泵站电气自动化控制中智能化技术应用

马继强

(甘肃省景泰川电力提灌水资源利用中心，甘肃 景泰 730400)

不管是在农业生产，还是工业、生活用水方面，泵站系统都发挥着非常重要的作用，在多个领域中都属于重要工程的范畴。景泰川电力提灌工程（简称景电工程）是跨省区、高扬程、多梯级、大流量的电力提灌工程，位于甘肃省中部，灌区位于腾格里沙漠南缘，干旱少雨、风沙多，灌溉水源来自从黄河提水。景电工程共有泵站43 座，在整个泵站系统中，有着非常多的机电设备，因此如果仍然沿用传统的电气自动化控制系统来对设备进行管控的话，不仅会给人力资源带来巨大的浪费，其整个设备管控过程还存在着非常大的安全隐患。此时如果能够对智能化技术进行合理使用，就能够在一定程度上实现对整个泵站电气自动化控制系统的全面、高效的优化，不仅能够使机电设备的安全、稳定运行得到可靠的保障，而且逐步实现泵站“无人值班、少人值守”的运行模式，从而达到减员增效的目的。

1.智能化技术概述

所谓智能化技术，其指的并不是某一类技术，而是某个技术群体的总称，智能化技术是在社会和科学快速发展的过程中形成的，涉及计算机互联网技术、行业技术、信息技术以及智能化控制技术，是一个综合的技术单位，涉及的学科知识也非常的广泛。而对于泵站电气自动化系统来说，智能化技术的应用，是对传统控制模式的一种冲击，不仅能够对电气自动化控制系统中的整个工作流程进行优化，提高整个电气控制工作的高效性和便捷性，还能够使整个泵站机组的运行管理效率得到显著的提升。

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

当前阶段大多数的泵站系统都是由电机、水泵以及油箱三部分组成的，因此在管控工作开展的过程中，通常会以智能化技术作为重要基础，对整个泵站电气自动化控制系统进行全面的优化处理，这样就能够在一定程度上使整个控制系统的数据智能化处理能力得到大幅的提升，并且在这样的运行背景之下，控制系统能够结合泵站内电气设备的运行参数，对电气设备的运行状态做出精准的判断，之后在结合设备的实际运行情况，针对性采取智能化控制措施。这样，即使系统需要控制较多的电气设备，但是不同子系统之间的反馈响应配合都能够得到可靠的保障，最终能够实现提升泵站自动化控制水平的目的。

2.2 系统故障的排查和诊断

由于泵站内部存在着大量的电气设备，在实际运行的过程中，设备发生故障的概率相对来说也比较高，因此为了使系统的稳定运行得到可靠的保障，做好系统内部的故障排查和诊断工作是非常重要的。当前阶段，对于故障排查和诊断系统的建立来说，一般是通过智能化技术来实现，在各种不同类型传感器的作用下，能够对设备电路电源、排水管道的压力等数据信息进行全面的实时监测，并且可以将部分重要的参数信息直接传输到控制系统中。控制系统在接收到设备运行的相关参数之后，专家系统等智能化技术手段就会直接介入，对运行参数的变化情况进行展开细致的分析，这样就能够及时发现设备运行过程中存在的故障和安全隐患，并且可以初步判定故障波及的范围以及导致故障出现的原因，对故障诊断速度的提升以及故障诊断效率的提升都有着显著的作用。

2.3 系统控制功能创新

在对泵站的电气自动化控制系统进行设计时，智能化技术更多的是应用在对系统控制的优化创新方面，例如在对传统控制系统中，比较复杂的人机交互界面进行设计控制时，智能化技术的应用效果就能够得到充分发挥，此时可以通过智能化技术来对各项控制功能进行图形的模拟，将复杂的人机交互界面通过图形的方式来表示具体的功能，这样即使参与系统控制工作的人员非专业人员，在经过简单系统的培训之后，能够对人机交互界面进行正确的操作。对于部分特殊的控制需求来说，还可以通过图形化的人机交互界面来进行快速的程序编制。在对系统设备进行调试的过程中，还可以利用高性能的PLC 插件来使整个系统的控制性能得到进一步的提升，这样在泵站系统运行的过程中，就能够更好为泵站系统提供在线调试、标准程序等重要的修改功能，管理人员在后续操作的过程中，也可以结合不同设备的调试需求来建立相应的个性化程序。

2.4 系统智能安全防范

随着电气自动化技术的不断融合与发展，电气自动化技术已经被应用在各个行业的发展中，并且也取得了非常好的应用效果，但是随着电气自动化系统的大规模推广使用，系统内部也存在着越来越多的网络安全风险，这些风险也成为影响电气自动化控制系统运行稳定性的重要因素之一。对于泵站电气自动化控制系统来说，在其运行的过程中非常容易受到网络病毒的侵扰，因此我们可以灵活运用智能技术在自主学习方面的优势，建立一个科学、完善的主机防护系统，为了使该系统的功能性和安全性得到可靠的保障，必须要能够确保该系统具有防火墙和病毒查杀等多项功能，同时在防护系统运行的过程中，还能够对一些未知特征的病毒进行主动的收集与探测，并且要能够对整个病毒特征库进行持续的更新。随着整个主机防护系统运行时间的不断延长，其防范已知病毒和未知病毒的能力都会得到大幅的提升，这样对整个泵站电气自动化控制系统运行安全性和稳定性的提升来说，也有着非常重要的作用和意义。

