[发明专利]基于大数据分析的供水泵房自控系统及方法

权利要求书

1.一种基于大数据分析的供水泵房自控系统，其特征在于，包括一次供水泵房、与所述一次供水泵房连接的多个二次供水泵房、设置于所述一次供水泵房与所述二次供水泵房的无线压力传感器、及与所述无线压力传感器连接的智能控制终端，所述一次供水泵房与水源连接，所述二次供水泵房与用水终端连接并用于为用水终端供水，所述二次供水泵房包括与所述一次供水泵房连接的进水管、与所述用水终端连接的出水管、设置于所述进水管与所述出水管之间的压力调节泵，所述智能控制终端与所述压力调节泵通信连接，所述无线压力传感器设置于所述出水管；

基于大数据分析的供水泵房自控系统的自控方法包括如下步骤：

步骤S10、所述无线压力传感器监测所述一次供水泵房及所述二次供水泵房的出水端的水压，所述无线压力传感器将监测得到的一次供水泵房水压数据及各所述二次供水泵房水压数据实时上传至所述智能控制终端；

步骤S20、所述智能控制终端对所述一次供水泵房水压数据及各所述二次供水泵房水压数据进行大数据建模分析，得到水泵运行策略；

步骤S30、所述智能控制终端根据所述水泵运行策略对所述一次供水泵房及所述二次供水泵房进行分时调节；

在步骤S20中，大数据建模分析包括：

能效管理模型，所述能效管理模型用于控制所述一次供水泵房与所述二次供水泵房的电力消耗，其中，单个所述一次供水泵房/二次供水泵房的电力损耗Cn的计算公式如下：

其中，I(i)为泵房中单独一台水泵的功耗；A为泵房控制系统能量消耗，为常数；

压力损失模型，所述压力损失模型用于确定供水管网中管道材质、管道铺设角度线路及管道拐角节点对供水压力的影响，其中，整体管网中压力损失Pn的计算公式如下：

其中，h(i)为供水管网中每一段管道由于材质产生的压力损失；k(i)为供水管网中由供水节点及管道弯折产生的压力损失；l(i)为入户阀门产生的压力损失；

压力响应模型，所述压力响应模型通过所述无线压力传感器实时监测所述一次供水泵房与所述二次供水泵房的出水端的实时压力，将所述实时压力的数值与所述压力损失模型进行比对，并用于修正所述压力损失模型；

用水压力需求ΔP的计算公式如下：

其中，P0为泵房供水总压，F为供电电流系数常量，为常数；

泵速决策模型，根据压力损失模型、压力响应模型及能效管理模型，通过调节单个供水泵的转速R来获得相应的供水压，单个供水泵的转速R(i)的计算公式如下：

根据所述泵速决策模型，获取历史数据模型以及实时检测确定用水压力需求以及当时的泵房供水总压P0，所述智能控制终端可控制单个泵房中供水泵的开机数量及单个供水泵的转速。

2.根据权利要求1所述的基于大数据分析的供水泵房自控系统，其特征在于，所述压力调节泵包括基座、安装于所述基座并具有过水腔的过水座、与所述过水腔连通的第一压力腔、设置于所述第一压力腔内的叶轮、靠近所述叶轮并与所述叶轮相对间隔设置的蜗壳、及驱动所述叶轮旋转的驱动电机，所述蜗壳设置于所述第一压力腔与所述过水腔的连接处，所述驱动电机与所述智能控制终端通信连接。

3.根据权利要求2所述的基于大数据分析的供水泵房自控系统，其特征在于，所述压力调节泵还包括设置于所述第一压力腔远离所述过水腔一侧并与所述第一压力腔连通的第二压力腔、设置于所述第二压力腔的腔壁的连接开关、及设置于所述第二压力腔外并覆盖所述连接开关的压力调节装置，所述压力调节装置与所述连接开关电连接，同时，所述压力调节装置与所述智能控制终端通信连接。

4.根据权利要求3所述的基于大数据分析的供水泵房自控系统，其特征在于，所述压力调节泵还包括安装于所述基座的通讯模块，所述通讯模块分别与所述无线压力传感器、所述连接开关、所述压力调节装置及所述驱动电机连接，所述无线压力传感器、所述连接开关、所述压力调节装置及所述驱动电机均通过所述通讯模块与所述智能控制终端通讯连接。

5.根据权利要求1所述的基于大数据分析的供水泵房自控系统，其特征在于，所述一次供水泵房的结构与所述二次供水泵房的结构相同，所述一次供水泵房的管路直径为所述二次供水泵房的管路直径的30倍至50倍，所述一次供水泵房的管路厚度为所述二次供水泵房的管路厚度的5倍。