淺談人工智能技術(shù)在供水設(shè)備機械電氣自動化的應(yīng)用

文/李印戈 青島四機設(shè)備工程有限公司 山東青島 266000

人工智能技術(shù)近年來發(fā)展迅速，作為一門邊緣學(xué)科，其與各行業(yè)各領(lǐng)域的應(yīng)用都有一定的交叉，涉及在人工智能領(lǐng)域內(nèi)的自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、控制論、包括心理學(xué)以及行為學(xué)等方面，使得此領(lǐng)域廣泛的延伸到了諸多應(yīng)用場所。人工智能擁有高端化、高效率、減少人力資源、作業(yè)精度高等等優(yōu)點，在供水設(shè)備電氣自動化方面應(yīng)用人工智能可以有效地提供供水技術(shù)保障，減少人力資源的投入，并提高供水工作效率。不過任何兩技術(shù)的融合都要首先探討其契合性，然后根據(jù)雙方特點分析其兼容程度高低，自動化技術(shù)在供水設(shè)備方面的應(yīng)用仍需要足夠的理論支撐。

1、人工智能技術(shù)的特點以及優(yōu)勢

人工智能是在各領(lǐng)域中對于新技術(shù)新設(shè)備包括新的控制方式開發(fā)的一種新型理念。人工智能技術(shù)最大的特點便是設(shè)備的高度智能化，近年來許多AI智能機器人都能夠做到代替人類來完成相對復(fù)雜的各種工作。除了機器人之外，人工智能還能夠體現(xiàn)在設(shè)備機器上，比如針對供水控制設(shè)備來說，智能控制臺就可以代替人類，利用傳感器接受信號，并且通過開啟關(guān)閉水泵和閘門的自動化操作來保證供水設(shè)備的正常工作。而且人工智能設(shè)備可以做到更高精度的進(jìn)行工作，其對于數(shù)據(jù)的分析能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出人類，即使設(shè)備出現(xiàn)問題，也能夠通過反饋機制來及時顯現(xiàn)出來，智能系統(tǒng)會一方面通知工作人員開展檢修工作，另一方面自動更換備用設(shè)備繼續(xù)工作，絲毫不會影響供水效率[1]。

2、人工智能與供水設(shè)備的契合度

2.1 改善動力設(shè)備

首先對于供水設(shè)備來說，渦輪機中的電動機是設(shè)備動力的提供點，近年來流行的BLDCM電動機雖然性能優(yōu)良，但是由于其轉(zhuǎn)矩脈動以及控制系統(tǒng)復(fù)雜等問題導(dǎo)致應(yīng)用受限。而應(yīng)用人工智能技術(shù)為供水系統(tǒng)的電動機動力系統(tǒng)進(jìn)行控制就非常合理。以BLDCM為例，首先其傳統(tǒng)控制方案中由傳感器來進(jìn)行轉(zhuǎn)子位置信息傳遞的設(shè)計必定會導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩脈動的問題產(chǎn)生，所以在一些對于供水精確控制的過程中就會不適用。但是如果使用人工智能系統(tǒng)來代替?zhèn)鞲衅?，使用自動檢測技術(shù)加上控制臺的結(jié)合，讓信號檢測與輸送分開進(jìn)行，一旦雙方遇到問題再進(jìn)行傳感模式，這樣就能夠?qū)⑥D(zhuǎn)矩脈動問題極大縮減，從而為供水設(shè)備提供更加精確智能的動力[2]。

2.2 優(yōu)化數(shù)據(jù)系統(tǒng)

人工智能的匹配應(yīng)用需要一定的數(shù)據(jù)作為支撐，對于供水設(shè)備來說，其數(shù)據(jù)輸出便可以直接與人工智能系統(tǒng)進(jìn)行連接，工作人員可以將記錄的數(shù)據(jù)直接輸入到人工智能設(shè)備內(nèi)。在設(shè)備內(nèi)可以讓電腦自帶的大數(shù)據(jù)處理功能與工程軟件的估測處理技術(shù)得出相應(yīng)的系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)。只需要人工智能設(shè)備自己得出的相應(yīng)數(shù)據(jù)和相關(guān)語言，設(shè)備的參數(shù)調(diào)整便可以進(jìn)行。這種對于數(shù)據(jù)的傳遞處理方式首先可以對于數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化，讓數(shù)據(jù)發(fā)揮其最大的作用，其次可以大幅度簡化系統(tǒng)設(shè)計，讓整個系統(tǒng)的配置輕松完成。

