具有人工智能的閘泵控制及云平臺系統(tǒng)概覽

文/鈦能科技股份有限公司

系統(tǒng)概述

具有人工智能的閘泵控制及云平臺系統(tǒng)是利用數(shù)據(jù)采集與傳輸、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫、多媒體等技術(shù)構(gòu)建的現(xiàn)地云端一體化管控平臺,可實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)的閘泵站群的集中監(jiān)控、視頻監(jiān)視、安防報(bào)警、現(xiàn)地自動邏輯控制、遠(yuǎn)程可視化自動操作，滿足信息化管理要求,實(shí)現(xiàn)對閘泵站群的遠(yuǎn)程可視化自動化操作,信息化管理。站內(nèi)各種數(shù)據(jù)信息通過有線通道/無線通道上送至云平臺,管理者可通過Internet網(wǎng)、無線網(wǎng),隨時(shí)隨地訪問獲取閘泵站群信息，實(shí)現(xiàn)站內(nèi)無人值班的運(yùn)行模式。

閘泵站群集控系統(tǒng)

系統(tǒng)功能

系統(tǒng)構(gòu)成

系統(tǒng)由六大部分構(gòu)成：基于數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)加密的云端服務(wù)；基于云端服務(wù)的移動APP應(yīng)用；基于工情數(shù)據(jù)和視頻疊加的動態(tài)OSD服務(wù)；基于邊端智能設(shè)備的邊緣計(jì)算；基于自學(xué)習(xí)、自動安全控制的人工智能；基于水質(zhì)、水位、流量的工情信息的智能聯(lián)動。

云端功能

云端管控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對閘泵站群的管理監(jiān)控，對各類數(shù)據(jù)進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)。為管理者提供WEB端、手機(jī)端等訪問方式，幫助管理者實(shí)時(shí)管理各閘泵站。實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)地閘泵站工情信息的監(jiān)測管理；對閘泵站的就地設(shè)備動力電缺失、震動異常、越限等進(jìn)行監(jiān)測預(yù)警；實(shí)現(xiàn)現(xiàn)地視頻的監(jiān)視管理；實(shí)現(xiàn)對閘泵站設(shè)備的遠(yuǎn)程操作控制；通過構(gòu)建調(diào)水模型實(shí)現(xiàn)水系間的最優(yōu)化管理；實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的維修、更換等生命周期管理。

邊端功能

智能邊端設(shè)備為站內(nèi)核心單元，負(fù)責(zé)與站內(nèi)各類傳感器通信，實(shí)現(xiàn)信號采集監(jiān)測；根據(jù)現(xiàn)地控制邏輯要求實(shí)現(xiàn)邏輯控制；通過人工智能和邊緣計(jì)算實(shí)現(xiàn)對閘泵站的啟閉控制、閘門的開關(guān)等進(jìn)行安全可靠操作；在待機(jī)和運(yùn)行過程中，全天候監(jiān)測站內(nèi)各設(shè)備的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常時(shí)及時(shí)預(yù)警；基于遠(yuǎn)程通信實(shí)現(xiàn)與云端管控系統(tǒng)的信息交互和控制命令執(zhí)行。

設(shè)備提供豐富的接口實(shí)現(xiàn)站內(nèi)設(shè)備的全面監(jiān)測，閘位測量實(shí)現(xiàn)閘門實(shí)時(shí)開度的監(jiān)測以及閘門行進(jìn)過程中的異常保護(hù)；閘前、閘后水位測量用于實(shí)時(shí)水位監(jiān)測并作為是否可以開啟閘門的依據(jù)；過閘流量監(jiān)測實(shí)現(xiàn)灌區(qū)對流量的監(jiān)測要求；閘門的全開、全關(guān)限位監(jiān)測用于閘門的極限位置保護(hù)；閘門及其動力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測用于對閘門行進(jìn)過程的智能保護(hù)；另外還有泵運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測、電能量測量、動力電狀態(tài)監(jiān)測、安防監(jiān)測、視頻監(jiān)視等。

