本發(fā)明屬于泵站生產(chǎn)管理，具體為一種基于大數(shù)據(jù)決策的泵站智慧化生產(chǎn)管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、泵站管理系統(tǒng)是一種集計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器技術(shù)于一體的智能化管理系統(tǒng)。它主要用于城市排水、污水處理、農(nóng)田灌溉、水利工程等領(lǐng)域，通過對泵站的遠(yuǎn)程監(jiān)控、自動調(diào)節(jié)和智能管理，實現(xiàn)泵站的高效、穩(wěn)定、安全運(yùn)行。泵站管理系統(tǒng)主要由以下幾個部分組成：數(shù)據(jù)采集與傳輸：通過安裝在水泵、閥門、水位、流量等設(shè)備上的傳感器，實時采集設(shè)備的工作狀態(tài)和運(yùn)行數(shù)據(jù)，并通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。監(jiān)控中心：監(jiān)控中心是系統(tǒng)的核心部分，負(fù)責(zé)接收、處理和存儲來自各個泵站的數(shù)據(jù)，并通過人機(jī)界面展示給操作人員。操作人員可以通過監(jiān)控中心實時了解泵站的運(yùn)行情況，進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和調(diào)節(jié)。泵站設(shè)備控制：根據(jù)監(jiān)控中心的指令或預(yù)設(shè)的運(yùn)行策略，自動控制水泵、閥門等設(shè)備的啟停和調(diào)節(jié)，實現(xiàn)泵站的自動化運(yùn)行。總之，泵站管理系統(tǒng)是一種高效、智能、可靠的泵站管理工具，對于提高泵站運(yùn)行效率、保障泵站安全穩(wěn)定運(yùn)行、減輕人工勞動強(qiáng)度、節(jié)省運(yùn)行成本等方面具有重要意義。隨著科技的進(jìn)步和城市建設(shè)的不斷發(fā)展，泵站管理系統(tǒng)將在泵站管理領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。

2、但是現(xiàn)有的泵站監(jiān)控系統(tǒng)往往依賴于人工監(jiān)測和分析，無法實時處理大量數(shù)據(jù)，同時傳統(tǒng)的泵站監(jiān)控系統(tǒng)在決策支持方面存在不足，無法為管理人員提供全面的數(shù)據(jù)分析和決策建議。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于：為了解決上述提出的問題，提供一種基于大數(shù)據(jù)決策的泵站智慧化生產(chǎn)管理系統(tǒng)。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種基于大數(shù)據(jù)決策的泵站智慧化生產(chǎn)管理系統(tǒng)，其特征在于：所述系統(tǒng)包括：數(shù)據(jù)采集與傳輸模塊、數(shù)據(jù)存儲與管理模塊、大數(shù)據(jù)分析與決策模塊、智能調(diào)控模塊、設(shè)備管理模塊、安全生產(chǎn)管理模塊和綜合信息管理模塊；

3、所述數(shù)據(jù)采集與傳輸模塊是系統(tǒng)的前端，從傳感器和監(jiān)控設(shè)備收集實時數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)存儲與管理模塊；所述數(shù)據(jù)存儲與管理模塊負(fù)責(zé)接收、存儲和管理來自數(shù)據(jù)采集模塊的數(shù)據(jù)。所述大數(shù)據(jù)分析與決策模塊利用存儲在數(shù)據(jù)存儲模塊中的數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘和分析，生成決策支持信息，這些信息用于指導(dǎo)智能調(diào)控模塊的運(yùn)行，所述智能調(diào)控模塊根據(jù)大數(shù)據(jù)分析模塊提供的決策支持，自動調(diào)整泵站的運(yùn)行狀態(tài)；

4、所述設(shè)備管理模塊依賴于數(shù)據(jù)存儲模塊中的設(shè)備檔案和運(yùn)行數(shù)據(jù)，以及智能調(diào)控模塊的反饋，進(jìn)行設(shè)備的維護(hù)和管理。

5、所述安全生產(chǎn)管理模塊利用大數(shù)據(jù)分析模塊提供的安全隱患信息，結(jié)合設(shè)備管理模塊的實際情況，進(jìn)行安全管理和事故預(yù)防。

6、所述綜合信息管理模塊為其他模塊提供信息支持，包括發(fā)布通知公告、管理文檔和人員信息等，同時也可以接收來自其他模塊的反饋信息；

7、所述大數(shù)據(jù)分析與決策模塊的內(nèi)部設(shè)置有數(shù)據(jù)挖掘子模塊、數(shù)據(jù)可視化子模塊和決策支持子模塊，所述數(shù)據(jù)挖掘子模塊處理和分析數(shù)據(jù)，將結(jié)果傳遞給數(shù)據(jù)可視化子模塊進(jìn)行展示，最后決策支持子模塊利用這些信息為管理人員提供決策建議。

