張金磊
(山東省調(diào)水工程運(yùn)行維護(hù)中心壽光管理站,山東壽光262700)
泵站作為影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人畜飲水、工業(yè)用水等多個(gè)領(lǐng)域的重要工程,其對于電氣設(shè)備的應(yīng)用非常之多,如果按照傳統(tǒng)電氣自動化控制系統(tǒng)來進(jìn)行設(shè)備管控,不僅會耗費(fèi)較多的人力資源,同時(shí)還具有一定的危險(xiǎn)性。而通過對智能化技術(shù)的應(yīng)用,則可以實(shí)現(xiàn)對泵站電氣自動化控制系統(tǒng)的全面、有效優(yōu)化,在保證電氣設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí),為水利單位的人力資源優(yōu)化調(diào)整提供重要支持。
泵站雖然主要是由油箱、電機(jī)和水泵機(jī)組組成。現(xiàn)階段,通常會以智能化技術(shù)為基礎(chǔ),對泵站電氣自動化控制系統(tǒng)進(jìn)行全面優(yōu)化,以提升整個(gè)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)智能化處理能力,使控制系統(tǒng)能夠根據(jù)泵站內(nèi)電氣設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)來對其運(yùn)行狀態(tài)做出準(zhǔn)確判斷,再根據(jù)設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況來采取智能化的控制措施。這樣即便系統(tǒng)需要控制的電氣設(shè)備較多,不同子系統(tǒng)間的反饋響應(yīng)配合度也同樣能夠得到保證,而泵站的電氣自動化控制水平也能夠得到較大的提升。
泵站內(nèi)部電氣設(shè)備較多,在運(yùn)行過程中出現(xiàn)設(shè)備故障的概率也相對較高。目前,通常都會選擇利用智能化技術(shù)來建立故障排查診斷系統(tǒng),通過各類傳感器來對設(shè)備電路電源、排水管道壓力等具體參數(shù)展開全面實(shí)時(shí)檢測,并將參數(shù)直接傳輸至控制系統(tǒng)中。而系統(tǒng)在接收到設(shè)備運(yùn)行參數(shù)后,則能夠借助專家系統(tǒng)等智能化技術(shù)對運(yùn)行參數(shù)變化情況展開細(xì)致分析,從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障問題或潛在故障隱患,確定故障范圍及故障大致原因,這樣既可以提高故障隱患的診斷速度,盡可能降低故障發(fā)生概率與故障對系統(tǒng)的影響,同時(shí)也能夠?yàn)楣收暇S修提供重要參考信息,有效降低故障維修難度,提高維修效率。
在泵站的電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,智能化技術(shù)通常還可以在系統(tǒng)控制的優(yōu)化創(chuàng)新方面得到有效應(yīng)用。例如,針對傳統(tǒng)控制系統(tǒng)復(fù)雜的人機(jī)交互界面,可利用智能化技術(shù)來對系統(tǒng)的各項(xiàng)控制功能進(jìn)行圖形模擬,通過簡單易懂的圖形來表示控制功能,這樣即便控制系統(tǒng)管理人員為非專業(yè)人員,也同樣可以在經(jīng)過簡單培訓(xùn)后進(jìn)行正確的人機(jī)交互操作。對于一些特殊控制需求,甚至還可以借助圖形化的人機(jī)交互界面來實(shí)現(xiàn)快速編程。而在設(shè)備調(diào)試方式,則可以利用高性能PLC來提高系統(tǒng)的控制性能,為泵站電氣自動化控制系統(tǒng)提供在線調(diào)試、標(biāo)準(zhǔn)程序即時(shí)修改等功能,使系統(tǒng)管理人員能夠根據(jù)不同設(shè)備的調(diào)試需求來建立個(gè)性化應(yīng)用程序。
隨著電氣自動化與以太網(wǎng)、Internet 等技術(shù)的不斷融合,網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)逐漸開始出現(xiàn)在電氣自動化控制系統(tǒng)中。由于泵站電氣自動化控制系統(tǒng)很容易受網(wǎng)絡(luò)病毒入侵,因此,可利用智能化技術(shù)在自主學(xué)習(xí)方面的優(yōu)勢,建立兼具防火墻與病毒查殺功能的主機(jī)防護(hù)系統(tǒng),并在使用過程中主動收集、探測具有未知入侵特征的病毒,對病毒特征庫進(jìn)行持續(xù)更新。隨著系統(tǒng)使用時(shí)間的不斷延長,其對于未知病毒防范能力也會不斷提升,而泵站電氣自動化控制系統(tǒng)的安全性也能夠得到充分保證。
