智能泵站關(guān)鍵技術(shù)研究

夏勇

摘 要：在我國(guó)的日常水利工作中，少不了使用泵站。我國(guó)早在20世紀(jì)50年代初就已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行灌排泵站的建設(shè)，但由于當(dāng)時(shí)泵站建設(shè)技術(shù)不佳，因此年代久遠(yuǎn)的泵站無(wú)論是使用效能還是安全性上均存在一系列的問(wèn)題。隨著科學(xué)技術(shù)的快速進(jìn)步以及經(jīng)濟(jì)的逐漸發(fā)展，我國(guó)水利工程建設(shè)開(kāi)始嘗試在泵站建設(shè)過(guò)程中進(jìn)行智能技術(shù)的引入與使用。智能泵站關(guān)鍵技術(shù)的使用，能夠在很大程度上促進(jìn)水利工程建設(shè)效率的提升。文章將對(duì)現(xiàn)階段所運(yùn)用的智能泵站關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入分析與研究。

關(guān)鍵詞：智能泵站;關(guān)鍵技術(shù);研究與運(yùn)用

中圖分類號(hào)：S277.92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1064（2020）11-027-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2020.11.013

現(xiàn)階段，我國(guó)泵站的使用與管理技術(shù)有了較為明顯的突破，泵站智能化發(fā)展也成為水利工程建設(shè)中一個(gè)較為主流的發(fā)展方向，其與人工智能、云計(jì)算等一系列新興技術(shù)有密切的關(guān)聯(lián)，在幫助國(guó)家進(jìn)行水利工程建設(shè)發(fā)展的同時(shí)，也能夠?yàn)槿嗣袢罕姷娜粘Ｉ顜?lái)便利。但實(shí)際將智能技術(shù)運(yùn)用到泵站建設(shè)的這一過(guò)程，仍然充滿了挑戰(zhàn)與未知風(fēng)險(xiǎn)。因此對(duì)于技術(shù)研究人員而言，務(wù)必要對(duì)智能泵站的關(guān)鍵技術(shù)有一個(gè)全面的了解與把控。

1 智能傳感技術(shù)

智能傳感技術(shù)是智能泵站使用過(guò)程中較為重要的關(guān)鍵性技術(shù)，因?yàn)楸谜驹谌粘＿\(yùn)行過(guò)程中，需要對(duì)電流電壓、溫度、液位或流量速度等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的把控，在傳統(tǒng)的泵站建設(shè)過(guò)程中，這些參數(shù)的實(shí)時(shí)把控通通都是由人力完成的。但引入了智能傳感技術(shù)后，這一系列參數(shù)的把控就不再需要運(yùn)用到人力。所有參數(shù)均能通過(guò)智能傳感技術(shù)來(lái)進(jìn)行傳遞，這能夠提高工作人員的日常監(jiān)測(cè)能力與泵站的日常使用水平[1]。

1.1 自動(dòng)進(jìn)行參數(shù)感知和參數(shù)控制

智能傳感技術(shù)的使用原理，是通過(guò)傳感器上的信號(hào)傳輸電路來(lái)進(jìn)行各類參數(shù)的捕獲與抓取，被捕獲的信號(hào)參數(shù)會(huì)通過(guò)數(shù)據(jù)化的呈現(xiàn)形式反饋到中樞平臺(tái)當(dāng)中。在這一過(guò)程中，被捕獲的參數(shù)會(huì)被智能傳感技術(shù)進(jìn)行自動(dòng)處理和分析，一旦智能傳感技術(shù)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)階段泵站運(yùn)營(yíng)過(guò)程中所具有的某項(xiàng)參數(shù)出現(xiàn)了異常波動(dòng)，那么就會(huì)通過(guò)自我調(diào)控的方式來(lái)進(jìn)行該項(xiàng)參數(shù)的異常波動(dòng)控制。這意味著智能泵站一旦使用了智能傳感技術(shù)，就能在完全脫離人工監(jiān)測(cè)與控制的情況下，自我進(jìn)行日常使用參數(shù)的監(jiān)控與調(diào)整。這對(duì)于泵站日常使用性能的提升是很有幫助的。

