公布日：2024.06.25
申请日：2024.03.21
分类号：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
本发明涉及一种基于数字孪生的一体化污水处理设备泵站监测管理系统，所述监测管理系统包括：泵站地图采集模块、泵站数据采集模块、泵站数据处理模块、泵站定位预警模块，通过泵站地图采集模块进行泵站地图绘制；通过泵站数据采集模块对一体化污水处理设备中泵相关数据进行采集；通过泵站数据处理模块对采集到的泵运行数据进行处理，对泵站中三台泵的工作状态进行评估，并监测设备中三台泵的异常状态；通过泵站定位预警模块对出现异常的一体化污水处理设备泵站位置及异常状态泵进行定位和报警。本发明实现了多个一体化污水处理设备泵站的监测和管理，提供准确的一体化污水处理设备泵站故障定位，减少了人工和维护成本。
权利要求书
1.一种基于数字孪生的一体化污水处理设备泵站监测管理系统，其特征在于：所述基于数字孪生的一体化污水处理设备泵站监测管理系统包括：泵站地图采集模块、泵站数据采集模块、泵站数据处理模块、泵站定位预警模块；泵站地图采集模块：通过3D扫描，对一体化污水处理设备泵站现场数据进行扫描，将一体化污水处理设备泵站的整体结构映射至电脑端，并构建一体化污水处理设备泵站的数字孪生模型，同时对一体化污水处理设备泵站位置在泵站地图上进行标注，并编号1，2，3……n；泵站数据采集模块：通过运用传感器设备对泵站中泵的相关数据进行实时采集，将采集到的数据上传到泵站数据处理模块103；泵站数据处理模块：对泵站数据采集模块102得到的泵站中泵的相关数据进行处理分析，对泵站中三台泵的工作状态进行评估，并监测设备中三台泵的异常状态；泵站定位预警模块：对异常状态的一体化污水处理设备泵站位置及异常状态泵进行定位，同时进行预警或报警，提醒维护人员进行处理。
2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的一体化污水处理设备泵站监测管理系统，其特征在于：所述泵站地图采集模块对泵站的分布情况和空间布局进行勘测，在泵站地图上对泵站设备的位置进行确定并标注，通过泵站地图实时监测泵站的安全状况。
3.根据权利要求1所述的基于数字孪生的一体化污水处理设备泵站监测管理系统，其特征在于：每个一体化污水处理设备泵站均包含污水提升泵、硝化液回流泵、污泥回流泵三台泵，通过传感器分别对三台泵的出水口流量、出水口压力数据进行采集，将采集到的数据上传到泵站数据处理模块104；所述传感器设备是用于检测和记录泵站运行状态和参数的设备，包括流量计、压力传感器。
4.根据权利要求1所述的基于数字孪生的一体化污水处理设备泵站监测管理系统，其特征在于：将三台泵的工作状态定义为正常、轻微阻塞、严重阻塞三种工作状态，泵站中三种泵的工作状态判别方案如下：对三台泵的出水口流量、出水口压力进行监测，若出水口的流量大于等于额定转速下理论流量的90％，同时出水口压力大于等于额定转速下出水口压力的90％，判断泵工作在正常状态，0.9Q额定＜＜Qout0.9P额定＜＜Pout其中Q额定为额定转速下理论流量，Qout为泵的出水口流量，Pout为泵的出水口压力，P额定为额定转速下泵的理论出口压力；若出水口的流量位于泵理论流量的70％-90％，或出水口压力位于额定转速下出水口压力的70％-90％，判断泵工作在轻微阻塞状态；0.7Q额定＜＜Qout＜0.9Q额定0.7P额定＜＜Pout＜0.9P额定若出水口的流量小于泵理论流量的70％，或出水口压力小于额定转速下出水口压力的70％，判断泵工作在严重阻塞状态；0.7Q额定＞Qout0.7P额定＞Pout。
5.根据权利要求4所述的基于数字孪生的一体化污水处理设备泵站监测管理系统，其特征在于：泵站定位预警模块通过人机交互模块对一体化污水处理设备泵站的位置、各泵站中的泵的工作状态及重要参数信息进行展示，对特定一体化污水处理设备泵站的启停进行控制，对处于轻微阻塞状态的泵进行预警，对处于严重阻塞状态的泵进行报警，同时标注轻微阻塞、严重阻塞状态泵所处一体化污水处理泵站位置及必要的泵参数信息。
6.根据权利要求1所述的基于数字孪生的一体化污水处理设备泵站监测管理系统，其特征在于：界面中含有泵站地图模块，可对一体化污水处理设备泵站位置分布情况进行展示，同时对处于轻微阻塞和严重阻塞状态下的一体化污水处理设备泵站使用不同颜色在地图上进行标注，对工作人员起到预警和报警的作用。
7.根据权利要求3所述的基于数字孪生的一体化污水处理设备泵站监测管理系统，其特征在于：在泵站地图中可选择任意一体化污水处理设备泵站，查看其运行数据，所述运行数据包括泵站的当前运行时间、各泵的出水口流量及出水口压力当前数据及历史数据，该界面可通过图表、曲线形式展示数据。
发明内容
