人工智能电气控制系统

技术领域

本发明涉及人工智能技术领域，具体为一种人工智能电气控制系统及控制方法。

背景技术

作为技术日益发展的今天，家庭、生活、工业生产几乎都涉及电气设备和相应的电气控制系统。而对电气控制系统，目前参见的控制方法包括：自适应控制、人工神经网络控制、模糊控制等。其中，最基本的、应用最广泛的是单回路的PID控制器。由比例(P)、积分(I)和微分(D)单元构成的PID控制器结构简单，并且能够在运行条件变化范围较大时，保持较好的鲁棒性。但目前的电气控制系统多是基于实时的电气状态进行控制，并不能针对未来一阶段的情况，或者长期的变化趋势去控制。因此，人们希望能够提供更加智能的电气控制系统。

另外一方面，人工智能(英语：Artificial Intelligence，缩写为AI)亦称智械、机器智能，指由人制造出来的机器所表现出来的智能。通常人工智能是指通过普通计算机程序来呈现人类智能的技术。该词也指出研究这样的智能系统是否能够实现，以及如何实现。人工智能于一般教材中的定义领域是“智能主体(intelligent agent)的研究与设计”，智能主体指一个可以观察周遭环境并作出行动以达致目标的系统。约翰·麦卡锡于1955年的定义是“制造智能机器的科学与工程”。安德里亚斯·卡普兰(Andreas Kaplan)和迈克尔·海恩莱因(Michael Haenlein)将人工智能定义为“系统正确解释外部数据，从这些数据中学习，并利用这些知识通过灵活适应实现特定目标和任务的能力”。人工智能的研究是高度技术性和专业的，各分支领域都是深入且各不相通的，因而涉及范围极广。AI的核心问题包括建构能够跟人类似甚至超卓的推理、知识、规划、学习、交流、感知、移物、使用工具和操控机械的能力等。当前有大量的工具应用了人工智能，其中包括搜索和数学优化、逻辑推演。而基于仿生学、认知心理学，以及基于概率论和经济学的算法等等也在逐步探索当中。思维来源于大脑，而思维控制行为，行为需要意志去实现，而思维又是对所有数据采集的整理，相当于数据库，所以人工智能最后会演变为机器替换人类。

专利CN209149155U公开一种电力巡检机器人电气控制系统，包括工控机和底层控制单元，所述底层控制单元包括嵌入式主控板以及受控于嵌入式主控板的受控单元，所述受控单元包括用于驱动伺服电机的伺服驱动器、车身灯光、锂电池、防撞条、用于控制超声波探针的超声波模块、急停开关、遥控器、GPS接收机以及无线充电模块；所述嵌入式主控板通过CAN总线通信方式与伺服驱动器连接；所述嵌入式主控板通过IO驱动达林顿管再驱动继电器输出控制机器人车身灯光控制及无线充电模块使能；所述嵌入式主控板通过IO光耦隔离输入检测防撞条以及急停开关状态从而进行停车控制；所述嵌入式主控板通过串口RS232与GPS接收机连接，并采集GPS定位数据进行数据处理；所述嵌入式主控板通过串口RS232与遥控器连接，接收遥控器数据进行解析实现遥控器控制机器人；所述嵌入式主控板通过串口TTL与超声波模块连接用于检测障碍物进行避障功能所述嵌入式主控板通过串口485与锂电池连接，以采集锂电池的状态数据。本新型通过嵌入式主控板集成底层控制所需通信接口，采用汽车常用CAN总线、工业串口RS232、RS485、TTL，IO输出采用达林顿管驱动继电器，IO输入采用光耦隔离保护元器件，嵌入式主板还预留IO口、串口可扩展性高。采用稳定的通信方式，系统简单、稳定、可靠，适合商业推广。本实用新型通过嵌入式主控板、工控机、交换机、N VR四个主要核心部件，把每个子系统组成一个完成的电力巡检机器人整个电气控制系统，系统构架简单、扩展性强、可靠适合电力巡检机器人在智能变电站设备区域长时间稳定运行。

