供水设备机械电气自动化控制技术研究.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 178 供水设备机械电气自动化控制技术研究 赵笠程 青岛水务集团有限公司，山东 青岛 266000 摘要：摘要：随着科技的进步，机械电气自动化控制技术在供水领域的应用越来越广泛。通过引入传感器、执行器、控制器和通信网络等组成的系统，实现对供水设备的智能化监测、精确控制和优化运行。这种技术的应用可以提高供水设备的运行效率、实现能源的节约与优化，并提升供水系统的可靠性和稳定性。基于此，本文概述了机械电气自动化控制技术的基本原理，包括传感器技术、执行器技术、控制器技术和通信网络技术，通过深入研究和应用机械电气自动化控制技术，可以进一步推动供水设备领域的发展，提升供水系统的效率和可持续性。关键词：关键词：供水设备；机械电气；自动化；控制 中图分类号：中图分类号：U673.38 供水设备是现代社会中不可或缺的基础设施，而其运行和控制对于确保水资源的有效利用和供水质量的保障至关重要1。然而，传统的供水设备控制方式往往依赖于人工操作，存在效率低下、能耗高和人力资源浪费等问题。随着科技的不断进步，机械电气自动化控制技术成为改善供水设备控制的重要途径。机械电气自动化控制技术基于机械、电气和自动化原理，通过传感器、执行器、控制器和通信网络等组成的系统，实现对供水设备的智能化监测、精确控制和优化运行。这种技术的引入可以提高供水设备的运行效率、实现能源的节约与优化，并提升供水系统的可靠性和稳定性。通过自动化控制，供水设备能够根据实时数据和预设的控制策略，自动调节运行状态，以适应不同的供水需求。本文将探讨供水设备机械电气自动化控制技术的研究进展、应用领域以及未来发展方向。1 供水设备机械电气自动化控制技术概述 1.1 机械电气自动化控制技术的基本原理 机械电气自动化控制技术是一种基于机械、电气和自动化原理的综合技术体系，旨在实现对供水设备的智能化控制和自动化操作2。它基于传感器、执行器、控制器和通信网络等组成的系统，通过采集和处理数据，自动执行设定的控制策略，实现对供水设备的监测、控制和优化。机械电气自动化控制技术的基本原理包括以下几个方面：（1）传感器技术：传感器技术的主要功能是采集供水设备的各种参数，例如流量、压力和温度等。传感器将这些物理量转换为电信号，并通过传输给控制系统进行分析和决策。（2）执行器技术：执行器根据控制系统发出的指令，负责控制供水设备的运行状态，例如开关阀门、启停泵站等。通过执行器的准确操作能够实现对供水设备的精细控制和动作。（3）控制器技术：控制器技术是机械电气自动化控制系统的核心要素。控制器接收传感器采集的数据，确保供水设备按照预设目标进行工作，提高设备的可靠性和效率。（4）通信网络技术：通信网络用于传输控制信号和监测数据，实现供水设备的远程监控和控制。常见的通信网络包括有线网络和无线网络，如以太网、无线传感器网络等。1.2 机械电气自动化控制技术在供水设备领域的应用现状 机械电气自动化控制技术在供水设备领域的应用已经取得了显著的进展，以下是一些常见的应用现状：（1）水厂自动化控制：机械电气自动化控制技术通过传感器技术，实时监测和采集水源水质、水量等参数，并将数据传输给控制器进行分析和决策。（2）泵站自动化控制：机械电气自动化控制技术在泵站的应用也日益广泛，通过传感器技术，监测并采集泵站的各种参数，如水位、流量和压力等，以满足实际供水需求。（3）智能供水管网：机械电气自动化控制技术在智能供水管网的应用能够实现对管网的远程监测、调节和管理。系统可以自动生成运行报告、警报和巡检记录，为设备的维护提供便利。（4）远程监控与维护：机械电气自动化控制技术通过网络连接，监测和采集设备的运行状态和参数，例中国科技期刊数据库 工业 A 179 如温度、振动和电流等。运维人员可以远程访问设备的监控界面，实时了解设备的工作情况，开展防护性工作。