浅谈人工智能技术在供水设备机械电气自动化的应用

文/李印戈 青岛四机设备工程有限公司 山东青岛 266000

人工智能技术近年来发展迅速，作为一门边缘学科，其与各行业各领域的应用都有一定的交叉，涉及在人工智能领域内的自动化技术、计算机技术、控制论、包括心理学以及行为学等方面，使得此领域广泛的延伸到了诸多应用场所。人工智能拥有高端化、高效率、减少人力资源、作业精度高等等优点，在供水设备电气自动化方面应用人工智能可以有效地提供供水技术保障，减少人力资源的投入，并提高供水工作效率。不过任何两技术的融合都要首先探讨其契合性，然后根据双方特点分析其兼容程度高低，自动化技术在供水设备方面的应用仍需要足够的理论支撑。

1、人工智能技术的特点以及优势

人工智能是在各领域中对于新技术新设备包括新的控制方式开发的一种新型理念。人工智能技术最大的特点便是设备的高度智能化，近年来许多AI智能机器人都能够做到代替人类来完成相对复杂的各种工作。除了机器人之外，人工智能还能够体现在设备机器上，比如针对供水控制设备来说，智能控制台就可以代替人类，利用传感器接受信号，并且通过开启关闭水泵和闸门的自动化操作来保证供水设备的正常工作。而且人工智能设备可以做到更高精度的进行工作，其对于数据的分析能力远远高出人类，即使设备出现问题，也能够通过反馈机制来及时显现出来，智能系统会一方面通知工作人员开展检修工作，另一方面自动更换备用设备继续工作，丝毫不会影响供水效率[1]。

2、人工智能与供水设备的契合度

2.1 改善动力设备

首先对于供水设备来说，涡轮机中的电动机是设备动力的提供点，近年来流行的BLDCM电动机虽然性能优良，但是由于其转矩脉动以及控制系统复杂等问题导致应用受限。而应用人工智能技术为供水系统的电动机动力系统进行控制就非常合理。以BLDCM为例，首先其传统控制方案中由传感器来进行转子位置信息传递的设计必定会导致转矩脉动的问题产生，所以在一些对于供水精确控制的过程中就会不适用。但是如果使用人工智能系统来代替传感器，使用自动检测技术加上控制台的结合，让信号检测与输送分开进行，一旦双方遇到问题再进行传感模式，这样就能够将转矩脉动问题极大缩减，从而为供水设备提供更加精确智能的动力[2]。

2.2 优化数据系统

人工智能的匹配应用需要一定的数据作为支撑，对于供水设备来说，其数据输出便可以直接与人工智能系统进行连接，工作人员可以将记录的数据直接输入到人工智能设备内。在设备内可以让电脑自带的大数据处理功能与工程软件的估测处理技术得出相应的系统框架结构。只需要人工智能设备自己得出的相应数据和相关语言，设备的参数调整便可以进行。这种对于数据的传递处理方式首先可以对于数据进行优化，让数据发挥其最大的作用，其次可以大幅度简化系统设计，让整个系统的配置轻松完成。

2.3 智能调节器

人工智能中智能调节器是在自动控制领域中应用的核心力量，智能调节器拥有多种先进算法，以及多种控制方式，比如PI控制系统和PID控制系统。对于涡轮机来说，PI控制可以实现电动机运行的无差调速，让供水的动力系统始终工作在无静差环境内。这种自动调节器搭配上反馈机制，可以让供水设备自我反馈调节，一方面设备的自我检测与调节手段会比起人为调节具有更高的精度，另一方面自动控制实现了缩减人力资源的作用，让更多的工人以及技术人员可以工作在更加有技术需求的场合，减少了简单工作的人力资源需求，并提高了工作效果[3]。

3、实际应用案例分析

人工智能技术在供水领域已有应用实例，比如在恒压供水系统中就可应用人工智能技术，此系统中包含了水泵、阀门、压力变送器、PLC控制器、数据采集器、人工智能控制软系统等组成，下文将对此案例的各方面进行简要描述，并分析其优点和可行性。

3.1 工作原理

在出水管道内，首先由传感器监测出水压力然后反馈给AI仪表系统，由AI系统自行进行记录并且校正，保证水压的正常。之后由数据计算系统将其值与设定值进行比较后将差值反馈给总控制台，由工作人员进行监督记录并且给出相应的控制数据，如果采用更加全方面的自动控制，数据的制定也可由AI设备自行完成，并向全厂的设备进行监控与下达指令。

3.2 逻辑控制器

水泵的逻辑控制采用PLC控制来实现，主要采用Micrologix控制系统 。采用可编程逻辑控制器可以有效地将水泵与输入模块进行连接，仅仅运用编程的手段即实现对于水泵的逻辑控制，这样大大减少了实际线路和器件的布配设计工作，并实现与智能仪表的连接来对压力系统进行闭环控制。

3.3 智能调节器

本系统中采用的是AI-808人工智能调节器，其中运用的是PID控制，PID控制中包含了遗传与模糊运算功能，并且其控制特点可以实现转速无超调，使得控制精度大大提高。

3.4 控制总台

控制总台可以采用AI自动控制来对于每一个水泵和阀门进行控制，为了兼顾安全性与稳定性，控制台可以转换成人工控制。而且当设备运行出现问题，AI自动监测系统可以及时将问题设备标记出并退出运作，并及时更换备用设备进行工作，以达到设备运行的流畅性，同时保证总体的作业效绩。

结语：

总而言之，人工智能技术在供水系统设备电气自动化系统中的应用是一项符合我国供水系统发展潮流的理念，并且拥有诸多优点与高契合度的工程方案。本文对此分析了人工智能系统的特点与优点，并与供水系统设备相结合讨论了其高契合度，然后通过实际的案例展示显示出其工作的智能性与可行性。相信在未来，人工智能设备不仅会被供水工业广泛运用，其还会向着更加科技化和智能化的方向发展。