智能水表在线故障检测调节系统
阅读说明：本技术 智能水表在线故障检测调节系统 (Online fault detection and regulation system of intelligent water meter ) 是由 黄晓滨 洪建� 沈品辉 冯磊 陈娟 徐云 于 2021-09-17 设计创作，主要内容包括：本发明公开了智能水表在线故障检测调节系统,包括故障分析模块、故障识别模块、操作检测模块、水表检测模块、检测平台、云端数据库、用户登录单元,所述信号输入模块通过导线与所述信号处理模块电性连接,所述检测平台接收到正常水表和对应操作检测系数以及装置正常水表和对应装置检测系数后,生成故障信号并将故障信号发送至故障分析模块,故障分析模块接收到故障信号后,对水表进行故障分析。该智能水表在线故障检测调节系统,解决了检测调节系统在进行工作的时候,存在滞后性,容易出现误报漏报的问题,通过内部的故障识别和分析模块,能够更好的对故障的进行筛选检测,减少出现误报的情况,同时采用大数据的分析,减少漏报情况的出现。(The invention discloses an intelligent water meter online fault detection and regulation system which comprises a fault analysis module, a fault recognition module, an operation detection module, a water meter detection module, a detection platform, a cloud database and a user login unit, wherein a signal input module is electrically connected with a signal processing module through a lead, the detection platform generates a fault signal and sends the fault signal to the fault analysis module after receiving a normal water meter, a corresponding operation detection coefficient, a normal water meter and a corresponding device detection coefficient, and the fault analysis module performs fault analysis on the water meter after receiving the fault signal. This online fault detection governing system of intelligent water gauge has solved and has detected governing system and when carrying out work, has the hysteresis quality, appears the problem of misreport and missing reporting easily, through inside fault identification and analysis module, can be better to the screening detection of trouble, reduce the condition that the wrong report appears, adopt the analysis of big data simultaneously, reduce the appearance of the condition of missing reporting.)
技术领域
本发明涉及智能水表技术领域，具体为智能水表在线故障检测调节系统。
背景技术
智能水表是一种利用现代微电子技术、现代传感技术、智能IC卡技术对用水量进行计量并进行用水数据传递及结算交易的新型水表，与传统水表一般只具有流量采集和机械指针显示用水量的功能相比，是很大的进步，除了可对用水量进行记录和电子显示外，还可以按照约定对用水量进行控制，并且自动完成阶梯水价的水费计算，同时可以进行用水数据存储的功能，智能水表因其从根本上改变了传统的抄表方式，实行买卡用水的收费模式，在节省大量人力的基础上，同时解决了长期困扰供水行业的水费拖欠问题，因而将直接给供水行业带来巨大的经济效益。
