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方案綜述

系統(tǒng)架構(gòu)圖

力控泵站AI節(jié)能優(yōu)化調(diào)控系統(tǒng)方案利用工業(yè)AI、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，基于實(shí)際采集的運(yùn)行數(shù)據(jù)分析建模，通過(guò)單泵特性曲線分析和泵站群節(jié)能優(yōu)化調(diào)度模型，得到當(dāng)前工況下的最節(jié)能的水泵機(jī)組運(yùn)行方案，在保障供水系統(tǒng)安全、工況需求的前提下，最大化挖掘泵站群的節(jié)能潛力，達(dá)到節(jié)能減排、降低成本、提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的目的。

方案基于工業(yè)數(shù)據(jù)+AI技術(shù)構(gòu)建了泵站優(yōu)化控制系統(tǒng)，基于實(shí)際采集的運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過(guò)力控工業(yè)智能AI平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)單泵建模和泵站節(jié)能優(yōu)化調(diào)度模型的構(gòu)建，將來(lái)自一級(jí)的調(diào)度任務(wù)分解到泵站，并給出各泵站優(yōu)化控制策略和機(jī)組工作點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)供水前提下的最優(yōu)能效。

設(shè)計(jì)目標(biāo)

一級(jí)調(diào)度和二級(jí)調(diào)度結(jié)合，實(shí)現(xiàn)泵站和泵組的動(dòng)態(tài)規(guī)劃: 力控泵站AI節(jié)能優(yōu)化調(diào)控系統(tǒng)方案通過(guò)一級(jí)調(diào)度和二級(jí)調(diào)度的協(xié)同配合，實(shí)現(xiàn)了從宏觀到微觀的全流程智能化控制。基于水廠總來(lái)水量或者調(diào)水總流量需求，一級(jí)調(diào)度規(guī)劃，動(dòng)態(tài)分配各泵站的流量調(diào)控任務(wù)，為二級(jí)調(diào)度提供目標(biāo)導(dǎo)向，同時(shí)確保系統(tǒng)整體負(fù)荷均衡、能耗最優(yōu)，并具備應(yīng)對(duì)水量波動(dòng)的抗沖擊能力。二級(jí)調(diào)度則給各泵組規(guī)劃即時(shí)任務(wù)，在泵站內(nèi)部進(jìn)行精細(xì)化控制，提高單泵組運(yùn)行效率，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。
這種分級(jí)調(diào)度規(guī)劃架構(gòu)使系統(tǒng)能夠持續(xù)適應(yīng)工況變化，在確保供水需求滿(mǎn)足和運(yùn)行安全的前提下，使泵站在節(jié)能降耗、穩(wěn)定運(yùn)行和設(shè)備維護(hù)等方面達(dá)到綜合最優(yōu)，有效提升水利工程或者水廠的運(yùn)行效率和經(jīng)濟(jì)性。

基于實(shí)際工況的水泵特性曲線的校驗(yàn)及更新: 在泵站實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，雖然每臺(tái)水泵的額定參數(shù)和設(shè)計(jì)容量均有明確的技術(shù)指標(biāo)，但由于長(zhǎng)期處于變工況運(yùn)行狀態(tài)，設(shè)備的實(shí)際做功能力和能效特性會(huì)隨運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)、使用頻率以及工況變化而發(fā)生動(dòng)態(tài)改變。即便相同型號(hào)的水泵機(jī)組，在經(jīng)過(guò)不同運(yùn)行歷史后，其實(shí)際性能表現(xiàn)也會(huì)產(chǎn)生顯著差異。這種動(dòng)態(tài)變化使得靜態(tài)設(shè)計(jì)參數(shù)無(wú)法準(zhǔn)確反映設(shè)備的真實(shí)運(yùn)行特性。
因此必須建立全息數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各泵站在不同負(fù)荷條件下的運(yùn)行數(shù)據(jù)，再基于運(yùn)行數(shù)據(jù)，采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（黑盒建模）或者最小二乘法（白盒建模）等算法對(duì)單泵進(jìn)行建模，構(gòu)建每臺(tái)水泵的動(dòng)態(tài)性能曲線庫(kù)。這種基于實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)的全息性能分析，能夠精確刻畫(huà)變負(fù)荷系統(tǒng)工況下各機(jī)組的真實(shí)效能特征，為泵站的優(yōu)化調(diào)度提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支撐。

滿(mǎn)足泵站群手動(dòng)、自動(dòng)和智能化多種運(yùn)行模式: 系統(tǒng)支持三種運(yùn)行模式靈活切換：手動(dòng)模式下保留人工操作權(quán)限，便于應(yīng)急干預(yù)；自動(dòng)模式執(zhí)行預(yù)設(shè)控制邏輯，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)自動(dòng)化；智能模式通過(guò)AI算法實(shí)時(shí)優(yōu)化機(jī)組組合與參數(shù)，動(dòng)態(tài)平衡能耗與工況需求。三種模式可無(wú)縫切換，確保系統(tǒng)在安全可靠的前提下逐步升級(jí)至智能化。

