公布日：2024.06.25
申請日：2024.03.21
分類號：E03F5/22(2006.01)I;G01D21/02(2006.01)I;E03F7/00(2006.01)I;G06F30/20(2020.01)I;G06F18/22(2023.01)I;H04L67/125(2022.01)I
摘要
本發(fā)明涉及一種基于數(shù)字孿生的一體化污水處理設(shè)備泵站監(jiān)測管理系統(tǒng)，所述監(jiān)測管理系統(tǒng)包括：泵站地圖采集模塊、泵站數(shù)據(jù)采集模塊、泵站數(shù)據(jù)處理模塊、泵站定位預(yù)警模塊，通過泵站地圖采集模塊進行泵站地圖繪制；通過泵站數(shù)據(jù)采集模塊對一體化污水處理設(shè)備中泵相關(guān)數(shù)據(jù)進行采集；通過泵站數(shù)據(jù)處理模塊對采集到的泵運行數(shù)據(jù)進行處理，對泵站中三臺泵的工作狀態(tài)進行評估，并監(jiān)測設(shè)備中三臺泵的異常狀態(tài)；通過泵站定位預(yù)警模塊對出現(xiàn)異常的一體化污水處理設(shè)備泵站位置及異常狀態(tài)泵進行定位和報警。本發(fā)明實現(xiàn)了多個一體化污水處理設(shè)備泵站的監(jiān)測和管理，提供準(zhǔn)確的一體化污水處理設(shè)備泵站故障定位，減少了人工和維護成本。
權(quán)利要求書
1.一種基于數(shù)字孿生的一體化污水處理設(shè)備泵站監(jiān)測管理系統(tǒng)，其特征在于：所述基于數(shù)字孿生的一體化污水處理設(shè)備泵站監(jiān)測管理系統(tǒng)包括：泵站地圖采集模塊、泵站數(shù)據(jù)采集模塊、泵站數(shù)據(jù)處理模塊、泵站定位預(yù)警模塊；泵站地圖采集模塊：通過3D掃描，對一體化污水處理設(shè)備泵站現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行掃描，將一體化污水處理設(shè)備泵站的整體結(jié)構(gòu)映射至電腦端，并構(gòu)建一體化污水處理設(shè)備泵站的數(shù)字孿生模型，同時對一體化污水處理設(shè)備泵站位置在泵站地圖上進行標(biāo)注，并編號1，2，3……n；泵站數(shù)據(jù)采集模塊：通過運用傳感器設(shè)備對泵站中泵的相關(guān)數(shù)據(jù)進行實時采集，將采集到的數(shù)據(jù)上傳到泵站數(shù)據(jù)處理模塊103；泵站數(shù)據(jù)處理模塊：對泵站數(shù)據(jù)采集模塊102得到的泵站中泵的相關(guān)數(shù)據(jù)進行處理分析，對泵站中三臺泵的工作狀態(tài)進行評估，并監(jiān)測設(shè)備中三臺泵的異常狀態(tài)；泵站定位預(yù)警模塊：對異常狀態(tài)的一體化污水處理設(shè)備泵站位置及異常狀態(tài)泵進行定位，同時進行預(yù)警或報警，提醒維護人員進行處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字孿生的一體化污水處理設(shè)備泵站監(jiān)測管理系統(tǒng)，其特征在于：所述泵站地圖采集模塊對泵站的分布情況和空間布局進行勘測，在泵站地圖上對泵站設(shè)備的位置進行確定并標(biāo)注，通過泵站地圖實時監(jiān)測泵站的安全狀況。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字孿生的一體化污水處理設(shè)備泵站監(jiān)測管理系統(tǒng)，其特征在于：每個一體化污水處理設(shè)備泵站均包含污水提升泵、硝化液回流泵、污泥回流泵三臺泵，通過傳感器分別對三臺泵的出水口流量、出水口壓力數(shù)據(jù)進行采集，將采集到的數(shù)據(jù)上傳到泵站數(shù)據(jù)處理模塊104；所述傳感器設(shè)備是用于檢測和記錄泵站運行狀態(tài)和參數(shù)的設(shè)備，包括流量計、壓力傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字孿生的一體化污水處理設(shè)備泵站監(jiān)測管理系統(tǒng)，其特征在于：將三臺泵的工作狀態(tài)定義為正常、輕微阻塞、嚴(yán)重阻塞三種工作狀態(tài)，泵站中三種泵的工作狀態(tài)判別方案如下：對三臺泵的出水口流量、出水口壓力進行監(jiān)測，若出水口的流量大于等于額定轉(zhuǎn)速下理論流量的90％，同時出水口壓力大于等于額定轉(zhuǎn)速下出水口壓力的90％，判斷泵工作在正常狀態(tài)，0.9Q額定＜＜Qout0.9P額定＜＜Pout其中Q額定為額定轉(zhuǎn)速下理論流量，Qout為泵的出水口流量，Pout為泵的出水口壓力，P額定為額定轉(zhuǎn)速下泵的理論出口壓力；若出水口的流量位于泵理論流量的70％-90％，或出水口壓力位于額定轉(zhuǎn)速下出水口壓力的70％-90％，判斷泵工作在輕微阻塞狀態(tài)；0.7Q額定＜＜Qout＜0.9Q額定0.7P額定＜＜Pout＜0.9P額定若出水口的流量小于泵理論流量的70％，或出水口壓力小于額定轉(zhuǎn)速下出水口壓力的70％，判斷泵工作在嚴(yán)重阻塞狀態(tài)；0.7Q額定＞Qout0.7P額定＞Pout。