总结起来，机械电气自动化控制技术在供水设备领域的应用为供水系统的运行和管理带来了巨大的便利和效益。随着技术的不断进步和创新，机械电气自动化控制技术在供水设备中的应用前景将更加广阔。2 供水设备电气自动化控制技术的应用优势 2.1 能在恶劣环境中工作 诸多供水设备能够在恶劣环境中正常运行，并且其还会对周围环境的温湿度产生一定的影响。当工作人员在这种环境中待的时间过长，承担的工作量过大，则会对他们的身体产生一定的影响，同时也会使其负面情绪高涨。然而，借助电气自动化控制技术，能够有效解决这类问题。当面临恶劣环境时，人工无法达到的操作，则可通过使用供水设备自动化控制技术来完成。这不仅能够使工作效率提高，还能使工作人员的身心健康得到保护，还能降低人力物力资源的消耗。电气自动化控制技术广泛使用，使得供水设备的工作效率得到大幅提升，同时还进一步保证工作质量的高标准。电气自动化技术在供水领域的应用，为企业带来了诸多便利，同时还最大程度上降低了失误率。2.2 能提供供水工作的效率和效果 现阶段，伴随着科学技术的不断进步，电气自动化控制技术在城市供水领域已经展现出了更大的优越性3。在给排水过程中，利用现代给排水装置的电力自动控制，能够有效地进行给排水工作，从而有效地降低意外现象的出现。一个典型的例子是节水灌溉中的供水设备自动化控制系统，其总体结构如下图所示（见图 1）。图 1 节水灌溉供水设备自动化控制系统结构图 图 1 展示了一个电气自动化控制系统的结构。该自动化控制系统在供水领域的应用中，包括一个专门的控制中心，用于指导和发布指令，以有效地管理整个系统的运行。通过对水泵、加压泵、电磁阀等设备进行自动化控制，系统能够满足不同的供水需求，并确保供水系统的稳定运行。自动化控制技术为该系统提供了精确的操作记录和全面的数据信息，使工作人员能够准确评估供水情况，并及时采取必要的调整和措施。这种电气自动化控制系统的设置与操作，使供水装置可以比较智慧型、高效率地运行。经过集中控制与检测，人员能够及时掌握供水装置的工作情况，适时改变运行指令以适应现场需要。这样的控制系统可以大大提高供电质量、减少人为错误，并确保供水设备在不同的工作环境和需求下能够稳定可靠地工作。2.3 具有一定的自我保护作用 在电气自动化控制技术中，自我保护功能的存在对于供水设备的损害有着重要的作用。这些自我保护功能是通过在控制系统中设置多个保护装置和安全措施来实现的。这些保护措施可以包括自动停机、报警系统的激活、自动调整工作参数等，以保护设备免受进一步的损坏,及时地将故障或异常信息反馈给工作人员，帮助工作人员迅速了解问题，并采取针对性地解决措施。这种实时反馈和迅速响应可以大大减少供水设备的停机时间，并最大程度地确保供水设备的正常工作。通过自我保护功能，电气自动化控制技术可以提高供水设备的可靠性和稳定性，减少设备损坏和故障对供水工作的影响。2.4 能够实现快速的远程传播 供水设备的电气自动化控制技术具备快速的远程传播能力，这对于供水系统的高效运行和管理能够起到至关重要的作用。首先，电气自动化控制技术通过网络连接实现设备间的远程通信与传输。无论是有线网络还是无线网络，都可以用于连接分布在不同地点的供水设备，并提供数据传输和监控功能。这为运维人员提供了便利，使工作人员能够随时随地对供水设备进行监控、操作和故障排除。在供水设备工作过程中，基于云存储和计算的平台，可以集成多个供水设备的数据和操作，并提供远程访问和控制功能。运维人员可以借助云平台，通过网络连接登录到远程服务器，实现对供水设备的远程操作和监测。此外，自动化控制系统还能对供水设备的各项数据进行远程监控。借助远程监控能够实现控制过程中的信号传输。这对于相关工作中国科技期刊数据库 工业 A 180 人员而言，能够实现远距离的监测，对各个供水场所的实际情况进行全面掌握。3 供水设备电气自动化控制技术的设计原理 3.1 集中处理 集中处理是一种供水设备电气自动化控制技术设计原理，旨在简化和集中供水设备的控制和监测过程。