通過人工智能的植入，實(shí)現(xiàn)閘站的自動化、智能化的安全可靠運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)無人值班的運(yùn)行模式。人工智能包含智能啟停、智能控制、智能保護(hù)和智能容錯(cuò)4個(gè)方面。

智能啟停

按目標(biāo)水位智能啟停、按水質(zhì)狀況智能啟停、按目標(biāo)流量智能啟停以及按時(shí)間啟停。

智能控制

電機(jī)啟動過程判斷，歷史運(yùn)行曲線擬合控制、荷重和開度綜合控制、時(shí)間綜合判斷、AI自學(xué)習(xí)等，通過智能控制實(shí)現(xiàn)閘門的安全可靠運(yùn)行。

智能保護(hù)

保證閘門運(yùn)行過程的安全，實(shí)現(xiàn)基于閘門開度變化率的堵轉(zhuǎn)保護(hù)；基于荷重的荷重異常保護(hù)；開度儀異常的停止保護(hù)；速率超出安全區(qū)域的失步保護(hù)。

智能容錯(cuò)

保證閘門系統(tǒng)異常時(shí)可靠停止，基于電機(jī)的過熱和過流保護(hù)識別電機(jī)堵轉(zhuǎn)狀態(tài)；通信接口、模擬量接口的傳感器均有故障判斷機(jī)制，防止錯(cuò)誤數(shù)據(jù)作為閘門控制過程的依據(jù)；通過智能算法識別障礙物的嚴(yán)重程度及進(jìn)行應(yīng)對操作。

系統(tǒng)特點(diǎn)

多重智能：智能啟停、智能控制、智能保護(hù)、容錯(cuò)技術(shù)；

安全可靠：硬件閉鎖及后備、軟件監(jiān)測及防誤、遠(yuǎn)程通信加密；

聯(lián)合調(diào)度：調(diào)水模型植入、智能判斷、趨勢預(yù)警；

移動服務(wù)：微信應(yīng)用、APP應(yīng)用、WEB應(yīng)用、消息推送。

應(yīng)用場景與案例

灌區(qū)渠道的水閘調(diào)水管理：通過設(shè)定邏輯以及閘泵站間信號的閉鎖，實(shí)現(xiàn)灌區(qū)間閘泵的聯(lián)合自動控制調(diào)度管理。

風(fēng)景區(qū)水體環(huán)境改善治理：通過對水位、水質(zhì)等參數(shù)的監(jiān)測，根據(jù)設(shè)定的邏輯控制要求，對景區(qū)及周圍的閘泵站實(shí)現(xiàn)自動控制，對景區(qū)內(nèi)的水體實(shí)現(xiàn)自動交換。

城鄉(xiāng)河道水系水環(huán)境改善：實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)水系水清、岸綠、景美的目標(biāo)。可以利用內(nèi)外河水位差，結(jié)合防洪、農(nóng)業(yè)灌溉以及供水等要求，通過現(xiàn)地智能閘泵控制單元，根據(jù)設(shè)定邏輯實(shí)現(xiàn)閘泵的自動啟閉，實(shí)現(xiàn)對河流水體自動置換。

水體污染控制：通過對水質(zhì)的監(jiān)測、自動跟蹤判斷，完成閘泵自動控制，截?cái)辔廴緮U(kuò)散途徑，實(shí)現(xiàn)水體環(huán)境的保護(hù)。

目前，該系統(tǒng)已應(yīng)用于江蘇省宿遷市來龍灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造、上海市金山區(qū)風(fēng)景區(qū)調(diào)水、云南省玉溪市東片區(qū)暨三湖生態(tài)保護(hù)水資源配置工程、江蘇省新溝河江邊樞紐工程、江蘇省泰州引江河高港樞紐船閘加固工程、江蘇省張家港市四干河閘站改建工程、江蘇省徐州市南水北調(diào)截污導(dǎo)流自動化項(xiàng)目。