8、在一優(yōu)選的實施方式中，所述數(shù)據(jù)采集與傳輸模塊是系統(tǒng)的前端，負(fù)責(zé)從傳感器和監(jiān)控設(shè)備收集實時數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心。傳感器數(shù)據(jù)采集包括液位、流量、壓力、溫度等參數(shù)，而視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)采集則通過高清攝像頭實時監(jiān)控泵站內(nèi)外環(huán)境。數(shù)據(jù)傳輸利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和無線通信技術(shù)實現(xiàn)，確保數(shù)據(jù)的實時性和準(zhǔn)確性。

9、在一優(yōu)選的實施方式中，所述數(shù)據(jù)存儲與管理模塊負(fù)責(zé)接收、存儲和管理來自數(shù)據(jù)采集模塊的數(shù)據(jù)。建立泵站運(yùn)行數(shù)據(jù)庫，存儲實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、設(shè)備參數(shù)等。對數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、整理、歸檔，確保數(shù)據(jù)質(zhì)量。數(shù)據(jù)存儲與管理為后續(xù)的大數(shù)據(jù)分析提供數(shù)據(jù)支持。

10、在一優(yōu)選的實施方式中，所述數(shù)據(jù)挖掘子模塊通過dbscan算法和模型從大量數(shù)據(jù)中提取有價值的信息，

11、所述數(shù)據(jù)挖掘子模塊的計算流程為：

12、s1：初始化：選擇一個未訪問過的點作為種子點，標(biāo)記所有點為未訪問，對于數(shù)據(jù)集中的每個點，計算其鄰域內(nèi)的所有點。這通常是通過計算歐幾里得距離來完成的，對于兩個點p和q，其距離d(p,q)通過以下公式計算：

13、

14、其中px,py和qx,qy分別是點p和q在二維空間中的坐標(biāo)。對于高維空間，這個公式可以擴(kuò)展到包含更多的維度；

15、s2：尋找核心點：對于種子點，計算其鄰域內(nèi)的點數(shù)，如果鄰域內(nèi)的點數(shù)大于等于閾值minpts，則將其標(biāo)記為核心點。

16、s3：擴(kuò)展簇：對于每個核心點，找到所有密度可達(dá)的點，形成一個簇，將這些點從未訪問集合中移除，并標(biāo)記為已訪問。

17、s4：重復(fù)步驟s2和s3：從未訪問的點中選擇一個新的點作為種子點，重復(fù)步驟s2和s3，直到所有點都被訪問。

18、s5：結(jié)束：所有核心點和邊界點都被分配到某個簇，噪聲點被標(biāo)記為未分配。

19、在一優(yōu)選的實施方式中，所述數(shù)據(jù)可視化子模塊設(shè)置有：

20、柱狀圖展示模塊：用于展示不同類別的數(shù)據(jù)比較，包括各設(shè)備的故障次數(shù)。

21、折線圖展示模塊：用于展示數(shù)據(jù)隨時間變化的趨勢，包括泵站流量隨時間的變化。

22、散點圖展示模塊：用于展示兩個變量之間的關(guān)系，包括壓力與流量的關(guān)系。

23、熱力圖展示模塊：用于展示數(shù)據(jù)的分布情況，包括設(shè)備在不同時間段的使用頻率。

24、儀表盤展示模塊：用于綜合展示多個關(guān)鍵指標(biāo)，提供一個總覽視角。

25、在一優(yōu)選的實施方式中，所述決策支持子模塊根據(jù)數(shù)據(jù)挖掘和可視化的結(jié)果，為泵站的運(yùn)行、維護(hù)、改造等提供決策建議。包括：

26、優(yōu)化建議：基于數(shù)據(jù)分析結(jié)果，提出泵站運(yùn)行參數(shù)的優(yōu)化建議，如調(diào)整泵的啟停時間、改變調(diào)度策略等。

27、預(yù)測維護(hù)：根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)和故障歷史，預(yù)測未來的維護(hù)需求，提前安排維護(hù)工作。

28、風(fēng)險評估：通過分析歷史事故數(shù)據(jù)，評估泵站運(yùn)行的風(fēng)險，提出改進(jìn)措施。

29、成本效益分析：計算不同決策方案的成本和效益，為投資決策提供依據(jù)；

30、所述決策支持子模塊根據(jù)使用arima模型的計算公式為：

31、(1-φ1b-φ2b2-…-φpbp)(1-b)dxt＝c+θ1bxt-1+θ2b2xt-2+…+θqbq∈t；

32、其中：xt是時間序列在時間t的值。

33、b是滯后算子，bkxt＝xt-k。

34、φ1,φ2,…,φp是自回歸項的系數(shù)。

35、θ1,θ2,…,θq是移動平均項的系數(shù)。

36、d是差分次數(shù)。

37、∈t是白噪聲誤差項。

38、c是常數(shù)項；

39、在泵站智慧化生產(chǎn)管理系統(tǒng)中，arima模型可以用于預(yù)測泵站的運(yùn)行參數(shù)，如流量、壓力、溫度等，以及設(shè)備的狀態(tài)，如故障發(fā)生的時間。通過預(yù)測未來的運(yùn)行參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)，系統(tǒng)可以提前做好準(zhǔn)備，如調(diào)整泵的啟停時間、改變調(diào)度策略，或者安排維護(hù)工作，從而提高泵站的運(yùn)行效率和安全性。