专利CN209699111U公开了一种无人环卫机器人电气控制系统，包括：嵌入式主控板；前转接板，接收嵌入式主控板发送的控制信号，并将控制信号下发至第一受控单元；后转接板，接收嵌入式主控板发送的控制信号，并将控制信号下发至第二受控单元；所述第二受控单元包括用于控制第三受控单元的清扫控制器。本实用新型通过嵌入式主控板、前转接板、后转接板、清扫控制板，将无人环卫机器人车身功能、底盘功能和清扫功能集成，由嵌入式主控板统一控制。前转接板、后转接板和清扫控制板可扩展性很强，因此可根据客户不同需求在环卫机器人车身、底盘扩展其他功能模块，扩展功能模块无需额外更改转接板到嵌入式主控板连接线，大大提高环卫机器人的服务功能；该本实用新型通过嵌入式主控板、前转接板、后转接板、清扫控制板，将无人环卫机器人车身功能、底盘功能和清扫功能集成，由嵌入式主控板统一控制。前转接板、后转接板和清扫控制板可扩展性很强，因此可根据客户不同需求在环卫机器人车身、底盘扩展其他功能模块，扩展功能模块无需额外更改转接板到嵌入式主控板连接线，大大提高环卫机器人的服务功能。同时本系统整体框架简单、转接板采用汽车专用接口稳定可靠、成本廉价，适合推广。本实用新型既能满足无人环卫机器人全天候不间断运行保障，也能满足自主导航清扫及监控功能。

专利CN 110320796A公开了一种基于PID控制器的电气控制方法、装置、设备及计算机可读存储介质，包括：构建PID控制器参数整定问题的目标函数，其中，所述目标函数的待定参数包括N个单维变量；对所述N个单维变量进行离散化后，根据强化学习算法，采用N个代理分别对所述N个单维变量进行学习，确定所述N个单维变量的目标值；根据所述N个单维变量的目标值，确定所述目标函数的最优值，完成所述PID控制器的参数整定；利用完成参数整定后的PID控制器，对电气控制系统中的控制对象进行控制。本发明所提供的方法、装置、设备及计算机可读存储介质，提高了PID控制器参数优化效率、收敛速度以及PID控制器的控制性能。本发明所提供的基于PID控制器的电气控制方法，采用强化学习算法对PID控制器参数进行整定后，利用完成参数整定后的PID控制器对电气控制系统中的控制对象进行控制。所述电气控制系统由PID控制器与被控制电气系统组成。其中，采用强化学习算法对PID控制器进行参数整定时，首先对PID控制器的参数整定问题的目标函数中的N个单维变量进行离散化。然后，根据强化学习算法，采用N个代理分别对离散化后的N个单维变量进行学习，确定所述N个单位变量的目标值，从而确定所述目标函数的最优值，完成所述PID控制器的参数整定。本发明所提供的方法，基于强化学习算法对PID控制器的参数进行整定，并不依赖于种群，而是采用″反复试错″的思想，通过代理与未知环境的相互作用完成参数的整定，当未知环境变化即被控制系统动态时变时，强化学习算法可以在线优化PID控制器参数，对系统实行跟踪控制。本发明提高了PID控制器参数优化效率、收敛速度以及PID控制器的控制性能，同时便于实现，具有实用性；且强化学习算法具有一定的随机性，能够跳出局部最优。

专利CN207867264U公开了一种服务器电气控制系统，通过三个主部件的集线板，将服务机器人的头部功能、身体功能和底盘功能集成归类，由主控板同一控制；集线板的可扩展性很强，因此可根据实际服务需要，在服务机器人的头部、身体或底盘扩展其他功能模块。扩展后通过集线板与主控板通信连接，无需额外更改控制板的主控程序以及各集线板其他的连接关系。同时由于集线板的集成功能扩展方便，头部、身体和底盘之间的功能模块可以根据服务需要随便调换，提高了服务机器人的服务能力。同时本系统机构简单，稳定可靠、成本低廉，适合商业推广。本实用新型公开了一种服务机器人电气控制系统，包括主控板、头部集线板、身体集线板和底盘集线板，主控板主控三个集线板的向下信号。三个集线板的具有可扩展性，分别集成连接多种功能模块。优点在于，通过三个主部件的集线板，将服务机器人的头部功能、身体功能和底盘功能集成归类，由主控板同一控制。集线板的可扩展性很强，因此可根据实际服务需要，在服务机器人的头部、身体或底盘扩展其他功能模块。扩展后通过集线板与主控板通信连接，无需额外更改控制板的主控程序以及各集线板其他的连接关系。

可见，目前，市面上的电气控制系统以下缺陷：

1.现今的电气控制系统多是利用简单的控制系统进行控制，该控制系统要么直接由操作人员根据实际情况进行人工控制，要么设置简单的过流、过载控制器，这显然不利于对电气系统的控制，或者控制不精准；

