泵站電氣自動化控制中智能化技術的發展及應用

張金磊

（山東省調水工程運行維護中心壽光管理站，山東壽光262700）

1 引言

泵站作為影響農業生產、人畜飲水、工業用水等多個領域的重要工程，其對于電氣設備的應用非常之多，如果按照傳統電氣自動化控制系統來進行設備管控，不僅會耗費較多的人力資源，同時還具有一定的危險性。而通過對智能化技術的應用，則可以實現對泵站電氣自動化控制系統的全面、有效優化，在保證電氣設備安全穩定運行的同時，為水利單位的人力資源優化調整提供重要支持。

2 智能化技術在泵站電氣自動化控制中的應用方向

2.1 控制系統設計優化

泵站雖然主要是由油箱、電機和水泵機組組成?，F階段，通常會以智能化技術為基礎，對泵站電氣自動化控制系統進行全面優化，以提升整個控制系統的數據智能化處理能力，使控制系統能夠根據泵站內電氣設備的運行參數來對其運行狀態做出準確判斷，再根據設備的實際運行情況來采取智能化的控制措施。這樣即便系統需要控制的電氣設備較多，不同子系統間的反饋響應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。

2.2 系統故障排查診斷

泵站內部電氣設備較多，在運行過程中出現設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來建立故障排查診斷系統，通過各類傳感器來對設備電路電源、排水管道壓力等具體參數展開全面實時檢測，并將參數直接傳輸至控制系統中。而系統在接收到設備運行參數后，則能夠借助專家系統等智能化技術對運行參數變化情況展開細致分析，從而及時發現設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，盡可能降低故障發生概率與故障對系統的影響，同時也能夠為故障維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。

2.3 系統控制功能創新

在泵站的電氣自動化控制系統設計中，智能化技術通常還可以在系統控制的優化創新方面得到有效應用。例如，針對傳統控制系統復雜的人機交互界面，可利用智能化技術來對系統的各項控制功能進行圖形模擬，通過簡單易懂的圖形來表示控制功能，這樣即便控制系統管理人員為非專業人員，也同樣可以在經過簡單培訓后進行正確的人機交互操作。對于一些特殊控制需求，甚至還可以借助圖形化的人機交互界面來實現快速編程。而在設備調試方式，則可以利用高性能PLC來提高系統的控制性能，為泵站電氣自動化控制系統提供在線調試、標準程序即時修改等功能，使系統管理人員能夠根據不同設備的調試需求來建立個性化應用程序。

2.4 系統智能安全防范

隨著電氣自動化與以太網、Internet 等技術的不斷融合，網絡安全風險逐漸開始出現在電氣自動化控制系統中。由于泵站電氣自動化控制系統很容易受網絡病毒入侵，因此，可利用智能化技術在自主學習方面的優勢，建立兼具防火墻與病毒查殺功能的主機防護系統，并在使用過程中主動收集、探測具有未知入侵特征的病毒，對病毒特征庫進行持續更新。隨著系統使用時間的不斷延長，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的安全性也能夠得到充分保證。

3 智能化技術在泵站電氣自動化控制中的具體應用

3.1 專家系統

泵站內部電氣設備的工作狀態會受到流量、壓力等各項具體參數的影響，在設計階段通常需要通過復雜的計算來確定各項參數的標準值，為設備調試提供指導，并使設備達到更好的運行狀態。但由于不同設備運行參數間的關系較為復雜，單純依靠電氣自動化控制系統的理論計算與程序預設，往往很難實現對泵機組及各種電氣設備的有效調試，在運行參數及腐蝕、磨損等因素變化較大的情況下，設備更是無法達到最佳工作狀態。為解決這方面問題，泵站電氣自動化控制系統通常都會對智能化技術中的專家系統進行應用，建立由知識庫、數據庫、推理機等多個部分組成的專家智能控制系統，同時以泵理論計算及設備試運行試驗結果為基礎，模擬專家決策過程對不同工作狀態的設備運行問題進行推理，最終展開有針對性的設備調試。

3.2 神經網絡

在泵站機組的設計、試驗和運行當中，通常都需要通過專門的測試來確定設備工況性能，并制作相應的性能曲線，為機組設備的在線監測、自適應控制提供重要支持。但由于性能實測方法的成本較高，而基于模型機器數據或設備少量實際數據進行換算由很容易受到假設準確性與測試條件的限制，因此，為保證泵站機組設備性能曲線的完整性和可靠性，通常還會利用神經網絡技術來在有限離散數據下對泵機組展開大范圍連續測試。在人工神經網絡技術的支持下，可以根據泵機組設備特征來建立BP 神經網絡，用于對個性設備性能參數的計算，同時采用LM 算法、帶動量項算法等算法對所建網絡進行訓練，并將訓練樣本數據進行歸一化線性變換處理，這樣隨著訓練樣本的不斷增加，所建神經網絡的預測能力也會隨之得到提升，即便不進行實測，也同樣能夠保證性能曲線的預測準確性。

3.3 模糊邏輯

模糊控制系統作為一種具有反饋通道的閉環結構數字控制系統，雖然同樣是以計算機控制技術為基礎，但卻利用智能化模糊控制器來對人的控制經驗進行模擬。在泵站電氣自動化控制系統的設計中，面對復雜的電氣設備控制要求，如果能夠利用模糊控制來進行各種設備運行狀態下的參數近似計算，同時根據負荷變化、流量變化等不確定因素來建立隸屬參數，那么就能夠將具體的設備運行狀態與相關控制經驗對應起來，實現泵站設備的智能化自動控制。

4 結語

智能化技術在泵站電氣自動化控制系統的故障排查診斷、系統設計優化、控制功能更新、智能安全防范等各個領域均能夠得到有效應用，如專家系統、神經網絡、模糊控制等智能化技術，也都為泵站電氣自動化控制系統的設計優化提供了重要支持。未來泵站電氣自動化控制系統要想得到進一步發展，對智能化技術的應用與研究顯然是十分必要的。