用于水力泵站的安全监控预警系统的制作方法

本发明涉及监控预警，具体为用于水力泵站的安全监控预警系统。

背景技术：

1、水力泵站通常由水泵、水轮机、发电机和控制系统等组成；水力泵站的主要功能是将水从低处抽升到高处，以供给水灌溉、城市供水、发电等用途，如果后期管理不善将可能直接导致水利设施的功能降低甚至丧失，反而给水力安全管理造成负担；因此，在水力泵站的运行过程中，安全监控预警系统起着至关重要的作用。

2、现有技术存在的问题：

3、1、水力泵站通常位于地下或地面较低的位置，这样设计是为了方便接近水源或需要抽水的区域，地下水位较高，由于水力泵站周围的土壤和空气中含有较多的水分，周围环境潮湿，这种潮湿的环境会水力泵站设备更容易受到腐蚀和损坏，增加了漏电的风险；为了减少这些问题带来的风险需要对设备进行安全监管与预警；

4、2、目前水力泵站的安全监控预警系统通过监测设备运行状态以判定设备是否异常，但是水力泵站的设备之间是存在相互作用的，其中一个设备出现异常时会影响到其他的设备，增大其他设备异常的可能性；因此分析异常设备与其他设备的关联程度是非常有必要的。

5、为了解决上述缺陷，现提供用于水力泵站的安全监控预警系统。

技术实现思路

1、本发明的目的在于为了解决上述背景技术提出的问题，而提出用于水力泵站的安全监控预警系统。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：用于水力泵站的安全监控预警系统，包括数据采集模块、设备采集模块、服务器、环境分析模块、设备分析模块、预警分析模块和设备关联模块；

3、数据采集模块采集环境信息和检测信息，将其发送至服务器保存；设备采集模块通过与水力泵站内设备对应的传感器进行通讯连接以采集设备信息，并将其发送至服务器保存；

4、设备分析模块通过对设备信息分别对设备温度、锈化和振动进行数值化处理以得到设备温度指数、锈化指数和振动指数，并将其发送至预警分析模块；

5、环境分析模块通过对环境信息和检测信息进行数据化分析以得到湿比值和颗粒物指数，并将其发送至预警分析模块；

6、预警分析模块通过获取设备投入使用时刻和与系统当前时刻最近的一次开机时刻，并将两者分别与系统当前时刻进行时间差值计算得到使用时长t1和工作时长t2；

7、设定每个设备均对应存在一个预警附加值，并将其记为fg；

8、将使用时长t1、工作时长t2、锈化指数r1、振动指数r2、设备温度指数r3、湿比值w1、颗粒物指数w2和预警附加值fg代入设定的公式计算得到设备预警值e，其中p1、p2、p3和p4分别为设定的比例系数；当设备预警值大于设定的阈值时，则生成设备预警信号，并将其发送至服务器保存；

9、服务器接收到设备预警信号时，则对设备预警信号进行解析得到预警的具体设备，调取具体设备的编号和位置，并将其发送至对应的工作人员进行维修；同时生成关联分析指令，并将具体设备和关联分析指令至设备关联模块；

10、设备关联模块通过对预警的具体设备进行关联分析以得到关联系数，将关联系数与设定的阈值进行分析以得到关联设备，并依据关联系数赋予对应关联设备的预警附加值，具体为：

11、101：将预警的具体设备记为目标设备，调取与目标设备直接连接和间接连接的设备，将与目标设备之间连接的设备记为直连设备bi，并将与目标设备间接连接的设备记为间连设备bj；其中i＝1，2，3……n1，j＝1，2，3……n2；n1和n2取值均为正整数，n1表示的是直连设备总数，n2表示的是间连设备总数；

12、102：获取直连设备的位置，并将该位置与目标设备位置进行距离计算得到直连设备与目标设备之间的距离，并将其记为直连距离jubi；

13、103：获取间连设备与直连设备之间的设备，并将其记为间隔设备，统计间隔设备数量；分别获取间隔设备的位置，依据间隔设备的连接顺序依次计算间隔设备之间的距离并求和得到间隔距离，再分别获取直连设备和与直连设备直接连接的间隔设备之间的距离、间连设备和与间连设备直接连接的间隔设备之间的距离，将两者与间隔距离将进行求和计算得到间连距离jubj；

14、104：利用设定的公式计算得到直连设备或间连设备与目标设备之间的距离指数kju，其中y1、y2和y3分别为设定的比例子系数，subj为间隔设备数量，且间隔设备数量取值为0或1或大于1的正整数；

15、105：调取目标设备异常预警次数和对应目标设备预警时刻，分别累计设备异常预警次数和对应设备预警时刻；设备预警时刻与目标设备预警时刻之间做时间差计算得到预警时间差，当预警时间差小于设定的阈值时，则将该设备与目标设备之间的预关次数增加一次；分别统计设备与目标设备之间的预关次数；

16、106：将目标设备预警次数na、设备预警次数nb和预关次数nab通过设定的公式计算得到预关指数knab，其中d1和d2分别为设定的比例系数；

17、107：将距离指数和预关指数进行数值化处理得到关联系数，当关联系数大于设定的关联阈值时，则将对应设备记为关联设备；调取关联设备与目标设备之间的关联系数，并将其乘以设定的转换系数得到预警附加值，将预警附加值发送至服务器保存。