泵站內(nèi)部電氣設(shè)備的工作狀態(tài)會受到流量、壓力等各項(xiàng)具體參數(shù)的影響,在設(shè)計(jì)階段通常需要通過復(fù)雜的計(jì)算來確定各項(xiàng)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值,為設(shè)備調(diào)試提供指導(dǎo),并使設(shè)備達(dá)到更好的運(yùn)行狀態(tài)。但由于不同設(shè)備運(yùn)行參數(shù)間的關(guān)系較為復(fù)雜,單純依靠電氣自動化控制系統(tǒng)的理論計(jì)算與程序預(yù)設(shè),往往很難實(shí)現(xiàn)對泵機(jī)組及各種電氣設(shè)備的有效調(diào)試,在運(yùn)行參數(shù)及腐蝕、磨損等因素變化較大的情況下,設(shè)備更是無法達(dá)到最佳工作狀態(tài)。為解決這方面問題,泵站電氣自動化控制系統(tǒng)通常都會對智能化技術(shù)中的專家系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用,建立由知識庫、數(shù)據(jù)庫、推理機(jī)等多個(gè)部分組成的專家智能控制系統(tǒng),同時(shí)以泵理論計(jì)算及設(shè)備試運(yùn)行試驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ),模擬專家決策過程對不同工作狀態(tài)的設(shè)備運(yùn)行問題進(jìn)行推理,最終展開有針對性的設(shè)備調(diào)試。
在泵站機(jī)組的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)和運(yùn)行當(dāng)中,通常都需要通過專門的測試來確定設(shè)備工況性能,并制作相應(yīng)的性能曲線,為機(jī)組設(shè)備的在線監(jiān)測、自適應(yīng)控制提供重要支持。但由于性能實(shí)測方法的成本較高,而基于模型機(jī)器數(shù)據(jù)或設(shè)備少量實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行換算由很容易受到假設(shè)準(zhǔn)確性與測試條件的限制,因此,為保證泵站機(jī)組設(shè)備性能曲線的完整性和可靠性,通常還會利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來在有限離散數(shù)據(jù)下對泵機(jī)組展開大范圍連續(xù)測試。在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持下,可以根據(jù)泵機(jī)組設(shè)備特征來建立BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),用于對個(gè)性設(shè)備性能參數(shù)的計(jì)算,同時(shí)采用LM 算法、帶動量項(xiàng)算法等算法對所建網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練,并將訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化線性變換處理,這樣隨著訓(xùn)練樣本的不斷增加,所建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測能力也會隨之得到提升,即便不進(jìn)行實(shí)測,也同樣能夠保證性能曲線的預(yù)測準(zhǔn)確性。
模糊控制系統(tǒng)作為一種具有反饋通道的閉環(huán)結(jié)構(gòu)數(shù)字控制系統(tǒng),雖然同樣是以計(jì)算機(jī)控制技術(shù)為基礎(chǔ),但卻利用智能化模糊控制器來對人的控制經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行模擬。在泵站電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,面對復(fù)雜的電氣設(shè)備控制要求,如果能夠利用模糊控制來進(jìn)行各種設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)下的參數(shù)近似計(jì)算,同時(shí)根據(jù)負(fù)荷變化、流量變化等不確定因素來建立隸屬參數(shù),那么就能夠?qū)⒕唧w的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)與相關(guān)控制經(jīng)驗(yàn)對應(yīng)起來,實(shí)現(xiàn)泵站設(shè)備的智能化自動控制。
智能化技術(shù)在泵站電氣自動化控制系統(tǒng)的故障排查診斷、系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化、控制功能更新、智能安全防范等各個(gè)領(lǐng)域均能夠得到有效應(yīng)用,如專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制等智能化技術(shù),也都為泵站電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化提供了重要支持。未來泵站電氣自動化控制系統(tǒng)要想得到進(jìn)一步發(fā)展,對智能化技術(shù)的應(yīng)用與研究顯然是十分必要的。