海水淡化故障判断专家系统研究

廖琦琛　毛　加　孙欢挺（中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江　杭州　310014）

海水淡化故障判断专家系统研究

廖琦琛毛加孙欢挺
（中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江杭州310014）

伴随水资源危机的不断加剧，海水淡化技术得到快速发展。其中，反渗透技术应用最为广泛，促成了海水淡化故障判断系统的形成，实现了工程诊断智能化，确保海水淡化系统稳定运行。

海水淡化；故障判断；系统研究

水乃生命之源。水资源是人类生存、进步、发展的根本。随着世界水资源危机的不断加剧，海水淡化技术得到了迅猛而快速发展。70年代以来，更多的沿海国家由于水资源匮乏而加快了海水淡化的产业化进程。中国就是继美、法、日等国之后研究和开发海水淡化先进技术的国家之一。在我国海水淡化技术已被作为解决沿海地区和海岛淡水资源短缺问题的重要战略。从海水淡化所采用的方法看，反渗透和低温多效蒸馏是海水淡化工程中应用最多的方法。当反渗透法以设备简单、易于维护和设备模块化等优点迅速占领市场后，其发生故障的可能性也在增大。要实现对机组的故障判断与处理、系统的优化调度等功能，就需要对整个工程实施更加全面的监测、管理，因此，采用参数采集、数据分析、故障判断等先进技术，搭建故障判断系统，是提高系统运行可靠性的有效有段。

1　反渗透海水淡化故障判断系统的组成

判断是分析、研究、解决问题的首要关口。故障判断是以故障发生的特点，比如电机温度、管道压力、产品水电导等数据作为故障判断数据输入，通过实时采样反渗透海水淡化流程中的各个运行参数，来确认故障发生与否。当某一系统单元发生故障，计算机能够快速找到原因，并及时采取措施，并报警提示操作人员。反渗透海水淡化故障判断系统主要由数据库、故障特征库、分析软件、学习系统以及人机交互界面等组成。（1）故障特征库：存放反渗透海水淡化系统非正常运行的特征值，以及各参数之间的逻辑关系。（2）数据库：存放各种运行设定值和运行过程中的数据采样值，能够反映系统运行的各种特征。（3）分析软件：基于故障特征库的特征值和数据库中的采样值，按照一定的逻辑运算规则，可智能判断故障原因和解决方案。（4）学习系统：根据以往故障出现及解决方案，修正特征库和分析软件判定方式，使得逻辑判断准确率不断提高。（5）人机交互界面：通过计算机外部设备进行信息输入，完成数据交换、软件升级、系统分析等交互功能。

2　故障判断子系统

故障判断子系统是故障判断系统的核心部分。它主要由趋势预测、故障源辨识、分析推理和命令执行四部分构成。前一部分和后一部分为输入和输出关系，相互协作共同完成诊断任务。（1）趋势预测：反渗透组件、高压系统、能量回收系统是反渗透海水淡化系统的三大主要部件。一旦运行出现异常，整个系统的产水质量和产量，以及能耗均会发生连锁反应。在对系统异常作出判断之前，首先要根据经验数据总结出的回归公式，并分析异常运行参数的差异大小，与理论值进行对比分析，对系统运行趋势作出预测。（2）故障源辨识：海水淡化系统通过传感器采集的信号绝大部分与故障无直接联系，需逐步对这些信号和参数进行分析，才能得到故障源特征值，发现故障源。故障源辨识是故障判断系统最为重要的组成部分，从成千上万的错综复杂的数据中搜索到故障根源，是本系统成功运行的关键。（3）分析推理：该功能是本系统核心部分，通过趋势预测和故障源辨识，并对收集的特征值与数据库中数据进行比对，以搜寻最匹配的特征对象，锁定故障原因并获取解决方案。（4）命令执行：分析推理成功后，本系统会给出准确的故障报告和处理方案，并通过PLC系统采取运行措施，并输出执行结果。综上分析，建立反渗透海水淡化故障判断子系统的数据库，根据数据库的数据进行推理分析，以获得准确的判断结果。在自动演算的基础上，有必要通过人机界面，实时进行人工干预，以补充其逻辑运算的盲点，提高判断的准确性。

3　学习子系统

学习子系统主要通过两种方式来对数据中的数据进行补充和完善：（1）自动采样分析运行数据及故障异常数据变化值，搜寻故障特征值，不断对数据库中故障特征值进行更新。更新的数据一般有以下几种：故障特征值，即特有故障所反映的特征数据、指向位置；发生原因，判断故障发生最有可能的直接因素和间接因素；解决方案，故障后系统执行方案，以及排除故障建议方案；数据保存，对本次故障的一系列数据进行分类保存，形成新的计算参数集和判断依据。通过该方式，系统可自主提高故障判断能力和准确率。（2）通过人机交互界面对数据库中的数据进行调整和完善，特别是在机组有人为调整及设备更新，外界条件重大变化等情况下，要人为补充或添加故障特征及计算规则。甚至要重新改写算法，以满足系统调整或更新的需要。海水淡化故障判断专家系统作为一项现代化的应用管理程序，只有将知识性、智能性、互动性充分结合起来，才能最大地发挥判断能力，给予海水淡化机组最快、最好的故障干预体验。

结语

通过设立海水淡化故障判断专家系统，形成集中监控、优化调度、故障诊断于一体的远程监控系统，可以实现工程运行的智能化，通过对故障的快速诊断及反应，确保海水淡化系统运行更加安全、稳定和高效。这位海水淡化系统的智能“医生”，作为活化工艺的重要组成部分之一，将对持续推进海水利用事业，起到不可忽视的作用。

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