为了增加对智能水表的保护，需要定期对其进行检修维护，但是采用人工进行巡检的成本较高，人工的速度较慢，无法做到精准定位，在出现故障的时候，无法做出准确的判断，同时随着互联网的不断发展，越来越多的工作方式能够通过互联网完成，而常见的检测调节系统在进行工作的时候，是在设备出现问题之后，才进行提示，不仅信息存在一定的滞后性，而且容易出现误报漏报的情况，增加维修人员的工作量，使用效果并不好。
发明内容
本发明的目的在于提供智能水表在线故障检测调节系统，以解决上述背景技术中提出为了增加对智能水表的保护，需要定期对其进行检修维护，但是采用人工进行巡检的成本较高，人工的速度较慢，无法做到精准定位，在出现故障的时候，无法做出准确的判断，同时随着互联网的不断发展，越来越多的工作方式能够通过互联网完成，而常见的检测调节系统在进行工作的时候，是在设备出现问题之后，才进行提示，不仅信息存在一定的滞后性，而且容易出现误报漏报的情况，增加维修人员的工作量，使用效果并不好的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：智能水表在线故障检测调节系统，包括故障分析模块、故障识别模块、操作检测模块、水表检测模块、检测平台、云端数据库、用户登录单元，其特征在于：所述云端数据库内设置有信号输入模块、信号处理模块，所述信号输入模块通过导线与所述信号处理模块电性连接，所述信号处理模块通过导线与所述故障分析模块电性连接，所述信号输入模块包括第一信号输入单元、第二信号输入单元与第三信号输入单元，所述信号处理模块包括第一信号处理单元、第二信号处理单元与第三信号处理单元，所述第一信号处理单元与所述第一信号输入单元连接，所述第二信号处理单元与所述第二信号输入单元连接，所述第三信号处理单元与多数第三信号输入单元连接；所述第一信号处理单元、第二信号处理单元与第三信号处理单元分别与所述故障分析模块连接，所述检测平台接收到正常水表和对应操作检测系数以及装置正常水表和对应装置检测系数后，生成故障信号并将故障信号发送至故障分析模块，故障分析模块接收到故障信号后，对水表进行故障分析，
所述故障分析模块用于对智能水表进行故障判断，具体判断分析过程如下，将智 能水表记为i，i=1，2，……，n，n为正整数，设置检测时间段，并将其标记为o，o=1，2，……，m， m为正整数，随后获取到每个时间段内智能水表的供水水压，并将每个时间段内智能水表的 供水水压标记为Vio，获取到每个时间段智能水表的供水水压，并将每个时间段智能水表的 供水水压标记为Iio，通过公式获取到智能水表检测时间段内的平均供压 差Xi，其中，u为额定供水水压，通过公式获取到智能水表检测时间段内的 平均供流差Ci，通过公式 2获取到智能水表检测时间段 内的平均供压差的离散系数Di，通过公式 2获取到智能水 表检测时间段内的平均供流差的离散系数Fi，将智能水表检测时间段内的平均供压差Xi及 对应离散系数Di、智能水表检测时间段内的平均供流差Ci及对应离散系数Fi分别对应与x、 d、c以及f进行比较，其中，x为平均供压差阈值，d为平均供压差离散系数阈值，c为平均供流 差阈值，f为平均供流差离散系数阈值：若智能水表检测时间段内的平均供压差Xi及对应离 散系数Di、智能水表检测时间段内的平均供流差Ci及对应离散系数Fi均小于等于对应阈值 x、d、c以及f，则判定智能水表无故障，若智能水表检测时间段内的平均供压差Xi和智能水 表检测时间段内的平均供流差Ci任一系数大于对应阈值x和c，则判定智能水表装置存在异 常，生成装置检测信号并将装置检测信号发送至云检测平台，若智能水表检测时间段内的 平均供压差对应离散系数Di和智能水表检测时间段内的平均供流差对应离散系数Fi任一 系数大于对应阈值d和f，则判定智能水表操作存在异常，生成操作检测信号并将操作检测 信号发送至检测平台。
优选的，所述水表检测模块的具体检测方法如下：获取各个水表的能耗数据，能耗数据包括智能水表上用电量及水表采集自来水用水量，根据消耗数据生成统计数据，并根据检测平台上的故障分析模块对各个水表的能耗是否处于预定的范围，当水表的能耗数据超出预定范围适，输出报警信号，提示该智能水表用户，所述能耗数据包含各个水表的用电参数、用水参数及使用时间段，根据能耗设备参数生成各个水表的预定能耗曲线，预定能耗曲线表示在预定时间段内水表的能耗设备能耗与时间之间的关系，根据能耗数据生成能耗统计图，并根据能耗统计图判断能耗是否处于预定范围内包括：根据能耗数据生成实际能耗曲线，并将实际能耗曲线与预定能耗曲线进行比较，以判断各个水表的能耗是否处于预定范围内。
优选的，所述故障识别模块的具体识别过程如下：获取当前多个智能水表各自的工作状态数据，针对每个智能水表，根据该智能水表的工作状态数据以及其他智能水表的工作状态数据，确定该智能水表与其他智能水表工作时候的差异数据，根据差异数据，与检测平台数据比对，检测其是否出现故障，若差异数据大于设定阈值，确定该设备出现故障，若差异数据不大于设定阈值，确定该设备未出现故障，针对每个预设区域，获取历史上位于该预设区域中的多个智能水表各自的综合数据，确定当前位于该预设区域中的多个智能水表各自的综合数据结果与历史上位于该预设区域中的多个智能水表各自的综合数据结果的差异值，若差异值大于设定阈值，确定该预设区域的环境异常，若差异值不大于设定阈值，确定该预设区域的环境正常。
