智能化背景下電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用

楊 峰

（博陽(yáng)能源科技有限公司，陜西西安 710071）

1 概述

當(dāng)前社會(huì)各行各業(yè)都在應(yīng)用智能化技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，變革已經(jīng)成為社會(huì)發(fā)展的大趨勢(shì)。在這樣的背景下，利用智能化技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)的電氣工程自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行改良或改進(jìn)，應(yīng)用智能化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)解決電氣工程自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展過(guò)程中出現(xiàn)的一些問(wèn)題也成為發(fā)展的必然。本文將就智能化技術(shù)與傳統(tǒng)的電氣工程自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行分析對(duì)比，討論智能化的優(yōu)缺點(diǎn)以及可以與電氣工程自動(dòng)化相結(jié)合應(yīng)用的方向，嘗試?yán)弥悄芑夹g(shù)解決目前電氣工程自動(dòng)化技術(shù)存在的部分問(wèn)題。

2 智能化技術(shù)

2.1 智能化技術(shù)概述

智能化技術(shù)起源于20世紀(jì)50年代中期，脫胎自計(jì)算機(jī)技術(shù)之中。以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合了心理學(xué)、生物學(xué)、信息論、哲學(xué)數(shù)理邏輯以及自動(dòng)化控制學(xué)等多種學(xué)科，綜合性、技術(shù)性極強(qiáng)。隨著不斷發(fā)展，相關(guān)的分支技術(shù)也十分廣泛，例如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，遺傳算法技術(shù)、專(zhuān)家系統(tǒng)、自學(xué)習(xí)控制技術(shù)、自適應(yīng)控制和自組織控制技術(shù)等。智能化技術(shù)旨在通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)模仿人或動(dòng)物的行為方式或思維模式，能夠進(jìn)行大量信息感知和融合，在感知到的信息的基礎(chǔ)上進(jìn)行識(shí)別判斷并給予相關(guān)決策，擁有自學(xué)習(xí)、自組織、自適應(yīng)、自維護(hù)能力，且不同于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的死板，智能化系統(tǒng)還具備一定的容錯(cuò)性，從而使得機(jī)器控制、系統(tǒng)學(xué)習(xí)等方面更具有智能性。以往的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)是通過(guò)其他設(shè)備進(jìn)行信息采集，之后呈現(xiàn)給處理人員，工作人員根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算、處理。應(yīng)用智能化技術(shù)之后，整體操作系統(tǒng)將更加智能，對(duì)于監(jiān)控設(shè)備所收集到的信息，智能系統(tǒng)會(huì)首先進(jìn)行分析，并根據(jù)已有數(shù)據(jù)庫(kù)尋找相應(yīng)的處理方法進(jìn)行處理，如果在數(shù)據(jù)庫(kù)中找不到相關(guān)案例則會(huì)進(jìn)行上報(bào)，由相關(guān)工作人員進(jìn)行處理，并將這次數(shù)據(jù)置入數(shù)據(jù)庫(kù)，當(dāng)下次遇到同種類(lèi)型的事件時(shí)將會(huì)直接處理，而不再上報(bào)。應(yīng)用了智能化技術(shù)之后將會(huì)極大地減少相關(guān)工作人員的工作量，并且由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制設(shè)備，其精確度和正確率要遠(yuǎn)高于人類(lèi)水準(zhǔn)。

2.2 智能化技術(shù)在工程中的應(yīng)用

智能化技術(shù)在工程中的應(yīng)用主要是對(duì)于工程機(jī)械的智能化改造。工程機(jī)械作業(yè)的工作環(huán)境往往復(fù)雜惡劣，諸如高壓、高溫、輻射等人類(lèi)難以進(jìn)入的環(huán)境中，一般都是通過(guò)工作人員遠(yuǎn)程遙控機(jī)械裝置進(jìn)行工作作業(yè)的。這種情況下，施工作業(yè)的進(jìn)行往往是依靠工作人員的經(jīng)驗(yàn)來(lái)保證工程質(zhì)量的。這種經(jīng)驗(yàn)往往需要十幾年的時(shí)間才能磨煉出一個(gè)優(yōu)秀施工作業(yè)人員，周期較長(zhǎng)且成本較大。

經(jīng)驗(yàn)不足的工作人員在操作時(shí)常常會(huì)出現(xiàn)對(duì)于施工機(jī)械的把握不當(dāng)?shù)膯?wèn)題，輕則延誤工期，重則造成設(shè)備損壞。面對(duì)著這些問(wèn)題，人們考慮到使用機(jī)器人來(lái)代替人類(lèi)進(jìn)行操作。機(jī)器人學(xué)習(xí)速度快，施工作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，分析處理能力遠(yuǎn)勝于人類(lèi)。于是智能化工程機(jī)械由此誕生。智能化工程機(jī)械其實(shí)就是智能機(jī)器人，無(wú)需工作人員遙控操作，通過(guò)各式各樣的傳感器來(lái)獲取外界信息，收集信息后進(jìn)行綜合處理，確定作業(yè)計(jì)劃，通過(guò)相應(yīng)程序執(zhí)行作業(yè)計(jì)劃，并在作業(yè)過(guò)程中不斷反饋信息，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整作業(yè)計(jì)劃，并記錄數(shù)據(jù)信息到數(shù)據(jù)庫(kù)之中。圖1為智能化工程機(jī)械工作流程圖。相關(guān)機(jī)械的設(shè)計(jì)工作涉及到了力，熱，光，電，聲，化學(xué)等多方面的學(xué)科知識(shí)，還需要計(jì)算機(jī)技術(shù)，傳感器技術(shù)，控制技術(shù)，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等多方面技術(shù)進(jìn)行支撐。

