一种带末端压力监测功能的泵组智能控制系统的制作方法

本发明涉及泵组智能控制领域，具体为一种带末端压力监测功能的泵组智能控制系统。

背景技术：

1、由于我国可建设用地的局限性，我国城镇建设了大量的高层建筑，城镇市政供水管网的压力、流量通常难以满足这些建筑的用水要求，需要对市政管网供水进行调蓄及二次加压，城镇的二次供水(主要指生活用水部分)覆盖面积占城镇面积的60％以上，供水量占城镇供水总量的50％以上，确保二次供水节能高效是实现城镇供水现代化的重要环节。

2、当前，我国建筑小区二次供水系统多为变频恒压泵组与低位水箱联合供水、以及利用市政自来水管网水压直接二次变频增压恒压供水的叠压供水模式，在小区生活二次增压供水系统中，主流的泵组压力控制方式是变频恒压调速供水设备(含变频控制柜、压力传感器、水泵、电动机等组件)，通过安装在水泵出水总管上的远传压力表动态测量系统管网供水初始端水压，通过调控变频水泵输出频率大小来维持二次供水系统管网初始端工作压力恒定在设定工作压力值，这种模式压力反馈点设于水泵出水口近端供水干管上，该方式的优势是压力取值较为方便，所测压力随机波动性小，只要满足泵组出口设定水压，就能保证整个供水系统任一点供水压力，供水系统安装、运行、控制简单，安全可靠，但由于恒压控制的压力反馈点设置在水泵出口近端，它所产生的供水压力为水泵出口定值压力，为了满足用户高峰期用水压力和流量的需要，就顾及不到管网随压力变化带来的水头损失变化，夜间低峰用水时，会出现多余的水头，造成浪费并且，由于小区住宅设计时经常是按照满足最大流量最不利工况点扬程设计水泵恒压值，但实际上，在小区建成后的不同时期、不同季节，用户用水需求量具有很大差别，按设计取值的水泵出口恒压控制值就会造成居住小区恒压变频供水系统在70％～80％的运行时间里存在超压耗能情况，特别是夜间小流量运行时期，超压情况尤为明显，多余的压力不仅影响供水管网的使用寿命，而且导致管网多余的漏损，系统水压越高，则小区管网漏失量就越高。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种带末端压力监测功能的泵组智能控制系统，以解决上述背景技术中提出运行时间里存在超压耗能情况，特别是夜间小流量运行时期，超压情况尤为明显，多余的压力不仅影响供水管网的使用寿命，而且导致管网多余的漏损，系统水压越高，则小区管网漏失量就越高的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种带末端压力监测功能的泵组智能控制系统，包括感知系统、边缘计算模块、执行系统、给水机组设备、远程监控系统、硬件平台；所述感知系统的输出口与边缘计算模块的输入端相连接，所述边缘计算模块的输出端连接在所述执行系统的输入端上，所述执行系统的输出端与所述给水机组设备的控制器连接，所述远程监控系统与边缘计算模块、执行系统之间进行无线通讯；所述硬件平台包括嵌入式硬件、末端压力变送器、泵组出口流量计、plc控制器，所述泵组出口流量计的输出端与plc的输入端结构连接，所述末端压力变送器的输入端连接在plc的输出端接口上；

3、作为本技术方案的进一步优选的：所述感知系统包括有水箱液位计、泵组出口流量计、末端压力变送器，所述边缘计算模块包括有储存系统、算法模块、通讯模块、安全模块，所述执行系统包括有控制器和变频器，所述远程监控系统包括数据系统、安全预警、远程控制、消息中心和控制日志；所述水箱液位计、泵组出口流量计、末端压力变送器的存储数据通过储存系统进行存储，所述存储模块的数据通过算法模块接入通讯模块中，所述通讯模块与控制器之间进行无线传输，所述控制器的输出端与变频器的控制端连接；