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于數(shù)字孿生的一體化污水處理設(shè)備泵站監(jiān)測管理系統(tǒng)，其特征在于：泵站定位預(yù)警模塊通過人機交互模塊對一體化污水處理設(shè)備泵站的位置、各泵站中的泵的工作狀態(tài)及重要參數(shù)信息進行展示，對特定一體化污水處理設(shè)備泵站的啟停進行控制，對處于輕微阻塞狀態(tài)的泵進行預(yù)警，對處于嚴(yán)重阻塞狀態(tài)的泵進行報警，同時標(biāo)注輕微阻塞、嚴(yán)重阻塞狀態(tài)泵所處一體化污水處理泵站位置及必要的泵參數(shù)信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字孿生的一體化污水處理設(shè)備泵站監(jiān)測管理系統(tǒng)，其特征在于：界面中含有泵站地圖模塊，可對一體化污水處理設(shè)備泵站位置分布情況進行展示，同時對處于輕微阻塞和嚴(yán)重阻塞狀態(tài)下的一體化污水處理設(shè)備泵站使用不同顏色在地圖上進行標(biāo)注，對工作人員起到預(yù)警和報警的作用。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于數(shù)字孿生的一體化污水處理設(shè)備泵站監(jiān)測管理系統(tǒng)，其特征在于：在泵站地圖中可選擇任意一體化污水處理設(shè)備泵站，查看其運行數(shù)據(jù)，所述運行數(shù)據(jù)包括泵站的當(dāng)前運行時間、各泵的出水口流量及出水口壓力當(dāng)前數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)，該界面可通過圖表、曲線形式展示數(shù)據(jù)。
發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的主要目的在于提供一種實現(xiàn)了多個一體化污水處理設(shè)備泵站的監(jiān)測和管理，提供準(zhǔn)確的一體化污水處理設(shè)備泵站故障定位，減少了人工和維護成本的基于數(shù)字孿生的一體化污水處理設(shè)備泵站監(jiān)測管理系統(tǒng)。
本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的：一種基于數(shù)字孿生的一體化污水處理設(shè)備泵站監(jiān)測管理系統(tǒng)，所述基于數(shù)字孿生的一體化污水處理設(shè)備泵站監(jiān)測管理系統(tǒng)包括：泵站地圖采集模塊、泵站數(shù)據(jù)采集模塊、泵站數(shù)據(jù)處理模塊、泵站定位預(yù)警模塊。
泵站地圖采集模塊：通過3D掃描，對一體化污水處理設(shè)備泵站現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行掃描，將一體化污水處理設(shè)備泵站的整體結(jié)構(gòu)映射至電腦端，并構(gòu)建一體化污水處理設(shè)備泵站的數(shù)字孿生模型，同時對一體化污水處理設(shè)備泵站位置在泵站地圖上進行標(biāo)注，并編號1，2，3……n。
泵站數(shù)據(jù)采集模塊：通過運用傳感器設(shè)備對泵站中泵的相關(guān)數(shù)據(jù)進行實時采集，將采集到的數(shù)據(jù)上傳到泵站數(shù)據(jù)處理模塊103。
泵站數(shù)據(jù)處理模塊：對泵站數(shù)據(jù)采集模塊102得到的泵站中泵的相關(guān)數(shù)據(jù)進行處理分析，對泵站中三臺泵的工作狀態(tài)進行評估，并監(jiān)測設(shè)備中三臺泵的異常狀態(tài)。
泵站定位預(yù)警模塊：對異常狀態(tài)的一體化污水處理設(shè)備泵站位置及異常狀態(tài)泵進行定位，同時進行預(yù)警或報警，提醒維護人員進行處理。
在本發(fā)明的具體實施例子中，所述泵站地圖采集模塊對泵站的分布情況和空間布局進行勘測，在泵站地圖上對泵站設(shè)備的位置進行確定并標(biāo)注，通過泵站地圖實時監(jiān)測泵站的安全狀況。