1.2 自我進(jìn)行故障排查

由于泵站在日常工作過(guò)程中所涉及的流程與環(huán)節(jié)較為繁復(fù)，因此使用過(guò)程中很容易出現(xiàn)各種各樣的安全故障和技術(shù)問(wèn)題。在傳統(tǒng)的泵站使用過(guò)程中，一旦出現(xiàn)安全問(wèn)題或技術(shù)問(wèn)題，技術(shù)工作人員需要在第一時(shí)間進(jìn)行故障的排查。如果出現(xiàn)的故障過(guò)于嚴(yán)重，泵站還有可能要暫時(shí)停止運(yùn)營(yíng)。由于泵站內(nèi)部的組成結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，因此技術(shù)研究人員進(jìn)行故障排查需要花費(fèi)大量的時(shí)間，不僅會(huì)耗費(fèi)大量的人力資源成本，還會(huì)耗費(fèi)大量的時(shí)間成本，因此一旦泵站產(chǎn)生故障，就會(huì)給日常水利工程運(yùn)行帶來(lái)十分重大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至?xí)绊懙饺嗣袢罕姷娜粘Ｉ?。為了使泵站出現(xiàn)故障的概率得到控制，也為了泵站的故障排查變得更加順?biāo)欤夹g(shù)研究人員嘗試使用智能傳感技術(shù)，在泵站運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行故障風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警。在使用智能傳感技術(shù)幫助泵站運(yùn)行后，一旦泵站運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題和故障風(fēng)險(xiǎn)，智能傳感技術(shù)就會(huì)通過(guò)數(shù)據(jù)化的信息傳輸使工作人員獲取這一消息。同時(shí)，智能傳感技術(shù)還能及時(shí)對(duì)可能觸發(fā)故障的環(huán)節(jié)進(jìn)行故障診斷和故障處理，避免故障發(fā)生。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

所謂物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，指的是一種能夠?qū)⑽锢硎澜缗c人類社會(huì)進(jìn)行信息連接的技術(shù)。該技術(shù)的使用，能夠讓工作人員隨時(shí)隨地感知到與物體進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)信息連接的物體運(yùn)轉(zhuǎn)信息。比如在泵站的日常運(yùn)行過(guò)程中，泵站的所有組成設(shè)備，如電氣設(shè)備、水工建筑設(shè)備等都可以讓工作人員通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來(lái)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。這能夠在很大程度上提升智能泵站的日常運(yùn)行效率[2]。

2.1 能夠快速進(jìn)行員工定位

在傳統(tǒng)的泵站工作過(guò)程中，需要配備大量工作人員來(lái)協(xié)助泵站的日常運(yùn)營(yíng)。為了讓每個(gè)工作人員都能在自己的崗位上盡心盡力地完成工作任務(wù)，相應(yīng)的水利單位很可能會(huì)配備一定量的崗位監(jiān)督管理人員，以對(duì)所有泵站工作人員進(jìn)行日常工作監(jiān)督與管理。對(duì)于所有工作人員而言，被監(jiān)督管理人員進(jìn)行日常工作監(jiān)督有可能會(huì)影響到其工作的積極性。而對(duì)于監(jiān)督管理崗位的工作人員而言，由于泵站的日常運(yùn)營(yíng)事務(wù)較為繁雜，其不可能對(duì)所有在崗人員的日常工作進(jìn)行24h全方位監(jiān)督。在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，泵站的工作效率都無(wú)法獲得明顯的提升。但物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的使用則打破了這一難題，只要通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行員工定位系統(tǒng)的設(shè)立，那么所有進(jìn)入到泵站工作區(qū)域內(nèi)的員工都需要接受物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的定位及跟蹤。這樣一來(lái)，進(jìn)入到工作崗位的員工就沒(méi)有被監(jiān)督管理人員進(jìn)行督管的怪異感，但卻時(shí)刻在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的監(jiān)督與跟蹤范圍內(nèi)，務(wù)必要認(rèn)真負(fù)責(zé)地進(jìn)行工作。這對(duì)泵站日常工作質(zhì)量的提升和工作效率的改進(jìn)，都能起到較為明顯的促進(jìn)作用。

2.2 能夠進(jìn)行無(wú)線信息傳輸

由于泵站工作過(guò)程中，需要實(shí)時(shí)進(jìn)行各類參數(shù)的監(jiān)控與共享，缺乏人力進(jìn)行各項(xiàng)參數(shù)的監(jiān)控與獲取時(shí)，需要依靠無(wú)線信息傳輸方式進(jìn)行信息的傳遞與共享。由于現(xiàn)階段我國(guó)的泵站規(guī)模大小不一，因此在無(wú)線傳感、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建上存在著較大差異。對(duì)于規(guī)模較小的泵站而言，由于其進(jìn)行各項(xiàng)參數(shù)傳輸和共享的范圍較小，因此只需要擁有一個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)便能滿足信息傳遞需求，具體網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)如圖1所示。

而對(duì)于規(guī)模較大的泵站而言，其日常工作中交會(huì)共享的數(shù)據(jù)信息較多，因此不適合使用小規(guī)模泵站那樣的星型無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，故而大型泵站通常都會(huì)嘗試使用鏈型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)傳感方式進(jìn)行日常網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的信息化傳輸。但不論是星型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)方式，還是鏈型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)方式，在信息數(shù)據(jù)的傳遞與共享方面都具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，能夠使智能泵站的日常運(yùn)營(yíng)更加科學(xué)化、合理化。