该原理将多个供水设备连接到一个集中控制系统，实现对整个供水系统的一体化管理。集中处理原理可以集成多个供水设备的控制功能，通过一个统一的控制中心来进行操作和监测。这样，运维人员不再需要分别去控制每个设备，而是通过一个界面或面板来实现对整个供水系统的控制和监视，简化操作的复杂性，提高实际的工作效率。不同的供水设备可能具有不同的工作要求和控制方式，因此需要在设计阶段充分考虑这些因素，以确保集中处理的设计方案能够满足实际的应用需求。3.2 总体监测 总体监控的方式和常规监控方式有所不同，它是从宏观和综合的视角考虑，通过系统了解供水设施的工作现场，通过处理器完成对供水设施的全部智能化管理，从而有效完成数据的搜集和处理，确保供水设备高效地完成供水工作。总体监测能够以全局的眼光监测供水设备的运行状况。相比传统的局部监测方法，总体监测能够对供水系统的各个部分进行整体调度和协同工作。然而，总体监测也存在一些不足之处。第一，实施总体监测需要增加设备的投资和运维成本。需要部署大量的传感器、数据传输装置和处理器等设备，并建立相应的网络和服务器以支持数据的传输和处理。这些设备的购买、安装和维护都需要一定的资金和人力资源；第二，总体监测技术的引入需要运维人员具备相应的专业知识和技能。运维人员需要熟悉总体监测系统的操作和维护，以及数据分析和故障处理等方面的技术要求，进一步提升电气自动化控制技术在供水工作中的应用效果。3.3 远程控制 远程控制技术的理念是通过远距离监控供水设备的具体工作情况，通过输入和输出信号来帮助工作人员获取详尽的供水信息4。远程控制技术能够实现供水设备的远程监测和操作。通过远程传输和通信技术，运维人员可以实时地获取供水设备的工作状态、用水量、水质等关键参数信息。远程控制技术还能够实现供水设备的快速故障诊断和报警。通过远程监测和分析，运维人员可以及时发现供水设备的异常情况，并通过报警系统将信息传输到操作人员。远程控制主要依赖于传输电缆进行实现，这种材料的应用相对简单，因此在远程控制技术下，供水设备电气自动化控制系统对数据的搜集和处理相对简单易行。然而，远程控制技术也有一定的局限性。一方面，该技术特征尚未完善，很难从实际工作过程中清晰反映出来；另一方面，对于一些复杂的供水设备，远程控制技术可能无法满足实时监测和操作的需求。因此当数据传输量较大时，传输速度可能会受到影响。在实际应用中，为了改进远程控制技术，可以采取一系列的措施。第一，加强网络安全的防护机制，采用密码学、防火墙等技术手段，确保供水系统的安全性；第二，引入先进的人工智能和大数据分析技术，提高远程监测和操作的智能化水平。4 结语 随着科技的不断进步，机械电气自动化控制技术在供水设备领域将迎来更广泛的应用。通过引入传感器、执行器和控制器等设备，供水系统可以实现实时监测和智能化控制，从而提高供水设备的运行效率和稳定性。同时，该技术的应用还可以优化供水管网的分配，减少能源消耗，推动供水系统的可持续发展。然而，供水设备机械电气自动化控制技术面临一些挑战，包括安全性与可靠性问题、技术标准与规范的制定以及新兴技术对供水设备控制的影响等。为了克服这些挑战，需要加强研究和创新，制定相应的标准和规范，并积极探索与人工智能、大数据和物联网等新兴技术的融合应用。总之，供水设备机械电气自动化控制技术的发展为改善供水系统的管理和运行提供了新的可能性。通过不断深化研究和推动技术的应用，我们能够实现供水设备的智能化、高效化和可持续化，为人民提供更可靠、安全和优质的供水服务，促进社会经济的可持续发展。参考文献 中国科技期刊数据库 工业 A 181 1曹春宜.电气技术在机械设备自动化中的应用评机械电气控制及自动化J.铸造,2021(1):32.2王飞.供水设备机械电气自动化人工智能控制技术研究J.中国科技期刊数据库工业 A,2022(8):4.3李晓雷.面向山西大水网供水工程自动化系统开发研究D.太原:太原理工大学,2023.4张静.供水设备机械电气自动化控制技术J.幸福生活指南,2019(1):32.