人工智能技術在黃河水量調度中的應用研究(馮學明)
摘 要:隨着黃河涵閘遠程監測系統和超聲波自動計量儀的應用,在黃河上,為實現人工智能調水提供了硬件基礎,採用自動推理和搜索方法、控制與自動化、自動程序設計、信息自動提取等技術手段,通過對遠程控制終端,網絡通信傳輸,遠程監控、監測系統和自動計量設施整合,實現人工智能調度黃河水。
關鍵詞:人工智能;
水量調度;
遠程監控;
數據庫;
黃河;
應用
一、慨述
人工智能(Artificial Intelligence) ,英文縮寫為AI。它是研究、開發用於模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學。涉及信息論、控制論、自動化、仿生學、生物學、心理學、數理邏輯、語言學、醫學和哲學等多門學科。
隨着黃河涵閘遠程監測系統和超聲波自動計量儀的應用,在黃河上,為實現人工智能調水提供了硬件基礎,通過對遠程控制終端,網絡通信傳輸,遠程監控、監測系統和自動計量設施整合,實現人工智能調水。目地是完成引水計劃引水量與實際引水量的無縫藕合,將因技術原因造成涵閘實際引水與計劃引水誤差降至最低,提高調度精度,為實現功能性不斷流之水量調度提供技術支撐。研究途徑是充分利用現有運行較穩定的系統和成熟的技術,在分析的基礎上,整合已有黃河下游遠程涵閘監測技術和超聲波自動計量技術,採用自動推理和搜索方法、控制與自動化、自動程序設計、信息自動提取等技術手段,實現智能調水。先在有條件的引水口門先行應用研究,如開封市局黑崗口閘,以增強項目研究的可靠性,同時節約投資。
二、人工智能調水內容
人工智能調水主要研究內容,是在遠程終端上下達調度指令及計劃引水流量和引水量,經過網絡通信傳輸到涵閘現地站,利用水量調度智能數據庫檢索和查詢,依據引水指標流量,提取涵閘初始開啟高度等參數值,通過PLC控制模塊和控制系統開啟閘門,待閘後引水流量穩定,自動計量儀自動計量引水量,然後計算實測引水量和引水指標引水量之差,分析測算涵閘開啟高度調整值,返過來對涵閘開啟高度進行自動調整,最終達成實際引水與計劃引水一致,實現黃河水量智能調度。
三、遠程監控技術和自動計量設施
1.河南黃河涵閘遠程監控系統依託原有的通信網完成數據傳輸工作,省局至市局由光纖、微波連接,部分市局至縣局由光纖連接,縣局至涵閘現地站間的數據傳輸主要依賴光纖路由和無線寬帶接入,通信網絡較完善。目前已建遠程監控涵閘現地站32座,典型涵閘5座,有4座正常,正常運行率達80%。
2.自動計量設施目前在張菜園、黑崗口、柳園、彭樓、二水廠等工業引水口安裝應用,計量儀顯示的引水量已經被河務部門和灌區單位共同認可和採納。
黑崗口閘遠程監控系統和自動計量設施都較完善,引水條件較好,加之常年引水,最有條件適合做人工智能調水技術研究和應用場地。
四、人工智能調度數據庫
智能調度數據庫是整個系統建立的軟件支撐部分,提供系統運行的初始調度參數和涵閘調整參數,它直接影響系統運行的效率和精度。
1.智能數據庫的建立
智能數據庫應包括以下信息,閘前水位、閘後水位、引水指標流量、實測引水流量、閘門最大開啟高度、流量與開啟控度關係等與水量調度有關數據資料。
2.智能數據庫的更新
智能數據庫採用自動和人工更新方式。通過對智能數據庫初始開閘高度值的提取,控制涵閘開啟,然後經自動計量儀實測水量,計算得出實測水量與計劃水量誤差,進而調整涵閘開啟高度,當實測水量與計劃水量誤差在允許範圍內,不再對涵閘開啟高度進行調整,待這一過程完成後,將有關參數自動入庫,補充和調整數據庫中已有參數,通過不斷自動更新完善數據庫,使數據庫信息準確和完整。
五、涵閘引水自動調整
1.調整範圍應在涵閘最大――最小高度之間。
2.調整次數(一次引水計劃下達過程中)不適過頻繁,以3次——5次為宜,並且與智能數據庫的準確性和完整性有關。
3.調整梯度設置,視自動計量設施引水管道直徑和引水流量而定。一般以0.5立方米每秒為一個梯度,進行調整。
4.初始引水參數設定。以計劃引水流量為關鍵字在數據庫中查找,若有與之相匹配的參數,就提取相應涵閘開啟高度參數進行設定;
若無相關參數,就按與之接近的參數進行設定,但所選參數與計劃引水誤差應控制在一定範圍內,否則,第一次要人工設定初始參數,然後入庫更新。
六、出措報警
1.實際引水量與計劃引水量超出誤差,沒有自動調整的,應自動報警。
2.在初始引水參數設定過程中,檢索不到相應引水參數時,應自動報警。
3.一次引水調整過程超過5次(有待研究),實際引水仍未控制在所要求範圍內,應重設調整梯度值。
4.涵閘開啟出現機械故障時,應自動報警。
稿件來源:黃河報·黃河網
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