基于信息技術(shù)的無線電能傳輸系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計

河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院 李 亮

隨著信息技術(shù)持續(xù)升級，在各行各業(yè)普遍應(yīng)用態(tài)勢愈加顯著。其中，無線電能傳輸系統(tǒng)作為電能傳輸?shù)暮诵南到y(tǒng)，亦可利用信息技術(shù)之中的大數(shù)據(jù)技術(shù)輔助參數(shù)采集、人工智能技術(shù)助力參數(shù)調(diào)整，以及借助區(qū)塊鏈技術(shù)保障數(shù)據(jù)安全存儲，實現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計。有鑒于此，本文立足信息技術(shù)，尋求信息技術(shù)嵌入無線電能傳輸系統(tǒng)中的設(shè)計理路，期冀為無線電能傳輸系統(tǒng)提質(zhì)增效提供理論借鑒。

近年以來，伴隨電子應(yīng)用材料及電子器件的迭代交替，傳統(tǒng)電纜傳輸已然難以滿足現(xiàn)實需求。這一背景下，無線電能傳輸成為主流電能傳輸方式。無線電能傳輸技術(shù)（WPT）的核心原理即是利用電磁共振、電磁感應(yīng)以及微波實現(xiàn)電能傳輸，有效克服傳統(tǒng)電能傳輸損耗以及因線路老化而存在的潛在火災(zāi)風(fēng)險。依據(jù)無線電能傳輸原理差異，當(dāng)前無線電能傳輸系統(tǒng)主要是以遠(yuǎn)場輻射、磁共振耦合為主。其中，磁共振耦合傳輸系統(tǒng)憑借超遠(yuǎn)傳送距離具有廣泛發(fā)展前景，也是電能無線傳送未來發(fā)展的主要方向。值得注意的是，現(xiàn)代信息技術(shù)在精準(zhǔn)控制、動態(tài)管理方面具有顯著優(yōu)勢，可應(yīng)用于無線電能傳輸系統(tǒng)，提升工作效率。有鑒于此，筆者基于現(xiàn)代信息技術(shù)，進行無線電能傳輸系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計。

1 信息技術(shù)在無線電能傳輸系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)勢

梳理無線電能傳輸（WPT）系統(tǒng)的工作流程，信息技術(shù)需對運行頻率、開關(guān)管的占空比以及死區(qū)時間等參數(shù)進行調(diào)整，進一步對電流、電壓等參數(shù)進行全面采集，由此提升傳輸效率。在現(xiàn)代諸多信息技術(shù)種類之中，區(qū)塊鏈、人工智能以及大數(shù)據(jù)等技術(shù)可為無線電能傳輸系統(tǒng)優(yōu)化有效賦能。

1.1 大數(shù)據(jù)輔助參數(shù)采集

學(xué)術(shù)界在大數(shù)據(jù)概念界定中尚未具有統(tǒng)一認(rèn)知。頗受學(xué)術(shù)人員認(rèn)可的概念，即是Gartner和麥肯錫的大數(shù)據(jù)定義。Gartner作為全球領(lǐng)先的大數(shù)據(jù)研究機構(gòu)，認(rèn)為大數(shù)據(jù)即是以全維度、高敏捷的處理技術(shù)為基礎(chǔ)，對基數(shù)廣泛、類型多元、快速增長的數(shù)據(jù)資產(chǎn)實施處理，繼而推動大數(shù)據(jù)系統(tǒng)實現(xiàn)計算流程優(yōu)化與洞察分析，最后提供決策參考。麥肯錫全球研究所對于大數(shù)據(jù)的概念界定，即是在存儲、分析、管理、處理數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)遠(yuǎn)超傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理工具的工作效率。并且，大數(shù)據(jù)系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)規(guī)模較大、流通速率較快、數(shù)據(jù)類型多元、價值密度偏低等特征。以Gartner研究機構(gòu)和麥肯錫全球研究所對于大數(shù)據(jù)的概念界定來看，大數(shù)據(jù)本質(zhì)即是通過數(shù)據(jù)分析處理，獲取最佳決策。一般而言，大數(shù)據(jù)技術(shù)框架包括數(shù)據(jù)源層、計算方法層、數(shù)據(jù)分析層、數(shù)據(jù)應(yīng)用層，詳細(xì)框架見圖1。

圖1 大數(shù)據(jù)技術(shù)框架

1.2 人工智能助力參數(shù)調(diào)整

所謂人工智能即是新時期結(jié)合理論、技術(shù)以及應(yīng)用系統(tǒng)衍生的一種新型技術(shù)科學(xué)。按照智能作用順序可將人工智能劃分為計算智能、感知智能、認(rèn)知智能三個不同階段。其中計算智能即是通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法分析數(shù)據(jù)；感知智能即是機器分析視覺、語音、語言，繼而針對信息做出判斷；最后的認(rèn)知智能即是機器類人思考，繼而采取行動性措施。所謂大數(shù)據(jù)技術(shù)即是通過數(shù)據(jù)軟件捕捉類型數(shù)據(jù)集合，繼而進行數(shù)據(jù)管理以及綜合處理，進一步應(yīng)用展示數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)價值集合。人工智能主要包括以下內(nèi)容，即是流處理、并行化、摘要索引、數(shù)據(jù)可視化。伴隨人工智能技術(shù)的縱深發(fā)展，民眾在日常工作、生活、研究中開始廣泛應(yīng)用人工智能技術(shù)。對于系統(tǒng)功能語言學(xué)而言，將人工智能應(yīng)用其中，可將理論現(xiàn)實化，體現(xiàn)其在無線電能傳輸系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整的實踐價值。

