泵站电气自动化控制中智能化技术的发展及应用

张金磊

（山东省调水工程运行维护中心寿光管理站，山东寿光262700）

1 引言

泵站作为影响农业生产、人畜饮水、工业用水等多个领域的重要工程，其对于电气设备的应用非常之多，如果按照传统电气自动化控制系统来进行设备管控，不仅会耗费较多的人力资源，同时还具有一定的危险性。而通过对智能化技术的应用，则可以实现对泵站电气自动化控制系统的全面、有效优化，在保证电气设备安全稳定运行的同时，为水利单位的人力资源优化调整提供重要支持。

2 智能化技术在泵站电气自动化控制中的应用方向

2.1 控制系统设计优化

泵站虽然主要是由油箱、电机和水泵机组组成。现阶段，通常会以智能化技术为基础，对泵站电气自动化控制系统进行全面优化，以提升整个控制系统的数据智能化处理能力，使控制系统能够根据泵站内电气设备的运行参数来对其运行状态做出准确判断，再根据设备的实际运行情况来采取智能化的控制措施。这样即便系统需要控制的电气设备较多，不同子系统间的反馈响应配合度也同样能够得到保证，而泵站的电气自动化控制水平也能够得到较大的提升。

2.2 系统故障排查诊断

泵站内部电气设备较多，在运行过程中出现设备故障的概率也相对较高。目前，通常都会选择利用智能化技术来建立故障排查诊断系统，通过各类传感器来对设备电路电源、排水管道压力等具体参数展开全面实时检测，并将参数直接传输至控制系统中。而系统在接收到设备运行参数后，则能够借助专家系统等智能化技术对运行参数变化情况展开细致分析，从而及时发现设备故障问题或潜在故障隐患，确定故障范围及故障大致原因，这样既可以提高故障隐患的诊断速度，尽可能降低故障发生概率与故障对系统的影响，同时也能够为故障维修提供重要参考信息，有效降低故障维修难度，提高维修效率。

2.3 系统控制功能创新

在泵站的电气自动化控制系统设计中，智能化技术通常还可以在系统控制的优化创新方面得到有效应用。例如，针对传统控制系统复杂的人机交互界面，可利用智能化技术来对系统的各项控制功能进行图形模拟，通过简单易懂的图形来表示控制功能，这样即便控制系统管理人员为非专业人员，也同样可以在经过简单培训后进行正确的人机交互操作。对于一些特殊控制需求，甚至还可以借助图形化的人机交互界面来实现快速编程。而在设备调试方式，则可以利用高性能PLC来提高系统的控制性能，为泵站电气自动化控制系统提供在线调试、标准程序即时修改等功能，使系统管理人员能够根据不同设备的调试需求来建立个性化应用程序。

2.4 系统智能安全防范

随着电气自动化与以太网、Internet 等技术的不断融合，网络安全风险逐渐开始出现在电气自动化控制系统中。由于泵站电气自动化控制系统很容易受网络病毒入侵，因此，可利用智能化技术在自主学习方面的优势，建立兼具防火墙与病毒查杀功能的主机防护系统，并在使用过程中主动收集、探测具有未知入侵特征的病毒，对病毒特征库进行持续更新。随着系统使用时间的不断延长，其对于未知病毒防范能力也会不断提升，而泵站电气自动化控制系统的安全性也能够得到充分保证。

3 智能化技术在泵站电气自动化控制中的具体应用

3.1 专家系统

泵站内部电气设备的工作状态会受到流量、压力等各项具体参数的影响，在设计阶段通常需要通过复杂的计算来确定各项参数的标准值，为设备调试提供指导，并使设备达到更好的运行状态。但由于不同设备运行参数间的关系较为复杂，单纯依靠电气自动化控制系统的理论计算与程序预设，往往很难实现对泵机组及各种电气设备的有效调试，在运行参数及腐蚀、磨损等因素变化较大的情况下，设备更是无法达到最佳工作状态。为解决这方面问题，泵站电气自动化控制系统通常都会对智能化技术中的专家系统进行应用，建立由知识库、数据库、推理机等多个部分组成的专家智能控制系统，同时以泵理论计算及设备试运行试验结果为基础，模拟专家决策过程对不同工作状态的设备运行问题进行推理，最终展开有针对性的设备调试。

3.2 神经网络

在泵站机组的设计、试验和运行当中，通常都需要通过专门的测试来确定设备工况性能，并制作相应的性能曲线，为机组设备的在线监测、自适应控制提供重要支持。但由于性能实测方法的成本较高，而基于模型机器数据或设备少量实际数据进行换算由很容易受到假设准确性与测试条件的限制，因此，为保证泵站机组设备性能曲线的完整性和可靠性，通常还会利用神经网络技术来在有限离散数据下对泵机组展开大范围连续测试。在人工神经网络技术的支持下，可以根据泵机组设备特征来建立BP 神经网络，用于对个性设备性能参数的计算，同时采用LM 算法、带动量项算法等算法对所建网络进行训练，并将训练样本数据进行归一化线性变换处理，这样随着训练样本的不断增加，所建神经网络的预测能力也会随之得到提升，即便不进行实测，也同样能够保证性能曲线的预测准确性。

3.3 模糊逻辑

模糊控制系统作为一种具有反馈通道的闭环结构数字控制系统，虽然同样是以计算机控制技术为基础，但却利用智能化模糊控制器来对人的控制经验进行模拟。在泵站电气自动化控制系统的设计中，面对复杂的电气设备控制要求，如果能够利用模糊控制来进行各种设备运行状态下的参数近似计算，同时根据负荷变化、流量变化等不确定因素来建立隶属参数，那么就能够将具体的设备运行状态与相关控制经验对应起来，实现泵站设备的智能化自动控制。

4 结语

智能化技术在泵站电气自动化控制系统的故障排查诊断、系统设计优化、控制功能更新、智能安全防范等各个领域均能够得到有效应用，如专家系统、神经网络、模糊控制等智能化技术，也都为泵站电气自动化控制系统的设计优化提供了重要支持。未来泵站电气自动化控制系统要想得到进一步发展，对智能化技术的应用与研究显然是十分必要的。