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

对于泵站内部的电气设备来说，其运行会受到流量、压力以及各项参数信息的影响，因此为了使整体的影响程度降至最低，在系统设计的最初阶段，就要能够通过复杂的计算来对各项参数的标准值进行确认，从而为后期设备调试工作的开展提供指导，同时也能够使通过调试的设备始终处于最佳的运行状态。泵站系统的运行，涉及多种电气设备，不同电气设备之间运行参数的相关信息是非常复杂的，仅仅想要通过电气自动化控制系统的理论计算和程序预设操作，来实现对泵机组以及相关电气设备的科学调试，是非常困难的。如果伴随着腐蚀、磨损以及参数信息的影响，设备更是难以达到最理想的运行状态。为了使这方面的问题得到更好的解决，就需要运用到智能化技术中的专家系统，并以此为基础建立由知识库、数据库、推理机等多个部分联合组成的专家智能控制系统，同时可以以理论计算和设备的运行调试结果为依据，通过对专家决策过程的模拟，来实现对各设备不同运行状态下所可能出现的问题推理，最终就能够以推理结果为依据，来开展针对性的设备调试工作。

3.2 神经网络

不管是泵站机组的设计、试验还是运行过程，都需要通过专业的测试来对设备的工况性能有着明确地了解，并且还要根据测试结果，制作相应的性能曲线，为后续泵站机组设备在线监测、自适应控制工作的开展提供可靠的依据。但是，对于性能实测方法来说，其本身的测试成本相对来说比较高，而对于基于模型机器数据或者是设备的部分数据进行换算的话，换算结果容易受到假设准确性以及测试条件准确性的影响和限制，因此大多数情况下，还会通过智能化神经网络技术，在有限离散数据的基础上，对泵站机组展开大范围的连续测试。这样的话，在人工神经网络技术的支持下，就可以结合泵站机组设备的相关特性，建立相应的BP 神经网络，通过BP 神经网络就能够实现对设备的个性化参数的计算。与此同时，还可以采用LM、带动量项等算法形式，对建立完善的BP 神经网络进行综合的训练，并且和可以将训练所得出的数据信息，进行适当的归一化线性变化处理，随着训练样本数量的不断增加，整个神经网络的预测能力也会得到进一步的提升，在这样的背景下，即使不开展相应的实测工作，也能够使整个泵站机组性能曲线的预测准确性得到可靠的保障。

图1 泵站PLC 自动化控制系统

3.3 模糊逻辑

模糊控制系统也是泵站电气自动化系统智能控制技术的重要组成之一，模糊控制系统本身是一种具有反馈通道、闭环结构数字化控制系统，虽然该系统也是以计算机控制技术作为主要的技术和操作基础，但是在实际运行的过程中，也可以利用智能化模糊控制器来实现对人工控制经验的模拟。在对泵站电气自动化控制系统进行设计时，肯定会因为不同的功能需求，需要面临非常复杂的电气设备控制要求，此时如果能够科学运用模糊控制系统，来对各种设备不同运行状态下的参数进行近似计算的，并依据负荷变化、流量变化等不确定影响因素，来建立相应的隶属参数，就能够使控制经验和具体的设备运行状态对应起来，最终实现对整个泵站设备的智能化自动控制。

3.4 故障诊断应用

故障诊断技术也是电气自动化智能控制技术的核心之一，在故障诊断技术应用之前，首先需要明确的是自动控制系统的属性。其属于一个动态变化的系统，因此在实操工作开展的过程中，可能会出现非常多的意料之外的故障。对于这部分的故障来说，要想在很短的时间内，通过人工检测的方式是很难发现的，无法做到及时有效地诊断和处理，因此会对整个电气系统的稳定运行带来较大影响。而如果能够将智能化技术应用其中，就可以对各机械设备之间的相关器件进行有效控制，并且可以开展高效的检测工作，在检测过程中需要注意的是，要能够对机械运行过程中产生的数据信息，进行动态收集整理，这样一旦系统运行出现故障，就能够在最短时间内进行排查，大大降低故障排查工作的工作量，并且使整个系统的运行风险大大降低。

4.结语

总而言之，智能化技术在泵站自动化控制系统中的应用，已经成为行业发展和技术发展的必然趋势，近些年来智能化技术在电气自动化控制系统中的多个领域都得到了广泛的应用，也结合实际需求衍生处理多种类型的智能化控制系统，包括专家系统、模糊控制等智能化技术，不仅是对泵站机组自动化系统的一种优化升级，还在一定程度上推动了整个泵站自动化控制系统的进一步发展。