优选的，所述故障分析模块包括多个分布式探针，多个分布式探针设置在第一信号处理单元、第二信号处理单元与第三信号处理单元的链路中。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该智能水表在线故障检测调节系统，通过内部的故障识别和分析模块，能够更好的对故障的进行筛选检测，减少出现误报的情况，同时采用大数据的分析，更好的对故障进行识别，也能减少漏报情况的出现，通过获取各个水表的能耗数据，能耗数据包括智能水表上用电量及水表采集自来水用水量，根据消耗数据生成统计数据，并根据检测平台上的故障分析模块对各个水表的能耗是否处于预定的范围，当水表的能耗数据超出预定范围适，输出报警信号，提示该智能水表用户，获取当前多个智能水表各自的工作状态数据，针对每个智能水表，根据该智能水表的工作状态数据以及其他智能水表的工作状态数据，确定该智能水表与其他智能水表工作时候的差异数据，根据差异数据，与检测平台数据比对，检测其是否出现故障，若差异数据大于设定阈值，确定该设备出现故障，若差异数据不大于设定阈值，确定该设备未出现故障，针对每个预设区域，获取历史上位于该预设区域中的多个智能水表各自的综合数据，确定当前位于该预设区域中的多个智能水表各自的综合数据结果与历史上位于该预设区域中的多个智能水表各自的综合数据结果的差异值，若差异值大于设定阈值，确定该预设区域的环境异常，若差异值不大于设定阈值，确定该预设区域的环境正常，来提高系统的使用效果。
附图说明
图1为本发明的整体架构示意图；
图2为本发明云端数据库工作流程的结构示意图；
图3为本发明故障识别模块结构示意图；
图4为本发明故障分析模块结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：智能水表在线故障检测调节系统，包括故障分析模块、故障识别模块、操作检测模块、水表检测模块、检测平台、云端数据库、用户登录单元，其特征在于：云端数据库内设置有信号输入模块、信号处理模块，信号输入模块通过导线与信号处理模块电性连接，信号处理模块通过导线与故障分析模块电性连接，信号输入模块包括第一信号输入单元、第二信号输入单元与第三信号输入单元，信号处理模块包括第一信号处理单元、第二信号处理单元与第三信号处理单元，第一信号处理单元与第一信号输入单元连接，第二信号处理单元与第二信号输入单元连接，第三信号处理单元与多数第三信号输入单元连接；第一信号处理单元、第二信号处理单元与第三信号处理单元分别与故障分析模块连接，检测平台接收到正常水表和对应操作检测系数以及装置正常水表和对应装置检测系数后，生成故障信号并将故障信号发送至故障分析模块，故障分析模块接收到故障信号后，对水表进行故障分析，
故障分析模块用于对智能水表进行故障判断，具体判断分析过程如下，将智能水 表记为i，i=1，2，……，n，n为正整数，设置检测时间段，并将其标记为o，o=1，2，……，m，m为 正整数，随后获取到每个时间段内智能水表的供水水压，并将每个时间段内智能水表的供 水水压标记为Vio，获取到每个时间段智能水表的供水水压，并将每个时间段智能水表的供 水水压标记为Iio，通过公式获取到智能水表检测时间段内的平均供压差 Xi，其中，u为额定供水水压，通过公式获取到智能水表检测时间段内的平 均供流差Ci，通过公式 2获取到智能水表检测时间段内 的平均供压差的离散系数Di，通过公式 2获取到智能水表 检测时间段内的平均供流差的离散系数Fi，将智能水表检测时间段内的平均供压差Xi及对 应离散系数Di、智能水表检测时间段内的平均供流差Ci及对应离散系数Fi分别对应与x、d、 c以及f进行比较，其中，x为平均供压差阈值，d为平均供压差离散系数阈值，c为平均供流差 阈值，f为平均供流差离散系数阈值：若智能水表检测时间段内的平均供压差Xi及对应离散 系数Di、智能水表检测时间段内的平均供流差Ci及对应离散系数Fi均小于等于对应阈值x、 d、c以及f，则判定智能水表无故障，若智能水表检测时间段内的平均供压差Xi和智能水表 检测时间段内的平均供流差Ci任一系数大于对应阈值x和c，则判定智能水表装置存在异 常，生成装置检测信号并将装置检测信号发送至云检测平台，若智能水表检测时间段内的 平均供压差对应离散系数Di和智能水表检测时间段内的平均供流差对应离散系数Fi任一 系数大于对应阈值d和f，则判定智能水表操作存在异常，生成操作检测信号并将操作检测 信号发送至检测平台；