4、作为本技术方案的进一步优选的：所述给水机组设备包括多组水泵和进水管、出水管，所述出水管设有泵组出口流量计和出水压力传感器，所述给水机组设备在老旧改造小区的水箱中加入投入式液位计，所述进水管设有进水压力传感器，所述水箱液位计、泵组出口流量计、进水压力传感器、出水压力传感器均与存储系统相连接，所存储系统经过算法模块计算后通过通讯模块向执行系统发出控制指令，所述变频器控制给水机组的出流压力；

5、作为本技术方案的进一步优选的：所述边缘计算模块设定有关于进水压力传感器的压力设定值，所述压力传感器的出水压力值小于设定值时增大供水装置的出水量，所述压力传感器的出水压力值大于设定值时减小供水装置的出水量；所述边缘计算模块接收最不利点压力数据后执行数据过滤，所述边缘计算模块通过小区用水特征、用水量预测及最不利点所需出流压力的相关指标进行控制计算，所述边缘计算模块将控制指令输出给变频控制器调整水泵的运行频率实现末端压力恒定；

6、作为本技术方案的进一步优选的：所述末端压力监测传感器安装在小区建筑的供水最不利点，所述压力监测传感器将楼栋采样点的数据反馈给压力变送器，所述压力变送器将压力信号传输给边缘计算模块，所述边缘计算模块根据压力变送器的信号和进水压力传感器、进水流量阀门的控制信号从而在边缘计算模块中的算法模块中进行计算，所述边缘计算模块通过通讯模块向变频控制器给出输出控制指令，所述变频控制器将命令下达给给水机组；

7、作为本技术方案的进一步优选的：所述边缘计算系统中包含存储模块，存储模块能够存储小区用水及压力数据，所述存储模块通过本地存储的历史数据进行特征分析，所述存储模块根据内置ai算法智能填补缺失时段的供水所需压力值；

8、作为本技术方案的进一步优选的：所述水箱液位计、泵组出口流量计、末端压力变送器用于获取监测位置的流量和压力数据，所述感知系统将数据传至plc控制器，所述plc控制器将监测到的流量和压力数据与设定的流量和压力限制值进行比对，当监测到的流量和压力数据超出安全预警模块的限制值范围时进行报警；所述安全预警模块将警报信号发送至远程控制模块并在消息中心模块中发送信息，所述安全预警模块同时将数据记录到控制日志模块中，所述远程控制模块将压力流量调整指令下达给控制器，所述控制器通过变频器调整水泵的运行频率实现末端压力恒定；

9、作为本技术方案的进一步优选的：所述人机交换包括泵组运行监控、能效换算统计、泵组安全预警、就地远程控制、基础参数配置、特殊控制配置、数据曲线视图、系统控制日志，所述泵组运行监控、能效换算统计、泵组安全预警均设于plc控制器中，所述基础参数配置、特殊控制配置、数据曲线视图均与边缘计算模块相连接，所述就地远程控制与远程监控系统通信连接。

10、作为本技术方案的进一步优选的：所述通讯模块与数据系统通讯连接，所述数据系统与安全预警模块之间通讯连接，所述安全预警模块与远程控制模块之间通讯连接，所述远程控制模块与控制器之间进行无线传输，所述安全模块与消息中心之间进行无线传输，所述消息中心与远程控制模块之间进行通讯连接。

11、作为本技术方案的进一步优选的：所述末端压力监测数据需保持定频次的采集密度，所述末端压力监测通过组网通讯回传给边缘计算模块；

12、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

13、1、本发明中实现了用户入户末端压力监测和压力波动值过滤计算，能够根据水箱液位计算小区用水量，能够依据以上特征的泵组控制方式，实现边端历史数据分析及传感器失效下的保障机制；

14、2、本发明中通过末端恒压控制，根据小区最不利点所需出流压力的大小自动调整出水口压力的大小，有效地改善了恒压供水时高峰期末端压力不足，低谷时能量浪费的情况。