18、作为本发明的一种优选实施方式，对设备进行锈化分析以得到锈化指数，其具体分析步骤为：

19、提取设备外观照片和设备初始照片，将两者进行对比识别得到设备上的生锈区域，并将照片中生锈区域处进行涂色得到识别照片；

20、将识别照片进行放大处理，放大至像素格内只存在一种颜色以得到若干个像素格；识别像素格颜色，分别统计像素格颜色与设备颜色、涂色颜色一致的像素格数量；

21、通过识别得到像素格的长和宽，并将长乘以宽得到像素格面积；

22、将像素格颜色与设备颜色一致的像素格数量r1、像素格颜色与涂色颜色一致的像素格数量r2、像素格面积r3通过设定的公式计算到锈化指数r1，其中c1和c2分别为设定的比例系数。

23、作为本发明的一种优选实施方式，对设备振动信号进行数值化分析以得到振动指数，其分析具体步骤为：

24、提取设备运行时的振动信号，并将其记为运行振动信号；

25、提取设备空载时的振动信号，并将其记为空载振动信号；

26、依据傅里叶变换方法将运行振动信号和空载振动信号在频率上进行分解得到运行振动频率和空载振动频率；再依据运行振动频率和空载振动频率对应的时间先后顺序将其分别进行依次连接得到运行振动频谱图和空载振动频谱图；

27、将运行振动频谱图与空载振动频谱图进行重合比对以得到重叠面积，统计运行振动频谱图与空载振动频谱图存在的重叠面积的数量和对应的重叠面积，将所有的重叠面积进行求和得到重叠总面积；

28、将重叠总面积r5和重叠面积的数量r4通过设定的公式r2＝c3×r4+c4×r5计算得到振动指数r2，其中c3和c4分别为设定的比例系数。

29、作为本发明的一种优选实施方式，对设备温度进行分析以得到设备温度指数，其分析的具体步骤为：

30、提取设备温度以生成设备温度随时间变化报表，当设备温度大于设定的区间中的最大值时，则将该设备温度记为红温；当设备温度处于设定的温度区间之内时，则将该设备温度记为绿温；当设备小于设定的温度区间中的最小值时，则将该设备温度记为黄温；

31、分别统计红温、绿温和黄温的数量，并将其分别记为r6、r7和r8，通过设定的公式计算得到设备温度指数r3，其中h1、h2和h3分为设定的比例系数，且h1＞h3＞0＞h2。

32、作为本发明的一种优选实施方式，环境分析模块对环境信息和水质信息分析以湿比值和颗粒物指数，其分析的具体步骤为：

33、依据采集得到的湿度生成温度随时间变化报表，将相邻时刻的湿度进行差值计算得到间隔湿度差，求取相邻两个间隔湿度差组成的线段的斜率值，

34、当斜率值小于零时，则将其记为降斜率；当斜率值大于零时，则将其记为增斜率；将所有的增斜率和降斜率分别进行求和计算得到湿增和湿降，再将湿增除以湿降的绝对值得到湿比值w1；

35、调取水质的颗粒物间检测值，设定每个颗粒物检测值均对应一个沉积系数，将颗粒物检测值t3与沉积系数tm通过设定的公式w2＝q3×t3+q4×tm计算得到颗粒物修正值w2，其中q3和q4分别为设定的比例系数；

36、调取颗粒物修正值以生成颗粒物修正值随时间变化报表，当颗粒物修正值大于设定的区间中的最大值时，则将该颗粒物修正值记为高杂值；当颗粒物修正值处于设定的区间之内时，则将该颗粒物修正值记为中杂值；当颗粒物修正值小于设定的区间中的最小值时，则将该颗粒物修正值记为低杂值；

37、分别统计高杂值、中杂值和低杂值的数量，并将其记为t4、t5和t6；通过设定的公式w2＝q5×t4+q6×t5+q7×t6计算得到颗粒物指数w2，其中q5、q6和q7分别为设定的比例系数。

38、作为本发明的一种优选实施方式，对检测信息进行量化分析以得到沉积次数，其中量化分析具体步骤为：

39、调取颗粒物检测值的沉积时长和沉积温度；当沉积温度大于设定的阈值时，则沉积温度减去设定的沉积温度阈值得到沉积温差；

40、将沉积时长t2、沉积温差t2通过设定的公式计算得到沉积系数tm；其中q1和q2分别为设定比例系数，t标为设定的标准沉积时长，当沉积时长大于标准沉积时长时，则n3取值为不是零的偶数，当沉积时长等于标准沉积时长时，则n3取值为零；当沉积时长小于标准沉积时长时，则n3取值为奇数。

41、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

42、1、通环境分析模块、设备分析模块和预警分析模块对水力泵站设备的锈化、环境湿度变化程度和设备运行方面进行综合分析并进行预警，有效减少设备因腐蚀而损坏风险和设备漏电风险，实现综合各项因素进行全面的水泵监控和异常预警，有助于提高水泵系统的可靠性和运行效率；

43、2、通过量化水泵与直接连接和间接连接的设备之间的关联程度得到关联系数，并依据关联系数计算得到预警附加值，预警附加值能够提高设备预警的灵敏度，使得设备预警更加准确和完善。