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泵站AI節能優化調控系統方案
方案綜述
系統架構圖
力控泵站AI節能優化調控系統方案利用工業AI、互聯網等技術,基于實際采集的運行數據分析建模,通過單泵特性曲線分析和泵站群節能優化調度模型,得到當前工況下的最節能的水泵機組運行方案,在保障供水系統安全、工況需求的前提下,最大化挖掘泵站群的節能潛力,達到節能減排、降低成本、提高企業競爭力的目的。

方案基于工業數據+AI技術構建了泵站優化控制系統,基于實際采集的運行數據,通過力控工業智能AI平臺,實現單泵建模和泵站節能優化調度模型的構建,將來自一級的調度任務分解到泵站,并給出各泵站優化控制策略和機組工作點,實現精準供水前提下的最優能效。
設計目標
一級調度和二級調度結合,實現泵站和泵組的動態規劃
力控泵站AI節能優化調控系統方案通過一級調度和二級調度的協同配合,實現了從宏觀到微觀的全流程智能化控制?;谒畯S總來水量或者調水總流量需求,一級調度規劃,動態分配各泵站的流量調控任務,為二級調度提供目標導向,同時確保系統整體負荷均衡、能耗最優,并具備應對水量波動的抗沖擊能力。二級調度則給各泵組規劃即時任務,在泵站內部進行精細化控制,提高單泵組運行效率,延長設備使用壽命。
這種分級調度規劃架構使系統能夠持續適應工況變化,在確保供水需求滿足和運行安全的前提下,使泵站在節能降耗、穩定運行和設備維護等方面達到綜合最優,有效提升水利工程或者水廠的運行效率和經濟性。
基于實際工況的水泵特性曲線的校驗及更新
在泵站實際運行過程中,雖然每臺水泵的額定參數和設計容量均有明確的技術指標,但由于長期處于變工況運行狀態,設備的實際做功能力和能效特性會隨運行時長、使用頻率以及工況變化而發生動態改變。即便相同型號的水泵機組,在經過不同運行歷史后,其實際性能表現也會產生顯著差異。這種動態變化使得靜態設計參數無法準確反映設備的真實運行特性。
因此必須建立全息數據采集系統,實時監測各泵站在不同負荷條件下的運行數據,再基于運行數據,采用人工神經網絡(黑盒建模)或者最小二乘法(白盒建模)等算法對單泵進行建模,構建每臺水泵的動態性能曲線庫。這種基于實際運行數據的全息性能分析,能夠精確刻畫變負荷系統工況下各機組的真實效能特征,為泵站的優化調度提供精準的數據支撐。
滿足泵站群手動、自動和智能化多種運行模式
系統支持三種運行模式靈活切換:手動模式下保留人工操作權限,便于應急干預;自動模式執行預設控制邏輯,實現基礎自動化;智能模式通過AI算法實時優化機組組合與參數,動態平衡能耗與工況需求。三種模式可無縫切換,確保系統在安全可靠的前提下逐步升級至智能化。
實現泵群智能優化控制
根據水泵集群智能規劃模型,構建智能決策模型,考慮現場工況約束,滿足揚程、流量、液位約束條件,使用采樣算法、遺傳算法與神經網絡結合,對決策模型求解,根據來水量或者所需總流量來規劃泵站與泵的作業任務,實現準確輸送水、運行穩定和能效最優的控制策略。
基于工業AI應用流程,建立工業AI智能化平臺
提供了從數據準備、模型訓練、部署的可視化操作界面,工程師可以通過此平臺,以零代碼的方式實現單泵分析建模和泵站節能優化模型的構建、使用、管理和監控。
1、 對每臺水泵的特性進行多維度分析,建立水泵白盒和黑盒模型。
2、 泵站調度模型實現泵站群的多目標優化調度。

泵站群的多目標優化調度策略是通過力控自研的泵站調度模型實現的,通過一級和二級調度規劃,在規劃流量需求或者來水量,且能耗最小的要求下,通過實時優化算法動態調整變頻泵轉速、工頻泵啟停及機組組合策略。

 

3、 靈活的控制執行方式。
根據控制策略和約束條件進行指令輸出,可輸出為調度指令由操作人員執行,也可輸出力控控制系統實現自運行。
4、 零代碼級的工業AI使用平臺。

通過高度可視化的交互界面、預置的通用基礎算法和工業預訓練模型,讓工程師、運維人員及管理者不僅能快速構建、部署使用單個泵組效能模型和泵站集群調控模型,而且也能通過平臺管理AI模型,實現AI應用的可監控、可報警、可遠控、可記錄,保障泵站優化控制系統的安全運行。

 

價值效益

力控泵站AI節能優化調控系統方案結合水泵理論知識、工業AI技術和互聯網技術,基于實際工況運行數據以及分級調度規劃,建立泵組效能模型和泵站調度模型,實現水泵群精準優化調控和最優能效,從而實現泵房高效及安全運行,助力企業實現節能降耗、向資源節約型經濟轉型升級:

1、基于實際工況運行數據,對每個泵組進行特性分析和建模,理論和實際緊密聯系,保證水泵群優化調控的可靠性和準確性。

2、智能化調度通過分級調度規劃架構實現了全流程優化運行。一級調度規劃作為廠級決策層,基于實時來水量預測或者流量需求等,動態制定各泵站的流量分配方案,確保系統整體運行的經濟性和穩定性。二級調度作為站級規劃層,實現單泵組的高效精準規劃。一級調度與二級調度形成了動態協同的優化體系,系統性地提升泵站群的運行效率和經濟性。

3、通過自研的泵站節能優化調度模型,在流量平衡、設備安全運行、能耗最小等多重約束條件下,實現變頻-工頻設備協同的全局能效最優。

4、通過可視化、可操作的工業AI平臺,工程師能以零代碼的方式進行泵站群相關模型的構建、應用和管理;

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