进一步的，水表检测模块的具体检测方法如下：获取各个水表的能耗数据，能耗数据包括智能水表上用电量及水表采集自来水用水量，根据消耗数据生成统计数据，并根据检测平台上的故障分析模块对各个水表的能耗是否处于预定的范围，当水表的能耗数据超出预定范围适，输出报警信号，提示该智能水表用户，能耗数据包含各个水表的用电参数、用水参数及使用时间段，根据能耗设备参数生成各个水表的预定能耗曲线，预定能耗曲线表示在预定时间段内水表的能耗设备能耗与时间之间的关系，根据能耗数据生成能耗统计图，并根据能耗统计图判断能耗是否处于预定范围内包括：根据能耗数据生成实际能耗曲线，并将实际能耗曲线与预定能耗曲线进行比较，以判断各个水表的能耗是否处于预定范围内；
进一步的，故障识别模块的具体识别过程如下：获取当前多个智能水表各自的工作状态数据，针对每个智能水表，根据该智能水表的工作状态数据以及其他智能水表的工作状态数据，确定该智能水表与其他智能水表工作时候的差异数据，根据差异数据，与检测平台数据比对，检测其是否出现故障，若差异数据大于设定阈值，确定该设备出现故障，若差异数据不大于设定阈值，确定该设备未出现故障，针对每个预设区域，获取历史上位于该预设区域中的多个智能水表各自的综合数据，确定当前位于该预设区域中的多个智能水表各自的综合数据结果与历史上位于该预设区域中的多个智能水表各自的综合数据结果的差异值，若差异值大于设定阈值，确定该预设区域的环境异常，若差异值不大于设定阈值，确定该预设区域的环境正常；
进一步的，故障分析模块包括多个分布式探针，多个分布式探针设置在第一信号处理单元、第二信号处理单元与第三信号处理单元的链路中。
工作原理：将智能水表记为i，i=1，2，……，n，n为正整数，设置检测时间段，并将其 标记为o，o=1，2，……，m，m为正整数，随后获取到每个时间段内智能水表的供水水压，并将 每个时间段内智能水表的供水水压标记为Vio，获取到每个时间段智能水表的供水水压，并 将每个时间段智能水表的供水水压标记为Iio，通过公式获取到智能水表 检测时间段内的平均供压差Xi，其中，u为额定供水水压，通过公式获取到 智能水表检测时间段内的平均供流差Ci，通过公式 2获 取到智能水表检测时间段内的平均供压差的离散系数Di，通过公式 2获取到智能水表检测时间段内的平均供流差的离散系 数Fi，将智能水表检测时间段内的平均供压差Xi及对应离散系数Di、智能水表检测时间段 内的平均供流差Ci及对应离散系数Fi分别对应与x、d、c以及f进行比较，其中，x为平均供压 差阈值，d为平均供压差离散系数阈值，c为平均供流差阈值，f为平均供流差离散系数阈值： 若智能水表检测时间段内的平均供压差Xi及对应离散系数Di、智能水表检测时间段内的平 均供流差Ci及对应离散系数Fi均小于等于对应阈值x、d、c以及f，则判定智能水表无故障， 若智能水表检测时间段内的平均供压差Xi和智能水表检测时间段内的平均供流差Ci任一 系数大于对应阈值x和c，则判定智能水表装置存在异常，生成装置检测信号并将装置检测 信号发送至云检测平台，若智能水表检测时间段内的平均供压差对应离散系数Di和智能水 表检测时间段内的平均供流差对应离散系数Fi任一系数大于对应阈值d和f，则判定智能水 表操作存在异常，生成操作检测信号并将操作检测信号发送至检测平台，获取各个水表的 能耗数据，能耗数据包括智能水表上用电量及水表采集自来水用水量，根据消耗数据生成 统计数据，并根据检测平台上的故障分析模块对各个水表的能耗是否处于预定的范围，当 水表的能耗数据超出预定范围适，输出报警信号，提示该智能水表用户，能耗数据包含各个 水表的用电参数、用水参数及使用时间段，根据能耗设备参数生成各个水表的预定能耗曲 线，预定能耗曲线表示在预定时间段内水表的能耗设备能耗与时间之间的关系，根据能耗 数据生成能耗统计图，并根据能耗统计图判断能耗是否处于预定范围内包括：根据能耗数 据生成实际能耗曲线，并将实际能耗曲线与预定能耗曲线进行比较，以判断各个水表的能 耗是否处于预定范围内获取当前多个智能水表各自的工作状态数据，针对每个智能水表， 根据该智能水表的工作状态数据以及其他智能水表的工作状态数据，确定该智能水表与其 他智能水表工作时候的差异数据，根据差异数据，与检测平台数据比对，检测其是否出现故 障，若差异数据大于设定阈值，确定该设备出现故障，若差异数据不大于设定阈值，确定该 设备未出现故障，针对每个预设区域，获取历史上位于该预设区域中的多个智能水表各自 的综合数据，确定当前位于该预设区域中的多个智能水表各自的综合数据结果与历史上位 于该预设区域中的多个智能水表各自的综合数据结果的差异值，若差异值大于设定阈值， 确定该预设区域的环境异常，若差异值不大于设定阈值，确定该预设区域的环境正常。
最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。
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