2.现今，虽然出现了人工智能技术，并且人工智能技术也已经在不少方面进行了相应的技术应用的，但是现今，并没有在电气控制方面的应用，特别是基于具体的情况进行应用；

3.在游泳池的电气控制方面，一方面，要么对水池的水清洁度、温度控制不合适，要么不能够很好的适应天气、适应泳池的游泳人员的周期性的变化。

面对上述技术问题，人们希望提供一种人工智能电气控制系统的技术手段，其可以更好的适应实时环境和使用情况，并节能的而且更加智能的泳池水控制系统的技术方案。但到目前为止，现有技术中并无有效办法解决上述技术难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于小区景观水池的喷泉的人工智能电气控制系统及控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种人工智能电气控制系统，包括AI控制系统、游泳池系统、运行显示系统、网络通信模块和报警系统；

其中：所述游泳池系统包括游泳池、过滤水舱、电气设备、电气传感系统；所述电气设备包括循环水泵和注水控制阀，所述循环水泵和所述AI控制系统数据通信连接；游泳池底部设置有排水口，所述排水口连接有排水管系，所述排水管系连接至循环水泵，所述循环水泵连接至所述过滤水舱，同时自来水管也通过注水控制阀连接至过滤水舱进水口，所述过滤水舱的出水口通过水管连接至所述游泳池；

所述电气传感系统包括水温传感器、洁度传感器、水深传感器；所述水温传感器和洁度传感器设于游泳池，分别用于测量游泳池水温和水清洁度；所述水深传感器用于测量所述游泳池的水深；

所述过滤水舱设有水温加入装置，所述水温加热装置用于对经过所述过滤水舱完成过滤后的水加热，并将加热后的水重新注入游泳池，同时，所述循环水泵、水温传感器、洁度传感器、水深传感器和所述水温加热装置数据通信连接；

其中，所述网络通信模块获取当前的气象环境和天气温度，并将气象环境和天气温度数据传输给所述AI控制系统，所述AI控制系统根据气象环境和天气温度计算出最佳适合水温，所述水温传感器检测出游泳池的实际水温，并控制所述水温加热装置对过滤水舱的水进行加热；所述AI控制系统采用人工智能算法，算出最佳的循环水泵循环水的速度和所述水温加热装置，以便尽快提高水温至合适人体游泳的温度；

所述洁度传感器检测所述游泳池的水清洁度，并将所述洁度传感器获取的水清洁度数据发送给所述AI控制系统，从而所述AI控制系统根据设定水清洁度要求，合理调整所述循环水泵的循环速度通过所述过滤水舱，以便获取满足水清洁度；

所述运行显示系统用于显示当前的游泳池的运行数据和所述电气传感系统的运行数据；

所述报警系统用于在所述AI控制系统检测的水质异常或者水温异常或水深异常时，所述报警系统进行报警。

优选的，所述游泳池底部均布设置有压力传感模块，所述压力传感模块和所述AI控制系统数据通信连接，所述AI控制系统根据所述压力传感模块发送的压力获取水底压力差异，形成等压线，所述AI控制系统根据等压线的形状进行模糊计算，分析出水底是否存在溺水人员，如果存在溺水人员，则进行发送给所述报警中心进行报警。

优选的，所述过滤水舱的底部设置于污水排出口，所述污水排出口连接有污水排出管，所述污水排出管设置有排污开闭阀，将经过过滤得到污水排入污水蓄污水仓，所述污水仓的污水用于游泳池周边的树木浇花和卫生间的冲洗。

优选的，所述运行显示系统显示有游泳水池的水深、水温、室外气温和清洁度数据，循环水泵的运行功率、运行时长，注水控制阀的开闭状态、排污开闭阀的开闭状态；当所述AI控制系统检测到所述电气传感系统获得的传感数据出现异常时，通过所述报警中心进行报警，同时所述运行显示系统能够显示所述报警信息和出现异常的传感设备、工作的电气设备。

优选的，所述的水深传感器设于所述水池边缘，所述AI控制系统根据设定的游泳人员信息，去设置游泳池水深，以满足不同的游泳人群的游泳需求。从而，可以减小设置不同水深区以适应不同身高人群的游泳需求，从而节省游泳池的占地面积，在需要减小水池的水深时，将水排至所述污水舱。

优选的，为了让游泳保证一个较为舒适的状态，因此，在天气温度比较低，所述设定的水温T

优选的，所述AI控制系统依据设定的水温T

优选的，所述循环水泵的运行功率还与游泳人员数量相关，在所述游泳池的上方设置有视频传感设备，所述视频传感设备能够依据获取的图像发送给所述AI控制系统，所述AI控制系统通过人工智能算法，自动获取游泳人员的数量，从而所述AI控制器调整循环水泵的功率，以输出一个合适的循环游泳池水的循环速度。

