更新后或者在对不同的泵站进行智能管控前，往往需要人工对系统进行调配，操作复杂麻烦。

5、2、对泵站进行视频安全监控时，往往需要值班人员对监控视频进行观测，在视频中出现特殊情况时进行处理，然而人工观测往往存在疏漏，难以实时对所有的视频窗口进行观测。

6、3、在对泵站进行检修维护时，往往需要人工根据故障问题进行点位排查，然后进行检修，效率较低，影响泵站的正常工作。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供智能泵站智慧控制系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：智能泵站智慧控制系统，包括：

3、泵站模拟单元，用于：

4、调取泵站的数据文件，对数据文件中的相关数据进行去噪并对泵站的设备系统结构进行获取，识别泵站的各系统设备节点并获取系统设备节点的节点信息，基于系统设备节点的节点信息，识别节点特征元件，根据系统设备节点的节点信息以及节点特征元件对泵站进行控制环境智能模拟；

5、智能控制单元，用于：

6、通过泵站模拟单元对泵站的设备系统结构工作状态及数据进行智能判断，并根据判断结果通过远程通信单元对控制平台和服务器进行智能控制指令的发送，并控制泵站的设备系统结构工作；

7、智能监控单元，用于：

8、通过监控摄像头对泵站指定的监控区域进行监控视频并对所采集的图像进行处理，并对监控视频中的特征区域进行图像锁定和监控，在特征区域内部出现非常有特征集合内的图像时，对监控视频进行区段标记、存储并发送通知信息至控制平台；

9、远程通信单元，用于：

10、用于基于互联网实现泵站模拟单元、智能控制单元、智能监控单元、故障自检单元、警报单元、控制平台和服务器之间的通信连接；

11、故障自检单元，用于：

12、对泵站内的设备系统结构进行故障自检及排查，并与警报单元交互对检测出的故障所在区域进行警报提醒；

13、警报单元，用于：

14、与故障自检单元交互并对泵站内的设备系统结构的故障所在区域进行警报，并将警报提醒信息发送至控制平台；

15、控制平台，用于：

16、用于对泵站模拟单元、智能控制单元、智能监控单元、故障自检单元、警报单元和远程通信单元进行储存、运行和实施，包括不少于一个登录端及不少于一个模拟控制终端；

17、服务器，用于：

18、基于智能控制单元所发出的控制指令，将控制指令通过接口机发送到前端控制器，前端控制器再连接到水泵，根据控制指令控制水泵；

19、其中，智能控制单元在对泵站的设备系统结构工作状态及数据进行智能判断时，包括如下判断步骤：

20、步骤1：基于监测数据，构建设备系统结构的动态运行函数：

21、

22、其中，表示监测数据的动态运行函数；在时刻采集到的检测数据的数据类型；表示监测数据对应数据波动函数；表示动态运行函数的最大参数；动态运行函数的最小参数；表示监测数据；

23、步骤2：用于根据动态运行函数，确定构建监测监督矩阵；

24、

25、其中，表示监测数据对应的第个设备系统结构中第类工作进程执行时的动态运行函数；表示监测数据对应的监测运行均值；

26、步骤3：根据监测监督矩阵，进行数据比对判断，判断是否存在异常：

27、

28、其中，当时，表示监测数据出现异常；

29、其中，表示在t时刻的监测监督矩阵，表示在t-1时刻的监测监督矩阵。

30、进一步的，所述泵站模拟单元包括：

31、数据读取模块，用于：

32、调取并读取泵站的数据文件，对数据文件中的相关数据进行去噪并对泵站的设备系统结构以及各设备系统结构之间的连接控制关系进行获取；

33、模拟环境确定模块，用于：

34、基于数据读取模块获取的泵站的设备系统结构以及各设备系统结构之间的连接控制关系，识别泵站的各系统设备节点并获取系统设备节点的节点信息，基于系统设备节点的节点信息，识别节点特征元件；

35、控制环境模拟模块，用于：

36、基于系统设备节点的节点信息和节点特征元件对泵站进行控制环境的智能模拟。

37、进一步的，所述节点特征元件包括水泵、泵站电机、备用泵站电机、温度传感器、压力传感器、电磁阀、监测设备和前端控制器。

38、进一步的，所述温度传感器包括如下温度控制步骤：

39、步骤1：将泵站的温度参数初始化，并设置温度区间；

40、步骤2：根据温度区间和初始化参数，设定温度控制的目标函数：

41、

42、其中，表示温度控制的目标函数；表示目标温度值；表示实际温度的实时温度的偏差函数；'表示实时温度；

43、步骤3：根据温度控制的目标函数，计算不同实时温度下的温度调控参数，并将温度调控参数进行排序，生成调控区间；

44、步骤4：根据调控区间，构建基于温度反馈的模糊规则表；

45、步骤5：根据模糊规则表，设置不同实时温度下的调控终止条件；

46、步骤6：根据调控终止条件，进行水泵控制。

47、进一步的，所述智能控制单元包括：

48、智能判断模块，用于：

49、通过泵站模拟单元对泵站的设备系统结构工作状态及数据进行监测，同时根据监测数据结果的变动进行数据比对判断，并根据数据对比结果生成判断结果；

50、指令生成模块，用于：

51、基于智能判断模块生成的判断结果，根据所述判断结果向泵站控制模块发送泵站的设备系统结构的工作控制指令；

52、泵站控制模块，用于：

53、基于任务识别模块所识别的故障状态的指令，控制主机通信单元对模型生成单元及故障模拟单元发送控制指令，并对模型生成单元及故障模拟单元的模拟工作进行控制。

54、进一步的，模拟控制终端工作时，运行泵站模拟单元、智能控制单元、智能监控单元、故障自检单元、警报单元和远程通信单元并实现智能泵站智慧控制系统，登录端通过互联网连接到模拟控制终端和服务器。