實(shí)現(xiàn)泵群智能優(yōu)化控制: 根據(jù)水泵集群智能規(guī)劃模型，構(gòu)建智能決策模型，考慮現(xiàn)場(chǎng)工況約束，滿(mǎn)足揚(yáng)程、流量、液位約束條件，使用采樣算法、遺傳算法與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，對(duì)決策模型求解，根據(jù)來(lái)水量或者所需總流量來(lái)規(guī)劃泵站與泵的作業(yè)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確輸送水、運(yùn)行穩(wěn)定和能效最優(yōu)的控制策略。

基于工業(yè)AI應(yīng)用流程，建立工業(yè)AI智能化平臺(tái): 提供了從數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、模型訓(xùn)練、部署的可視化操作界面，工程師可以通過(guò)此平臺(tái)，以零代碼的方式實(shí)現(xiàn)單泵分析建模和泵站節(jié)能優(yōu)化模型的構(gòu)建、使用、管理和監(jiān)控。

功能簡(jiǎn)介

1對(duì)每臺(tái)水泵的特性進(jìn)行多維度分析，建立水泵白盒和黑盒模型
2泵站調(diào)度模型實(shí)現(xiàn)泵站群的多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度
3靈活的控制執(zhí)行方式
4零代碼級(jí)的工業(yè)AI使用平臺(tái)

1、對(duì)每臺(tái)水泵的特性進(jìn)行多維度分析，建立水泵白盒和黑盒模型。

2、泵站調(diào)度模型實(shí)現(xiàn)泵站群的多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度。

泵站群的多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度策略是通過(guò)力控自研的泵站調(diào)度模型實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)一級(jí)和二級(jí)調(diào)度規(guī)劃，在規(guī)劃流量需求或者來(lái)水量，且能耗最小的要求下，通過(guò)實(shí)時(shí)優(yōu)化算法動(dòng)態(tài)調(diào)整變頻泵轉(zhuǎn)速、工頻泵啟停及機(jī)組組合策略。

3、靈活的控制執(zhí)行方式。: 根據(jù)控制策略和約束條件進(jìn)行指令輸出，可輸出為調(diào)度指令由操作人員執(zhí)行，也可輸出力控控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自運(yùn)行。

4、零代碼級(jí)的工業(yè)AI使用平臺(tái)。

通過(guò)高度可視化的交互界面、預(yù)置的通用基礎(chǔ)算法和工業(yè)預(yù)訓(xùn)練模型，讓工程師、運(yùn)維人員及管理者不僅能快速構(gòu)建、部署使用單個(gè)泵組效能模型和泵站集群調(diào)控模型，而且也能通過(guò)平臺(tái)管理AI模型，實(shí)現(xiàn)AI應(yīng)用的可監(jiān)控、可報(bào)警、可遠(yuǎn)控、可記錄，保障泵站優(yōu)化控制系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

價(jià)值效益

力控泵站AI節(jié)能優(yōu)化調(diào)控系統(tǒng)方案結(jié)合水泵理論知識(shí)、工業(yè)AI技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，基于實(shí)際工況運(yùn)行數(shù)據(jù)以及分級(jí)調(diào)度規(guī)劃，建立泵組效能模型和泵站調(diào)度模型，實(shí)現(xiàn)水泵群精準(zhǔn)優(yōu)化調(diào)控和最優(yōu)能效，從而實(shí)現(xiàn)泵房高效及安全運(yùn)行，助力企業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗、向資源節(jié)約型經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí):

1、基于實(shí)際工況運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)每個(gè)泵組進(jìn)行特性分析和建模，理論和實(shí)際緊密聯(lián)系，保證水泵群優(yōu)化調(diào)控的可靠性和準(zhǔn)確性。

2、智能化調(diào)度通過(guò)分級(jí)調(diào)度規(guī)劃架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了全流程優(yōu)化運(yùn)行。一級(jí)調(diào)度規(guī)劃作為廠級(jí)決策層，基于實(shí)時(shí)來(lái)水量預(yù)測(cè)或者流量需求等，動(dòng)態(tài)制定各泵站的流量分配方案，確保系統(tǒng)整體運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性。二級(jí)調(diào)度作為站級(jí)規(guī)劃層，實(shí)現(xiàn)單泵組的高效精準(zhǔn)規(guī)劃。一級(jí)調(diào)度與二級(jí)調(diào)度形成了動(dòng)態(tài)協(xié)同的優(yōu)化體系，系統(tǒng)性地提升泵站群的運(yùn)行效率和經(jīng)濟(jì)性。

3、通過(guò)自研的泵站節(jié)能優(yōu)化調(diào)度模型，在流量平衡、設(shè)備安全運(yùn)行、能耗最小等多重約束條件下，實(shí)現(xiàn)變頻-工頻設(shè)備協(xié)同的全局能效最優(yōu)。

4、通過(guò)可視化、可操作的工業(yè)AI平臺(tái)，工程師能以零代碼的方式進(jìn)行泵站群相關(guān)模型的構(gòu)建、應(yīng)用和管理；

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