另外一方面，本申请还提供一种人工智能电气控制方法，包括人工智能电气控制系统，具体电气控制方法如下；

步骤S1，网络通信模块获取当前的气象环境和天气温度，并将气象环境和天气温度数据传输给所述AI控制系统，所述AI控制系统根据气象环境和天气温度计算出最佳适合水温；同时，所述AI控制系统根据游泳人员的需求，设定最佳的游泳水深；

步骤S2，所述水温加热装置对经过所述过滤水舱完成过滤后的水加热，并将加热后的水重新注入游泳池，同时，所述循环水泵、水温传感器、洁度传感器、水深传感器和所述水温加热装置数据通信连接，并将运行数据和传感数据发送给所述AI控制系统；

步骤S3，所述水温传感器检测出游泳池的实际水温，并控制所述水温加热装置对过滤水舱的水进行加热；所述AI控制系统采用人工智能算法，算出最佳的循环水泵循环水的速度和所述水温加热装置，以便尽快提高水温至合适人体游泳的温度；

步骤S4，所述洁度传感器检测所述游泳池的水清洁度，并将所述洁度传感器获取的水清洁度数据发送给所述AI控制系统，从而所述AI控制系统根据设定水清洁度要求，合理调整所述循环水泵的循环速度通过所述过滤水舱，以便获取满足水清洁度；

步骤S5，所述运行显示系统用于显示当前的游泳池的运行数据和所述电气传感系统的运行数据；

步骤S6，所述报警系统用于在所述AI控制系统检测的水质异常或者水温异常或水深异常时，所述报警系统进行报警。

优选的，所述游泳池底部均布设置有压力传感模块，所述压力传感模块和所述AI控制系统数据通信连接，所述AI控制系统根据所述压力传感模块发送的压力获取水底压力差异，形成等压线，所述AI控制系统根据等压线的形状进行模糊计算，分析出水底是否存在溺水人员，如果存在溺水人员，则进行发送给所述报警中心进行报警。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的人工智能电气控制系统，可以根据水底压力传感设备，对水底压力进行等压线分析，分析水底沉溺人员，从而进行有效的报警。

2.本发明的人工智能电气控制系统，根据游泳人员的数量，合理设置循环水泵的循环速度，从而实现省电的同时，保证水质清洁，为游泳人员提供安全性。

3.本发明的人工智能电气控制系统，通过对水底躺着的人体进行检测，从而及时发现游泳池中存在的潜在的溺水危险，并进行搜救和报警，提高游泳人员的安全性。

4.本发明的人工智能电气控制系统，对排出的污水进行处理，从而综合管理，更好的利用污水。

附图说明

图1为本发明人工智能电气控制系统的整体结构示意图；

图2为本发明人工智能电气控制系统的具体设备连接关系结构示意图。

图中：1、AI控制系统；2、游泳池系统；3、运行显示系统；4、网络通信模块；5、报警系统；6、游泳池；7、循环水泵；8、注水控制阀；9、过滤水舱；10、水温传感器；11、洁度传感器；12、水深传感器；13、水温加入装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

具体实施例一：

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种人工智能电气控制系统，包括AI控制系统1、游泳池系统2、运行显示系统3、网络通信模块4和报警系统5；

其中：所述游泳池系统2包括游泳池6、过滤水舱9、电气设备、电气传感系统；所述电气设备包括循环水泵7和注水控制阀8，所述循环水泵7和所述AI控制系统1数据通信连接；游泳池6底部设置有排水口，所述排水口连接有排水管系，所述排水管系连接至循环水泵7，所述循环水泵7连接至所述过滤水舱9，同时自来水管也通过注水控制阀8连接至过滤水舱9进水口，所述过滤水舱9的出水口通过水管连接至所述游泳池6；

所述电气传感系统包括水温传感器10、洁度传感器11、水深传感器12；所述水温传感器10和洁度传感器11设于游泳池6，分别用于测量游泳池水温和水清洁度；所述水深传感器12用于测量所述游泳池6的水深；

所述过滤水舱9设有水温加入装置13，所述水温加热装置13用于对经过所述过滤水舱9完成过滤后的水加热，并将加热后的水重新注入游泳池6，同时，所述循环水泵7、水温传感器10、洁度传感器11、水深传感器12和所述水温加热装置13数据通信连接；

其中，所述网络通信模块4获取当前的气象环境和天气温度，并将气象环境和天气温度数据传输给所述AI控制系统，所述AI控制系统根据气象环境和天气温度计算出最佳适合水温，所述水温传感器10检测出游泳池的实际水温，并控制所述水温加热装置13对过滤水舱9的水进行加热；所述AI控制系统采用人工智能算法，算出最佳的循环水泵7循环水的速度和所述水温加热装置13，以便尽快提高水温至合适人体游泳的温度；