40、在一優(yōu)選的實施方式中，所述智能調(diào)控模塊根據(jù)實時數(shù)據(jù)和大數(shù)據(jù)分析結(jié)果，自動調(diào)整泵站運(yùn)行參數(shù)，實現(xiàn)高效節(jié)能。包括泵站運(yùn)行優(yōu)化、設(shè)備故障預(yù)測和應(yīng)急預(yù)案三個方面。泵站運(yùn)行優(yōu)化通過調(diào)整泵的啟停、改變調(diào)度策略等實現(xiàn)高效節(jié)能；設(shè)備故障預(yù)測通過對設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的分析，預(yù)測設(shè)備可能出現(xiàn)的故障，提前進(jìn)行維護(hù)；應(yīng)急預(yù)案針對突發(fā)事件，自動啟動應(yīng)急預(yù)案，確保泵站安全穩(wěn)定運(yùn)行。

41、在一優(yōu)選的實施方式中，所述設(shè)備管理模塊負(fù)責(zé)設(shè)備的管理工作，包括設(shè)備檔案管理、設(shè)備巡檢管理和備品備件管理。設(shè)備檔案管理建立設(shè)備檔案，包括設(shè)備參數(shù)、維修記錄、更換記錄等；設(shè)備巡檢管理制定巡檢計劃，記錄巡檢結(jié)果，確保設(shè)備正常運(yùn)行；備品備件管理對備品備件進(jìn)行庫存管理，確保備用設(shè)備充足。

42、在一優(yōu)選的實施方式中，所述安全生產(chǎn)管理模塊負(fù)責(zé)安全生產(chǎn)的管理工作，包括安全隱患排查、安全培訓(xùn)與考核和事故應(yīng)急管理。安全隱患排查子模塊通過數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)安全隱患，及時進(jìn)行整改。安全培訓(xùn)與考核子模塊組織安全培訓(xùn)，增強(qiáng)員工安全意識，定期進(jìn)行安全考核。事故應(yīng)急管理子模塊制定事故應(yīng)急預(yù)案，組織應(yīng)急演練，提高應(yīng)對突發(fā)事件的能力。

43、在一優(yōu)選的實施方式中，所述綜合信息管理模塊負(fù)責(zé)發(fā)布泵站運(yùn)行、維護(hù)、改造等方面的通知公告，對各類文檔進(jìn)行分類、歸檔，便于查詢和調(diào)用。同時，對泵站人員進(jìn)行信息管理，包括崗位、職責(zé)、聯(lián)系方式等。通過綜合信息管理模塊，實現(xiàn)信息的共享和高效傳遞，提高泵站的管理水平。該模塊還支持生成各種報告和報表，為決策提供依據(jù)。

44、綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

45、1、本發(fā)明中，數(shù)據(jù)挖掘子模塊、數(shù)據(jù)可視化子模塊和決策支持子模塊，共同構(gòu)成了一個強(qiáng)大的分析平臺，數(shù)據(jù)挖掘子模塊通過運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，能夠從大量數(shù)據(jù)中提取有價值的信息和模式。這些信息可以為泵站的運(yùn)行、維護(hù)和改造提供重要的決策依據(jù)。例如，通過分析設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)挖掘子模塊可以預(yù)測設(shè)備可能出現(xiàn)的故障，從而提前進(jìn)行維護(hù)，減少停機(jī)時間，提高設(shè)備的使用壽命。此外，數(shù)據(jù)挖掘子模塊還可以幫助優(yōu)化泵站的運(yùn)行參數(shù)，如調(diào)整泵的啟停時間和改變調(diào)度策略，實現(xiàn)高效節(jié)能。

46、2、本發(fā)明中，數(shù)據(jù)可視化子模塊通過圖表、報表等形式直觀展示數(shù)據(jù)挖掘的結(jié)果，幫助管理人員更好地理解數(shù)據(jù)背后的含義。通過可視化技術(shù)，管理人員可以迅速識別出關(guān)鍵信息，如故障次數(shù)、設(shè)備運(yùn)行趨勢、壓力與流量關(guān)系等。這有助于提高決策的準(zhǔn)確性和效率。例如，通過折線圖，管理人員可以直觀地觀察到泵站流量隨時間的變化趨勢，從而及時調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，確保泵站穩(wěn)定運(yùn)行。

47、3、本發(fā)明中，決策支持子模塊根據(jù)數(shù)據(jù)挖掘和可視化的結(jié)果，為泵站的運(yùn)行、維護(hù)、改造等提供決策建議。包括優(yōu)化建議、預(yù)測維護(hù)、風(fēng)險評估和成本效益分析等方面。通過決策支持子模塊，管理人員可以獲得全面的數(shù)據(jù)分析結(jié)果，從而做出更明智的決策。例如，通過成本效益分析，管理人員可以計算不同決策方案的成本和效益，為投資決策提供依據(jù)，確保泵站的長期穩(wěn)定運(yùn)行。