在本發(fā)明的具體實施例子中，每個一體化污水處理設(shè)備泵站均包含污水提升泵、硝化液回流泵、污泥回流泵三臺泵，通過傳感器分別對三臺泵的出水口流量、出水口壓力數(shù)據(jù)進行采集，將采集到的數(shù)據(jù)上傳到泵站數(shù)據(jù)處理模塊104；所述傳感器設(shè)備是用于檢測和記錄泵站運行狀態(tài)和參數(shù)的設(shè)備，包括流量計、壓力傳感器。
在本發(fā)明的具體實施例子中，將三臺泵的工作狀態(tài)定義為正常、輕微阻塞、嚴(yán)重阻塞三種工作狀態(tài)，泵站中三種泵的工作狀態(tài)判別方案如下：
對三臺泵的出水口流量、出水口壓力進行監(jiān)測，若出水口的流量大于等于額定轉(zhuǎn)速下理論流量的90％，同時出水口壓力大于等于額定轉(zhuǎn)速下出水口壓力的90％，判斷泵工作在正常狀態(tài)，
0.9Q額定＜＜Qout
0.9P額定＜＜Pout
其中Q額定為額定轉(zhuǎn)速下理論流量，Qout為泵的出水口流量，Pout為泵的出水口壓力，P額定為額定轉(zhuǎn)速下泵的理論出口壓力；
若出水口的流量位于泵理論流量的70％-90％，或出水口壓力位于額定轉(zhuǎn)速下出水口壓力的70％-90％，判斷泵工作在輕微阻塞狀態(tài)；
0.7Q額定＜＜Qout＜0.9Q額定
0.7P額定＜＜Pout＜0.9P額定
若出水口的流量小于泵理論流量的70％，或出水口壓力小于額定轉(zhuǎn)速下出水口壓力的70％，判斷泵工作在嚴(yán)重阻塞狀態(tài)；
0.7Q額定＞Qout
0.7P額定＞Pout。
在本發(fā)明的具體實施例子中，泵站定位預(yù)警模塊通過人機交互模塊對一體化污水處理設(shè)備泵站的位置、各泵站中的泵的工作狀態(tài)及重要參數(shù)信息進行展示，對特定一體化污水處理設(shè)備泵站的啟停進行控制，對處于輕微阻塞狀態(tài)的泵進行預(yù)警，對處于嚴(yán)重阻塞狀態(tài)的泵進行報警，同時標(biāo)注輕微阻塞、嚴(yán)重阻塞狀態(tài)泵所處一體化污水處理泵站位置及必要的泵參數(shù)信息。
在本發(fā)明的具體實施例子中，界面中含有泵站地圖模塊，可對一體化污水處理設(shè)備泵站位置分布情況進行展示，同時對處于輕微阻塞和嚴(yán)重阻塞狀態(tài)下的一體化污水處理設(shè)備泵站使用不同顏色在地圖上進行標(biāo)注，對工作人員起到預(yù)警和報警的作用。
在本發(fā)明的具體實施例子中，在泵站地圖中可選擇任意一體化污水處理設(shè)備泵站，查看其運行數(shù)據(jù)，所述運行數(shù)據(jù)包括泵站的當(dāng)前運行時間、各泵的出水口流量及出水口壓力當(dāng)前數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)，該界面可通過圖表、曲線形式展示數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的積極進步效果在于：本發(fā)明提供的基于數(shù)字孿生的一體化污水處理設(shè)備泵站監(jiān)測管理系統(tǒng)，本發(fā)明公開了一種基于數(shù)字孿生的一體化污水處理設(shè)備泵站監(jiān)測管理系統(tǒng)，首先，利用利用3D掃描技術(shù)，對一體化污水處理設(shè)備泵站現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行掃描，構(gòu)建一體化污水處理設(shè)備泵站的數(shù)字孿生模型，同時對一體化污水處理設(shè)備泵站位置在泵站地圖上進行標(biāo)注；其次，通過運用傳感器設(shè)備對泵站中泵的相關(guān)數(shù)據(jù)進行實時采集，將采集到的數(shù)據(jù)上傳到泵站數(shù)據(jù)處理模塊；對泵站數(shù)據(jù)采集模塊得到的泵站中泵的相關(guān)數(shù)據(jù)進行處理分析，對泵站中三臺泵的工作狀態(tài)進行評估，并監(jiān)測設(shè)備中三臺泵的異常狀態(tài)；對異常狀態(tài)的一體化污水處理設(shè)備泵站位置及異常狀態(tài)泵進行定位，同步進行報警，提醒維修人員進行處理，同時可以通過人機交互模塊，查看特定泵站的運行數(shù)據(jù)，所述運行數(shù)據(jù)包括泵站當(dāng)前運行時間、各泵的出水口流量及出水口壓力當(dāng)前數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)，提供遠(yuǎn)程訪問和控制功能，可實現(xiàn)一體化污水處理設(shè)備泵站中的泵在線遠(yuǎn)程監(jiān)控，遠(yuǎn)程控制泵站中任意一臺泵的啟停，實現(xiàn)多個一體化污水處理設(shè)備泵站的在線監(jiān)測和管理。
（發(fā)明人：司喬瑞;尤保健;蘆洪鐘;王俊華;王玉心）
