具有人工智能的闸泵控制及云平台系统概览

文/钛能科技股份有限公司

系统概述

具有人工智能的闸泵控制及云平台系统是利用数据采集与传输、计算机网络、数据库、多媒体等技术构建的现地云端一体化管控平台,可实现区域内的闸泵站群的集中监控、视频监视、安防报警、现地自动逻辑控制、远程可视化自动操作，满足信息化管理要求,实现对闸泵站群的远程可视化自动化操作,信息化管理。站内各种数据信息通过有线通道/无线通道上送至云平台,管理者可通过Internet网、无线网,随时随地访问获取闸泵站群信息，实现站内无人值班的运行模式。

闸泵站群集控系统

系统功能

系统构成

系统由六大部分构成：基于数据采集、数据存储、数据加密的云端服务；基于云端服务的移动APP应用；基于工情数据和视频叠加的动态OSD服务；基于边端智能设备的边缘计算；基于自学习、自动安全控制的人工智能；基于水质、水位、流量的工情信息的智能联动。

云端功能

云端管控系统实现对闸泵站群的管理监控，对各类数据进行分析统计。为管理者提供WEB端、手机端等访问方式，帮助管理者实时管理各闸泵站。实现对现地闸泵站工情信息的监测管理；对闸泵站的就地设备动力电缺失、震动异常、越限等进行监测预警；实现现地视频的监视管理；实现对闸泵站设备的远程操作控制；通过构建调水模型实现水系间的最优化管理；实现对设备的维修、更换等生命周期管理。

边端功能

智能边端设备为站内核心单元，负责与站内各类传感器通信，实现信号采集监测；根据现地控制逻辑要求实现逻辑控制；通过人工智能和边缘计算实现对闸泵站的启闭控制、闸门的开关等进行安全可靠操作；在待机和运行过程中，全天候监测站内各设备的状态，发现异常时及时预警；基于远程通信实现与云端管控系统的信息交互和控制命令执行。

设备提供丰富的接口实现站内设备的全面监测，闸位测量实现闸门实时开度的监测以及闸门行进过程中的异常保护；闸前、闸后水位测量用于实时水位监测并作为是否可以开启闸门的依据；过闸流量监测实现灌区对流量的监测要求；闸门的全开、全关限位监测用于闸门的极限位置保护；闸门及其动力系统的运行状态监测用于对闸门行进过程的智能保护；另外还有泵运行状态监测、电能量测量、动力电状态监测、安防监测、视频监视等。

通过人工智能的植入，实现闸站的自动化、智能化的安全可靠运行，从而实现无人值班的运行模式。人工智能包含智能启停、智能控制、智能保护和智能容错4个方面。

智能启停

按目标水位智能启停、按水质状况智能启停、按目标流量智能启停以及按时间启停。

智能控制

电机启动过程判断，历史运行曲线拟合控制、荷重和开度综合控制、时间综合判断、AI自学习等，通过智能控制实现闸门的安全可靠运行。

智能保护

保证闸门运行过程的安全，实现基于闸门开度变化率的堵转保护；基于荷重的荷重异常保护；开度仪异常的停止保护；速率超出安全区域的失步保护。

智能容错

保证闸门系统异常时可靠停止，基于电机的过热和过流保护识别电机堵转状态；通信接口、模拟量接口的传感器均有故障判断机制，防止错误数据作为闸门控制过程的依据；通过智能算法识别障碍物的严重程度及进行应对操作。

系统特点

多重智能：智能启停、智能控制、智能保护、容错技术；

安全可靠：硬件闭锁及后备、软件监测及防误、远程通信加密；

联合调度：调水模型植入、智能判断、趋势预警；

移动服务：微信应用、APP应用、WEB应用、消息推送。

应用场景与案例

灌区渠道的水闸调水管理：通过设定逻辑以及闸泵站间信号的闭锁，实现灌区间闸泵的联合自动控制调度管理。

风景区水体环境改善治理：通过对水位、水质等参数的监测，根据设定的逻辑控制要求，对景区及周围的闸泵站实现自动控制，对景区内的水体实现自动交换。

城乡河道水系水环境改善：实现城乡水系水清、岸绿、景美的目标。可以利用内外河水位差，结合防洪、农业灌溉以及供水等要求，通过现地智能闸泵控制单元，根据设定逻辑实现闸泵的自动启闭，实现对河流水体自动置换。

水体污染控制：通过对水质的监测、自动跟踪判断，完成闸泵自动控制，截断污染扩散途径，实现水体环境的保护。

目前，该系统已应用于江苏省宿迁市来龙灌区续建配套与节水改造、上海市金山区风景区调水、云南省玉溪市东片区暨三湖生态保护水资源配置工程、江苏省新沟河江边枢纽工程、江苏省泰州引江河高港枢纽船闸加固工程、江苏省张家港市四干河闸站改建工程、江苏省徐州市南水北调截污导流自动化项目。