1.3 區(qū)塊鏈保障數(shù)據(jù)安全存儲

自區(qū)塊鏈技術(shù)進入3.0時代以后，憑借其可編程優(yōu)勢的覆蓋性廣泛應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。以區(qū)塊鏈技術(shù)架構(gòu)來看，以數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層、合約層以及共識層、網(wǎng)絡(luò)層作為組成層次。其中，數(shù)據(jù)層作為數(shù)據(jù)征集層次，內(nèi)里包含數(shù)據(jù)存儲區(qū)塊以及簡單算法，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)儲存。網(wǎng)絡(luò)層是區(qū)塊鏈的技術(shù)層次，主要負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)連接以及進行數(shù)據(jù)傳導(dǎo)。合約層、共識層則是區(qū)塊鏈技術(shù)的核心組成層次，擔(dān)負(fù)封裝共識算法、智能合約以及數(shù)據(jù)腳本的責(zé)任。應(yīng)用層即投入使用的具體場景。另外，區(qū)塊鏈技術(shù)在涉及經(jīng)濟領(lǐng)域時，會增加激勵層，并將相關(guān)經(jīng)濟因素統(tǒng)籌至該層，包括經(jīng)濟激勵機制、分配機制。對無線電能傳輸系統(tǒng)而言，使用區(qū)塊鏈可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的安全存儲。

2 基于信息技術(shù)的無線電能傳輸系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計思路

2.1 參數(shù)控制部分

在參數(shù)控制部分，直接在無線電能傳輸系統(tǒng)之中接入人工智能技術(shù)，利用人工智能技術(shù)優(yōu)勢，圍繞頻率增減設(shè)置、周期增減設(shè)置、占空比增減設(shè)置、死區(qū)增減設(shè)置、相控角增減設(shè)置、ADC零漂設(shè)置以及逆變器運行模式、測控板模式進行實時人工智能參數(shù)調(diào)整、設(shè)置。對于人工智能分析的無線電能傳輸系統(tǒng)優(yōu)化而言，為滿足技術(shù)處理需求，如何有效降低深度學(xué)習(xí)模型訓(xùn)練時間成本較為重要。因此，可積極利用MapReduce作為模型基礎(chǔ)，進而設(shè)置完善的分布式計算平臺，以此充分降低深度學(xué)習(xí)模型的時間成本。利用分布式計算平臺，可有效改進深度學(xué)習(xí)模型對無線電能傳輸系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計，加快深度網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練速度。另外，亦可通過5G網(wǎng)絡(luò)，降低整體深度網(wǎng)絡(luò)的通信代價。

2.2 數(shù)據(jù)采集部分

在數(shù)據(jù)采集部分，直接在無線電能傳輸系統(tǒng)中接入大數(shù)據(jù)技術(shù)，利用大數(shù)據(jù)信息采集優(yōu)勢，聚焦頻率數(shù)據(jù)、周期數(shù)據(jù)、占空比信息、死區(qū)數(shù)據(jù)、相控角數(shù)據(jù)、ADC零漂數(shù)據(jù)、逆變器運行模式數(shù)據(jù)以及測控板模式數(shù)據(jù)。具體而言，可利用大數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，可將紛雜的無線電能傳輸系統(tǒng)資源數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成為結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)無線電能傳輸系統(tǒng)數(shù)據(jù)穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。同時，針對差異數(shù)據(jù)形態(tài)存在的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)與時序性，展開深入分析與知識拓展。在此基礎(chǔ)上，以文化資源解構(gòu)作為節(jié)點，繼而形成具備區(qū)域特色并蘊含商業(yè)價值、社會價值的資源庫。此些數(shù)據(jù)是依據(jù)系統(tǒng)變動所衍生而來，表現(xiàn)系統(tǒng)的基本意愿與行為動力。整體而言，大數(shù)據(jù)技術(shù)所具備的數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)處理，成為無線電能傳輸系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的核心手段，助力提升效率采集。

2.3 數(shù)據(jù)存儲部分

在數(shù)據(jù)存儲部分，仍是直接在無線電能傳輸系統(tǒng)中接入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù)，借助區(qū)塊鏈的不可篡改特性，實現(xiàn)數(shù)據(jù)安全、穩(wěn)定存儲。區(qū)塊鏈中共識機制的工作原理即達成節(jié)點判斷共識，協(xié)同認(rèn)定某個舉措具有可行性而進行記錄。當(dāng)線電能傳輸系統(tǒng)上某一節(jié)點意圖篡改原載入數(shù)據(jù)時，系統(tǒng)將會向全部節(jié)點發(fā)出修改申請，僅當(dāng)51%及以上節(jié)點同意時方可執(zhí)行。這也使某一主體在私自篡改數(shù)據(jù)時難以實現(xiàn)51%節(jié)點同意更改，基本杜絕數(shù)據(jù)造假的可能性。

結(jié)語：隨著信息技術(shù)持續(xù)發(fā)展，將其應(yīng)用于無線電能傳輸系統(tǒng)成為無線電能傳輸提質(zhì)增效的必然之路。可以預(yù)見，在日后民眾的生產(chǎn)、生活中，無線電能傳輸將成為主流使用方式，例如在普通電子設(shè)備抑或其他生產(chǎn)設(shè)備當(dāng)中，進一步提升生產(chǎn)、生活的穩(wěn)定性。為進一步提升無線電能傳輸系統(tǒng)運作質(zhì)效，本文以信息技術(shù)為切入點，利用大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈等技術(shù)特性輔助參數(shù)采集、參數(shù)調(diào)整及數(shù)據(jù)儲存，進行無線電能傳輸系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計。