3 大數(shù)據(jù)技術(shù)

由于泵站的主要作用是給人民群眾的日常生活提供便利，因此在泵站的日常運(yùn)營(yíng)與改進(jìn)過(guò)程中，需要通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)有效挖掘、分析海量數(shù)據(jù)，工作人員需要通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行關(guān)鍵信息的抓取，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析以準(zhǔn)確把握現(xiàn)階段人民群眾的日常使用需求。這在一定程度上能夠提高人民群眾的日常生活質(zhì)量，也能使泵站的建設(shè)和完善更具實(shí)際效用。因此，泵站大數(shù)據(jù)技術(shù)涉及到出水量、電量計(jì)算以及泵站日常運(yùn)維等方面，是大數(shù)據(jù)技術(shù)在泵站智能化進(jìn)程中的完整體現(xiàn)。

3.1 幫助獲取外部參數(shù)

需要注意的是，在泵站日常運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，除了要對(duì)自身各環(huán)節(jié)程序的運(yùn)營(yíng)參數(shù)進(jìn)行及時(shí)獲取與分析外，要想使泵站的運(yùn)營(yíng)變得更加順?biāo)?，更加符合人民群眾的期待，還要對(duì)可能會(huì)影響到泵站運(yùn)營(yíng)的外部自然環(huán)境進(jìn)行全面的了解與認(rèn)知。相比通過(guò)人工技術(shù)進(jìn)行外部因素的考量與記錄而言，使用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行外部參數(shù)的獲取，能夠提升外部參數(shù)獲取的精準(zhǔn)程度。因此，在智能化泵站日常使用過(guò)程中，工作人員可以通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)，對(duì)可能影響到泵站運(yùn)營(yíng)質(zhì)量的外部水文條件和地形地貌數(shù)據(jù)進(jìn)行信息化獲取。這樣一來(lái)，獲取的信息便能在很大程度上幫助泵站順利運(yùn)行。

3.2 幫助制定改進(jìn)方案

由于大數(shù)據(jù)技術(shù)在使用過(guò)程中，能夠?qū)Ρ谜救粘＿\(yùn)營(yíng)的方方面面進(jìn)行數(shù)據(jù)化感知，因此相比人工分析與測(cè)評(píng)而言，大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠從更直觀的角度對(duì)現(xiàn)階段泵站的運(yùn)行優(yōu)勢(shì)和缺陷進(jìn)行準(zhǔn)確分析。實(shí)際上，隨著時(shí)代的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的快速進(jìn)步，泵站想要更好地為人民群眾服務(wù)，就需要進(jìn)行不斷地改革與完善。相比通過(guò)人工測(cè)評(píng)與分析的方式進(jìn)行改進(jìn)方案的制定，使用大數(shù)據(jù)技術(shù)通過(guò)數(shù)據(jù)分析來(lái)制定改進(jìn)方案，能使改進(jìn)方案更加貼合泵站的改進(jìn)需求，也能使泵站的改進(jìn)質(zhì)量獲得較為明顯的提升。從這個(gè)方面來(lái)看，在泵站日常運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)智能化方法進(jìn)行大數(shù)據(jù)技術(shù)的使用是很有必要的，也是很有意義的。

3.3 記錄與分析用戶行為

從不同角度進(jìn)行大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，能夠得到不同的效果反饋。從網(wǎng)站建設(shè)者與使用者的角度進(jìn)行大數(shù)據(jù)技術(shù)的獲取和結(jié)果分析，技術(shù)研究人員能夠?qū)ΜF(xiàn)階段泵站在智能化道路上所存在的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行較為準(zhǔn)確的把控，對(duì)泵站的未來(lái)智能化改進(jìn)能夠起到促進(jìn)作用。但如果站在用戶的角度使用大數(shù)據(jù)技術(shù)，其便能對(duì)用戶行為和使用狀態(tài)進(jìn)行智能化數(shù)據(jù)分析，有助于泵站的未來(lái)改進(jìn)，并滿足用戶需求，也是泵站智能化發(fā)展中最具發(fā)展前景的一個(gè)環(huán)節(jié)。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，隨著智能技術(shù)的不斷普及，在未來(lái)泵站的日常使用過(guò)程中，智能化發(fā)展趨向已不可避免?？茖W(xué)合理地使用智能化技術(shù)，來(lái)幫助進(jìn)行泵站的日常建設(shè)，能夠使泵站的日常工作效率和質(zhì)量獲得大幅度提升，能夠使泵站的日常服務(wù)質(zhì)量得到較為明顯的改進(jìn)。

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