人工智能技术在黄河水量调度中的应用研究(冯学明)
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摘 要:随着黄河涵闸远程监测系统和超声波自动计量仪的应用,在黄河上,为实现人工智能调水提供了硬件基础,采用自动推理和搜索方法、控制与自动化、自动程序设计、信息自动提取等技术手段,通过对远程控制终端,网络通信传输,远程监控、监测系统和自动计量设施整合,实现人工智能调度黄河水。
关键词:人工智能;
水量调度;
远程监控;
数据库;
黄河;
应用
一、慨述
人工智能(Artificial Intelligence) ,英文缩写为AI。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。涉及信息论、控制论、自动化、仿生学、生物学、心理学、数理逻辑、语言学、医学和哲学等多门学科。
随着黄河涵闸远程监测系统和超声波自动计量仪的应用,在黄河上,为实现人工智能调水提供了硬件基础,通过对远程控制终端,网络通信传输,远程监控、监测系统和自动计量设施整合,实现人工智能调水。目地是完成引水计划引水量与实际引水量的无缝藕合,将因技术原因造成涵闸实际引水与计划引水误差降至最低,提高调度精度,为实现功能性不断流之水量调度提供技术支撑。研究途径是充分利用现有运行较稳定的系统和成熟的技术,在分析的基础上,整合已有黄河下游远程涵闸监测技术和超声波自动计量技术,采用自动推理和搜索方法、控制与自动化、自动程序设计、信息自动提取等技术手段,实现智能调水。先在有条件的引水口门先行应用研究,如开封市局黑岗口闸,以增强项目研究的可靠性,同时节约投资。
二、人工智能调水内容
人工智能调水主要研究内容,是在远程终端上下达调度指令及计划引水流量和引水量,经过网络通信传输到涵闸现地站,利用水量调度智能数据库检索和查询,依据引水指标流量,提取涵闸初始开启高度等参数值,通过PLC控制模块和控制系统开启闸门,待闸后引水流量稳定,自动计量仪自动计量引水量,然后计算实测引水量和引水指标引水量之差,分析测算涵闸开启高度调整值,返过来对涵闸开启高度进行自动调整,最终达成实际引水与计划引水一致,实现黄河水量智能调度。
三、远程监控技术和自动计量设施
1.河南黄河涵闸远程监控系统依托原有的通信网完成数据传输工作,省局至市局由光纤、微波连接,部分市局至县局由光纤连接,县局至涵闸现地站间的数据传输主要依赖光纤路由和无线宽带接入,通信网络较完善。目前已建远程监控涵闸现地站32座,典型涵闸5座,有4座正常,正常运行率达80%。
2.自动计量设施目前在张菜园、黑岗口、柳园、彭楼、二水厂等工业引水口安装应用,计量仪显示的引水量已经被河务部门和灌区单位共同认可和采纳。
黑岗口闸远程监控系统和自动计量设施都较完善,引水条件较好,加之常年引水,最有条件适合做人工智能调水技术研究和应用场地。
四、人工智能调度数据库
智能调度数据库是整个系统建立的软件支撑部分,提供系统运行的初始调度参数和涵闸调整参数,它直接影响系统运行的效率和精度。
1.智能数据库的建立
智能数据库应包括以下信息,闸前水位、闸后水位、引水指标流量、实测引水流量、闸门最大开启高度、流量与开启控度关系等与水量调度有关数据资料。
2.智能数据库的更新
智能数据库采用自动和人工更新方式。通过对智能数据库初始开闸高度值的提取,控制涵闸开启,然后经自动计量仪实测水量,计算得出实测水量与计划水量误差,进而调整涵闸开启高度,当实测水量与计划水量误差在允许范围内,不再对涵闸开启高度进行调整,待这一过程完成后,将有关参数自动入库,补充和调整数据库中已有参数,通过不断自动更新完善数据库,使数据库信息准确和完整。
五、涵闸引水自动调整
1.调整范围应在涵闸最大――最小高度之间。
2.调整次数(一次引水计划下达过程中)不适过频繁,以3次——5次为宜,并且与智能数据库的准确性和完整性有关。
3.调整梯度设置,视自动计量设施引水管道直径和引水流量而定。一般以0.5立方米每秒为一个梯度,进行调整。
4.初始引水参数设定。以计划引水流量为关键字在数据库中查找,若有与之相匹配的参数,就提取相应涵闸开启高度参数进行设定;
若无相关参数,就按与之接近的参数进行设定,但所选参数与计划引水误差应控制在一定范围内,否则,第一次要人工设定初始参数,然后入库更新。
六、出措报警
1.实际引水量与计划引水量超出误差,没有自动调整的,应自动报警。
2.在初始引水参数设定过程中,检索不到相应引水参数时,应自动报警。
3.一次引水调整过程超过5次(有待研究),实际引水仍未控制在所要求范围内,应重设调整梯度值。
4.涵闸开启出现机械故障时,应自动报警。
稿件来源:黄河报·黄河网
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