针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种实现了多个一体化污水处理设备泵站的监测和管理，提供准确的一体化污水处理设备泵站故障定位，减少了人工和维护成本的基于数字孪生的一体化污水处理设备泵站监测管理系统。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种基于数字孪生的一体化污水处理设备泵站监测管理系统，所述基于数字孪生的一体化污水处理设备泵站监测管理系统包括：泵站地图采集模块、泵站数据采集模块、泵站数据处理模块、泵站定位预警模块。
泵站地图采集模块：通过3D扫描，对一体化污水处理设备泵站现场数据进行扫描，将一体化污水处理设备泵站的整体结构映射至电脑端，并构建一体化污水处理设备泵站的数字孪生模型，同时对一体化污水处理设备泵站位置在泵站地图上进行标注，并编号1，2，3……n。
泵站数据采集模块：通过运用传感器设备对泵站中泵的相关数据进行实时采集，将采集到的数据上传到泵站数据处理模块103。
泵站数据处理模块：对泵站数据采集模块102得到的泵站中泵的相关数据进行处理分析，对泵站中三台泵的工作状态进行评估，并监测设备中三台泵的异常状态。
泵站定位预警模块：对异常状态的一体化污水处理设备泵站位置及异常状态泵进行定位，同时进行预警或报警，提醒维护人员进行处理。
在本发明的具体实施例子中，所述泵站地图采集模块对泵站的分布情况和空间布局进行勘测，在泵站地图上对泵站设备的位置进行确定并标注，通过泵站地图实时监测泵站的安全状况。
在本发明的具体实施例子中，每个一体化污水处理设备泵站均包含污水提升泵、硝化液回流泵、污泥回流泵三台泵，通过传感器分别对三台泵的出水口流量、出水口压力数据进行采集，将采集到的数据上传到泵站数据处理模块104；所述传感器设备是用于检测和记录泵站运行状态和参数的设备，包括流量计、压力传感器。
在本发明的具体实施例子中，将三台泵的工作状态定义为正常、轻微阻塞、严重阻塞三种工作状态，泵站中三种泵的工作状态判别方案如下：
对三台泵的出水口流量、出水口压力进行监测，若出水口的流量大于等于额定转速下理论流量的90％，同时出水口压力大于等于额定转速下出水口压力的90％，判断泵工作在正常状态，
0.9Q额定＜＜Qout
0.9P额定＜＜Pout
其中Q额定为额定转速下理论流量，Qout为泵的出水口流量，Pout为泵的出水口压力，P额定为额定转速下泵的理论出口压力；
若出水口的流量位于泵理论流量的70％-90％，或出水口压力位于额定转速下出水口压力的70％-90％，判断泵工作在轻微阻塞状态；
0.7Q额定＜＜Qout＜0.9Q额定
0.7P额定＜＜Pout＜0.9P额定
若出水口的流量小于泵理论流量的70％，或出水口压力小于额定转速下出水口压力的70％，判断泵工作在严重阻塞状态；
0.7Q额定＞Qout
0.7P额定＞Pout。
在本发明的具体实施例子中，泵站定位预警模块通过人机交互模块对一体化污水处理设备泵站的位置、各泵站中的泵的工作状态及重要参数信息进行展示，对特定一体化污水处理设备泵站的启停进行控制，对处于轻微阻塞状态的泵进行预警，对处于严重阻塞状态的泵进行报警，同时标注轻微阻塞、严重阻塞状态泵所处一体化污水处理泵站位置及必要的泵参数信息。
在本发明的具体实施例子中，界面中含有泵站地图模块，可对一体化污水处理设备泵站位置分布情况进行展示，同时对处于轻微阻塞和严重阻塞状态下的一体化污水处理设备泵站使用不同颜色在地图上进行标注，对工作人员起到预警和报警的作用。
在本发明的具体实施例子中，在泵站地图中可选择任意一体化污水处理设备泵站，查看其运行数据，所述运行数据包括泵站的当前运行时间、各泵的出水口流量及出水口压力当前数据及历史数据，该界面可通过图表、曲线形式展示数据。
本发明的积极进步效果在于：本发明提供的基于数字孪生的一体化污水处理设备泵站监测管理系统，本发明公开了一种基于数字孪生的一体化污水处理设备泵站监测管理系统，首先，利用利用3D扫描技术，对一体化污水处理设备泵站现场数据进行扫描，构建一体化污水处理设备泵站的数字孪生模型，同时对一体化污水处理设备泵站位置在泵站地图上进行标注；其次，通过运用传感器设备对泵站中泵的相关数据进行实时采集，将采集到的数据上传到泵站数据处理模块；对泵站数据采集模块得到的泵站中泵的相关数据进行处理分析，对泵站中三台泵的工作状态进行评估，并监测设备中三台泵的异常状态；对异常状态的一体化污水处理设备泵站位置及异常状态泵进行定位，同步进行报警，提醒维修人员进行处理，同时可以通过人机交互模块，查看特定泵站的运行数据，所述运行数据包括泵站当前运行时间、各泵的出水口流量及出水口压力当前数据及历史数据，提供远程访问和控制功能，可实现一体化污水处理设备泵站中的泵在线远程监控，远程控制泵站中任意一台泵的启停，实现多个一体化污水处理设备泵站的在线监测和管理。
（发明人：司乔瑞;尤保健;芦洪钟;王俊华;王玉心）