2.3 智能調(diào)節(jié)器

人工智能中智能調(diào)節(jié)器是在自動控制領(lǐng)域中應(yīng)用的核心力量，智能調(diào)節(jié)器擁有多種先進(jìn)算法，以及多種控制方式，比如PI控制系統(tǒng)和PID控制系統(tǒng)。對于渦輪機來說，PI控制可以實現(xiàn)電動機運行的無差調(diào)速，讓供水的動力系統(tǒng)始終工作在無靜差環(huán)境內(nèi)。這種自動調(diào)節(jié)器搭配上反饋機制，可以讓供水設(shè)備自我反饋調(diào)節(jié)，一方面設(shè)備的自我檢測與調(diào)節(jié)手段會比起人為調(diào)節(jié)具有更高的精度，另一方面自動控制實現(xiàn)了縮減人力資源的作用，讓更多的工人以及技術(shù)人員可以工作在更加有技術(shù)需求的場合，減少了簡單工作的人力資源需求，并提高了工作效果[3]。

3、實際應(yīng)用案例分析

人工智能技術(shù)在供水領(lǐng)域已有應(yīng)用實例，比如在恒壓供水系統(tǒng)中就可應(yīng)用人工智能技術(shù)，此系統(tǒng)中包含了水泵、閥門、壓力變送器、PLC控制器、數(shù)據(jù)采集器、人工智能控制軟系統(tǒng)等組成，下文將對此案例的各方面進(jìn)行簡要描述，并分析其優(yōu)點和可行性。

3.1 工作原理

在出水管道內(nèi)，首先由傳感器監(jiān)測出水壓力然后反饋給AI儀表系統(tǒng)，由AI系統(tǒng)自行進(jìn)行記錄并且校正，保證水壓的正常。之后由數(shù)據(jù)計算系統(tǒng)將其值與設(shè)定值進(jìn)行比較后將差值反饋給總控制臺，由工作人員進(jìn)行監(jiān)督記錄并且給出相應(yīng)的控制數(shù)據(jù)，如果采用更加全方面的自動控制，數(shù)據(jù)的制定也可由AI設(shè)備自行完成，并向全廠的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控與下達(dá)指令。

3.2 邏輯控制器

水泵的邏輯控制采用PLC控制來實現(xiàn)，主要采用Micrologix控制系統(tǒng) 。采用可編程邏輯控制器可以有效地將水泵與輸入模塊進(jìn)行連接，僅僅運用編程的手段即實現(xiàn)對于水泵的邏輯控制，這樣大大減少了實際線路和器件的布配設(shè)計工作，并實現(xiàn)與智能儀表的連接來對壓力系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)控制。

3.3 智能調(diào)節(jié)器

本系統(tǒng)中采用的是AI-808人工智能調(diào)節(jié)器，其中運用的是PID控制，PID控制中包含了遺傳與模糊運算功能，并且其控制特點可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)速無超調(diào)，使得控制精度大大提高。

3.4 控制總臺

控制總臺可以采用AI自動控制來對于每一個水泵和閥門進(jìn)行控制，為了兼顧安全性與穩(wěn)定性，控制臺可以轉(zhuǎn)換成人工控制。而且當(dāng)設(shè)備運行出現(xiàn)問題，AI自動監(jiān)測系統(tǒng)可以及時將問題設(shè)備標(biāo)記出并退出運作，并及時更換備用設(shè)備進(jìn)行工作，以達(dá)到設(shè)備運行的流暢性，同時保證總體的作業(yè)效績。

結(jié)語：

總而言之，人工智能技術(shù)在供水系統(tǒng)設(shè)備電氣自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用是一項符合我國供水系統(tǒng)發(fā)展潮流的理念，并且擁有諸多優(yōu)點與高契合度的工程方案。本文對此分析了人工智能系統(tǒng)的特點與優(yōu)點，并與供水系統(tǒng)設(shè)備相結(jié)合討論了其高契合度，然后通過實際的案例展示顯示出其工作的智能性與可行性。相信在未來，人工智能設(shè)備不僅會被供水工業(yè)廣泛運用，其還會向著更加科技化和智能化的方向發(fā)展。