55、进一步的，所述智能监控单元包括：

56、监控采集模块，用于：

57、通过监控摄像头对泵站指定的监控区域进行监控视频的采集；

58、图像确定模块，用于：

59、对监控摄像头获取的监控视频文件进行分帧处理，得到若干帧采集图像，对每个采集图像进行分割，确定每个采集图像中的关键区域，每个采集图像中包括一个关键区域，对所述关键区域进行特征提取，生成常有特征集合；

60、监控锁定模块，用于：

61、根据关键区域所提取的特征进行区域划分，得到特征区域划分结果，对监控视频中的特征区域进行图像锁定；

62、区域监控模块，用于：

63、对监控视频中的已锁定特征区域进行监控，在特征区域内部出现非常有特征集合内的图像时，对监控视频进行区段标记、存储并发送通知信息至控制平台。

64、进一步的，所述故障自检单元包括：

65、故障自检模块，用于：

66、通过泵站模拟单元对泵站的设备系统结构的各设备节点的节点信息读取和监测，对泵站各设备系统结构的状态异常与否进行判断，若对泵站状态判断为异常，则对故障定位模块发送响应信号；

67、故障定位模块，用于：

68、在接收到响应信号后，对泵站的各设备系统结构进行故障检测，并输出故障检测信号对各设备节点的故障点进行定位，并根据故障点的定位信息对故障区段进行识别和标记。

69、进一步的，所述警报单元包括：

70、信号接收模块，用于：

71、对故障自检单元发送的警报信号进行接收；

72、警报处理模块，用于：

73、对警报提醒进行发送和清除，在接收到故障自检单元发送的警报信号后，通过控制平台进行警报提醒，在故障处理完成后，将控制平台的警报提醒清除。

74、本发明要解决的另一技术问题是提供智能泵站智慧控制系统的控制方法，包括如下步骤：

75、步骤一：泵站模拟单元调取泵站的数据文件，对数据文件中的相关数据进行去噪并对泵站的设备系统结构进行获取，对泵站整体的管道及水泵连接结构进行录入，并对泵站进行控制环境智能模拟；

76、步骤二：智能控制单元进行智能判断并根据判断结果发送智能控制指令，并控制泵站的设备系统结构工作；

77、步骤三：智能监控单元通过监控摄像头对泵站指定的监控区域进行监控视频并对所采集的图像进行处理，并在监控视频中出现非常有特征集合内的图像时对监控视频进行标记并通知；

78、步骤四：故障自检单元对泵站内的设备系统结构进行故障自检及排查，并与警报单元交互对检测出的故障所在区域进行警报提醒。

79、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

80、1.现有技术下，在对泵站进行智能管控时，不同的泵站往往系统结构不同，在对泵站的结构更新后或者在对不同的泵站进行智能管控前，往往需要人工对系统进行调配，操作复杂麻烦，而本发明的泵站模拟单元调取泵站的数据文件，对数据文件中的相关数据进行去噪并对泵站的设备系统结构进行获取，对泵站整体的管道及水泵连接结构进行录入，并对泵站进行控制环境智能模拟，从而可以通过读取数据文件自动对泵站整体的结构进行扫描并生成，针对不同的泵站系统结构可以做到自适应性的识别结构，从而在进行智能管控前可以将泵站系统内部的结构节点进行统一的识别，适用于各种不同的泵站系统，无需人工进行调配，便利性强，提高智能管控的准确性。

81、2.现有技术下，对泵站进行视频安全监控时，往往需要值班人员对监控视频进行观测，在视频中出现特殊情况时进行处理，然而人工观测往往存在疏漏，难以实时对所有的视频窗口进行观测，而本发明的智能监控单元通过监控摄像头对泵站指定的监控区域进行监控视频并对所采集的图像进行处理，并在监控视频中出现非常有特征集合内的图像时对监控视频进行标记并通知，监控采集区域一旦出现新增物体则会对该区域进行标记，同时并进行智能监控提醒，使得无需人工对监控视频进行实时的人工观测，在出现突发情况时可以自动检测并提醒工作人员，降低人员工作强度并提高对泵站区域内部的监控效果。

82、3.现有技术下，在对泵站进行检修维护时，往往需要人工根据故障问题进行点位排查，然后进行检修，效率较低，影响泵站的正常工作，而本发明的故障自检单元可以对泵站内的设备系统结构进行故障自检及排查，并与警报单元交互对检测出的故障所在区域进行警报提醒，在系统进行工作时，故障自检单元可以通过泵站模拟单元所收集的设备系统结构的各设备节点数据对泵站的整体工作进行监测，在某设备节点的数据出现异常时，可以对该节点进行检测，从而可以快速对泵站故障点进行自检发现并定位，无需人工对故障点位进行排查锁定，提高在对泵站故障维护检修时的效率，在故障自检单元检测到故障发生时，警报单元可以发起警报，从而使得工作人员可以根据劲爆所显示的故障区域故障点进行排查并检修，提高故障处理效率，同时工作人员在处理完故障后，可以手动取消故障警报提醒，若未进行取消，警报处理模块可以在下次故障自检时自动取消警报。