所述洁度传感器11检测所述游泳池6的水清洁度，并将所述洁度传感器11获取的水清洁度数据发送给所述AI控制系统1，从而所述AI控制系统根据设定水清洁度要求，合理调整所述循环水泵的循环速度通过所述过滤水舱9，以便获取满足水清洁度；

所述运行显示系统用于显示当前的游泳池的运行数据和所述电气传感系统的运行数据；

所述报警系统5用于在所述AI控制系统1检测的水质异常或者水温异常或水深异常时，所述报警系统进行报警。

优选的，所述游泳池底部均布设置有压力传感模块，所述压力传感模块和所述AI控制系统数据通信连接，所述AI控制系统根据所述压力传感模块发送的压力获取水底压力差异，形成等压线，所述AI控制系统根据等压线的形状进行模糊计算，分析出水底是否存在溺水人员，如果存在溺水人员，则进行发送给所述报警中心进行报警。

优选的，所述过滤水舱的底部设置于污水排出口，所述污水排出口连接有污水排出管，所述污水排出管设置有排污开闭阀，将经过过滤得到污水排入污水蓄污水仓，所述污水仓的污水用于游泳池周边的树木浇花和卫生间的冲洗。

优选的，所述运行显示系统显示有游泳水池的水深、水温、室外气温和清洁度数据，循环水泵7的运行功率、运行时长，注水控制阀8的开闭状态、排污开闭阀的开闭状态；当所述AI控制系统检测到所述电气传感系统获得的传感数据出现异常时，通过所述报警中心进行报警，同时所述运行显示系统能够显示所述报警信息和出现异常的传感设备、工作的电气设备。

优选的，所述的水深传感器设于所述水池边缘，所述AI控制系统根据设定的游泳人员信息，去设置游泳池水深，以满足不同的游泳人群的游泳需求。从而，可以减小设置不同水深区以适应不同身高人群的游泳需求，从而节省游泳池的占地面积，在需要减小水池的水深时，将水排至所述污水舱。

优选的，为了让游泳保证一个较为舒适的状态，因此，在天气温度比较低，所述设定的水温T

优选的，所述AI控制系统依据设定的水温T

优选的，所述循环水泵的运行功率还与游泳人员数量相关，在所述游泳池6的上方设置有视频传感设备，所述视频传感设备能够依据获取的图像发送给所述AI控制系统，所述AI控制系统通过人工智能算法，自动获取游泳人员的数量，从而所述AI控制器调整循环水泵的功率，以输出一个合适的循环泳池水的循环速度。

具体实施例二：

另外一方面，本申请还提供一种人工智能电气控制方法，包括人工智能电气控制系统，具体电气控制方法如下；

步骤S1，网络通信模块4获取当前的气象环境和天气温度，并将气象环境和天气温度数据传输给所述AI控制系统，所述AI控制系统根据气象环境和天气温度计算出最佳适合水温；同时，所述AI控制系统根据游泳人员的需求，设定最佳的游泳水深；

步骤S2，所述水温加热装置13对经过所述过滤水舱9完成过滤后的水加热，并将加热后的水重新注入游泳池6，同时，所述循环水泵7、水温传感器10、洁度传感器11、水深传感器12和所述水温加热装置13数据通信连接，并将运行数据和传感数据发送给所述AI控制系统；

步骤S3，所述水温传感器10检测出游泳池的实际水温，并控制所述水温加热装置13对过滤水舱9的水进行加热；所述AI控制系统采用人工智能算法，算出最佳的循环水泵7循环水的速度和所述水温加热装置13，以便尽快提高水温至合适人体游泳的温度；

步骤S4，所述洁度传感器11检测所述游泳池6的水清洁度，并将所述洁度传感器11获取的水清洁度数据发送给所述AI控制系统1，从而所述AI控制系统根据设定水清洁度要求，合理调整所述循环水泵的循环速度通过所述过滤水舱9，以便获取满足水清洁度；

步骤S5，所述运行显示系统用于显示当前的游泳池的运行数据和所述电气传感系统的运行数据；

步骤S6，所述报警系统5用于在所述AI控制系统1检测的水质异常或者水温异常或水深异常时，所述报警系统进行报警。

优选的，所述游泳池底部均布设置有压力传感模块，所述压力传感模块和所述AI控制系统数据通信连接，所述AI控制系统根据所述压力传感模块发送的压力获取水底压力差异，形成等压线，所述AI控制系统根据等压线的形状进行模糊计算，分析出水底是否存在溺水人员，如果存在溺水人员，则进行发送给所述报警中心进行报警。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语″包括″、″包含″或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。