數(shù)字孿生和AI人工智能，是當(dāng)前制造業(yè)的熱門話題，也是智能制造的未來趨勢(shì)。那數(shù)字孿生能夠給工業(yè)帶來什么作用呢?工業(yè)AI如何落地呢？在AI的加持下，數(shù)字孿生是否將發(fā)揮更大作用呢？

數(shù)字孿生技術(shù)的主要和推動(dòng)者，西門子以一個(gè)實(shí)際應(yīng)用案例很好地詮釋了數(shù)字孿生+AI給工業(yè)領(lǐng)域帶來的革命性變化，這就是西門子面向智慧水務(wù)推出的數(shù)字化泵站系統(tǒng)DPS。

傳統(tǒng)泵站面臨節(jié)能和運(yùn)維可靠性兩大難題

從原水到入戶的自來水，水廠承擔(dān)著搬運(yùn)和凈化處理的重任。而泵站作為水廠的“心臟”，其穩(wěn)定運(yùn)行則是供水系統(tǒng)高效運(yùn)作的重要保障。

通常水廠的泵站有多臺(tái)水泵，在用水的不同時(shí)段，水廠會(huì)按既定的分段調(diào)度方案用不同的水泵組合來滿足不同的供水需求。在傳統(tǒng)的調(diào)度方案里，水廠無法適應(yīng)大幅變化的供水需求，不能及時(shí)適應(yīng)實(shí)際情況的變動(dòng)，而且作為水廠電力消耗的主要設(shè)備，水泵的調(diào)節(jié)都依賴管控人員的人工經(jīng)驗(yàn)，不能做到***優(yōu)化調(diào)節(jié)，不能保證水泵的高效率運(yùn)行導(dǎo)致的高能耗成本。

除此之外，早期水廠囿于傳統(tǒng)的定期保養(yǎng)和維護(hù)方式，基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)水平不高，泵組缺乏預(yù)測(cè)性維護(hù)技術(shù)，缺少數(shù)字化的設(shè)備管理，運(yùn)維效率低下，由此引發(fā)的水泵宕機(jī)和損壞，會(huì)給水廠帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失和供水安全隱患。而且，泵站操作工人常年在高噪音環(huán)境中工作，會(huì)影響人體健康，付出高昂的人工成本。

因此，泵組的節(jié)能優(yōu)化和健康運(yùn)維成為了傳統(tǒng)泵站當(dāng)前面臨的兩大難題，亟需采用新的技術(shù)來解決。

附圖電路中，時(shí)基電路555接成無穩(wěn)態(tài)電路，3腳輸出頻率為20KHz、占空比為1：1的方波。3腳為高電平時(shí)，C4被充電；低電平時(shí)，C3被充電。由于VD1、VD2的存在，C3、C4在電路中只充電不放電，充電最大值為EC，將B端接地，在A、C兩端就得到+/-EC的雙電源。本電路輸出電流超過50mA。
 
     下面再介紹幾種單電源變雙電源電路
     圖1是轉(zhuǎn)換電路。其缺點(diǎn)是R1、R2選擇的阻值小時(shí)，電路自身消耗功率大：阻值較大時(shí)帶負(fù)載能力又太弱。這種電路實(shí)用性不強(qiáng)。
 

    將圖1中兩個(gè)電阻換為兩個(gè)大電容就成了圖2所示的電路。這種電路功耗降為零，適用于正負(fù)電源的負(fù)載相等或近似相等的情況。
 

     圖3電路是在圖l基礎(chǔ)上增加兩個(gè)三極管，加強(qiáng)了電路的帶負(fù)載能力，其輸出電流的大小取決于BG1和BG2的最大集電極電流ICM。通過反饋回路可使兩路負(fù)載不相同時(shí)也能保持正負(fù)電源基本對(duì)稱。例如由負(fù)載不等引起Ub下降時(shí)，由于Ua不變(R1，R2分壓供給一恒定Ua)，使BGl導(dǎo)通，BG2截止，使 RL2流過一部分BGl的電流，進(jìn)而導(dǎo)致Ub上升。當(dāng)RL1、RL2相等時(shí)BG1、BG2均處于截止?fàn)顟B(tài)。R1和R2可取得較大。
 

    圖4的電路又對(duì)圖3電路進(jìn)行了改進(jìn)。增加的兩個(gè)偏置二極管使二個(gè)三極管偏離了死區(qū)，加強(qiáng)了反饋?zhàn)饔茫沟秒p電源有較好的對(duì)稱性和穩(wěn)定性。D1、D2也可用幾十至幾百歐的電阻代替。  
 
    圖5的電路比圖4的電路有更好的對(duì)稱性與穩(wěn)定性。它用一個(gè)穩(wěn)壓管和一個(gè)三極管代換了圖4中的R2，使反饋?zhàn)饔眠M(jìn)一步加強(qiáng)。
 

    圖6電路中，將運(yùn)放接成電壓跟隨器，輸出電流取決于運(yùn)放的負(fù)載能力。如需較大的輸出功率，可采用開環(huán)增益提高的功放集成塊，例如TDA2030等。這種電路簡單，但性能較前面電路都好。 
 

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