圖1 智能化工程機(jī)械工作流程

通過(guò)智能化工程機(jī)械進(jìn)行作業(yè)，具有高效率，高穩(wěn)定性，高操作性的特點(diǎn)。例如對(duì)于爆破后的巖石碎塊進(jìn)行清理作業(yè)時(shí)，傳統(tǒng)情況是通過(guò)人工操作機(jī)械進(jìn)行工作，在工作過(guò)程中，穩(wěn)定性，精確度，作業(yè)效率都取決于施工人員的經(jīng)驗(yàn)與熟練程度。而使用智能化機(jī)械后，智能化系統(tǒng)將通過(guò)傳感器對(duì)于巖石碎塊堆積情況進(jìn)行信息收集與分析，選出最佳的清理方案，在執(zhí)行過(guò)程中實(shí)時(shí)更新，確保施工作業(yè)平穩(wěn)高效完成。

3 電氣工程自動(dòng)化技術(shù)

3.1 電氣工程自動(dòng)化技術(shù)的概念

電氣工程自動(dòng)化技術(shù)也是隨著社會(huì)科技進(jìn)步而產(chǎn)生的一類(lèi)綜合性技術(shù)。電氣工程及其自動(dòng)化發(fā)展較早，已經(jīng)演變成了一門(mén)完整的綜合性學(xué)科。技術(shù)內(nèi)容包含電氣技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等，均是20世紀(jì)產(chǎn)生的新興技術(shù)。這門(mén)技術(shù)還很年輕，卻在人類(lèi)社會(huì)發(fā)展進(jìn)程中留下了濃墨重彩的一筆。電氣工程的自動(dòng)化控制功能由運(yùn)行操作模塊、信息處理模塊、應(yīng)用模塊和控制模塊組合而成。使得電氣工程在實(shí)際運(yùn)行環(huán)節(jié)中可以完成自動(dòng)調(diào)節(jié)、檢測(cè)、管控等工作，令原本使用機(jī)器由人工操作的工作量大幅降低。

3.2 電氣工程自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

自從人類(lèi)進(jìn)入了工業(yè)化社會(huì)進(jìn)程中，電氣工程自動(dòng)化技術(shù)就進(jìn)入了蓬勃發(fā)展的時(shí)代。電氣工程自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用遍布了人們?nèi)粘Ｉ畹囊率匙⌒挟?dāng)中。例如城市發(fā)展運(yùn)行過(guò)程中不可或缺的電?，F(xiàn)在的發(fā)電廠已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理。以風(fēng)電場(chǎng)為例，過(guò)去的風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備角度和位置固定，無(wú)法追蹤風(fēng)的走向，導(dǎo)致產(chǎn)電效率低，風(fēng)力利用率不高等問(wèn)題?，F(xiàn)在通過(guò)自動(dòng)化系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控調(diào)整設(shè)備的位置與轉(zhuǎn)向，最大程度地將風(fēng)力轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，能源利用率大大增加。?dāng)前全國(guó)的各類(lèi)電力過(guò)程自動(dòng)化率已經(jīng)超過(guò)了80%。其他方面，食品、衣物的加工制作是通過(guò)工廠中的自動(dòng)化流水線生產(chǎn)出來(lái)的，外出出行過(guò)程中所乘坐的地鐵，輕軌，高鐵等都是通過(guò)電氣工程自動(dòng)化技術(shù)來(lái)完成操作駕駛的。

3.3 當(dāng)前電氣工程自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中存在的弊端

3.3.1 能源消耗過(guò)大

能源是一切機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的基礎(chǔ)，應(yīng)用電氣工程自動(dòng)化技術(shù)的相關(guān)設(shè)備自然也不例外。但根據(jù)資料顯示，我國(guó)目前運(yùn)行的電氣工程自動(dòng)化設(shè)備出現(xiàn)了消耗能源過(guò)多的問(wèn)題。根據(jù)計(jì)算，設(shè)備運(yùn)行所需的能源并不需要這么多，而是有大量的能源被無(wú)端浪費(fèi)掉了。經(jīng)過(guò)調(diào)查分析，造成這一問(wèn)題的原因主要有兩大方面。

（1）國(guó)內(nèi)對(duì)于電氣工程自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)行過(guò)程中使用能源沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)定量，導(dǎo)致企業(yè)在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中沒(méi)有按照標(biāo)準(zhǔn)而過(guò)量供能，從而導(dǎo)致大量能源浪費(fèi)。

（2）對(duì)于電氣工程自動(dòng)化設(shè)備的選擇和構(gòu)成不夠清晰合理。大多數(shù)企業(yè)在選擇電氣自動(dòng)化設(shè)備的過(guò)程中，一味追求設(shè)備的使用效率和產(chǎn)量，卻忽視了設(shè)備的能耗情況以及設(shè)備之間的匹配程度，導(dǎo)致一部分生產(chǎn)設(shè)備長(zhǎng)期處于高能耗的工作環(huán)境之下，不但造成大量能源以熱量形式耗散，還會(huì)影響到生產(chǎn)設(shè)備的使用壽命。我國(guó)是發(fā)展中國(guó)家，各項(xiàng)資源都很緊缺，沒(méi)有理由也不能浪費(fèi)來(lái)之不易的寶貴能源。電氣工程自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用過(guò)程中造成的大量能源耗散，與國(guó)家節(jié)能減排的大方向相悖，是急需解決的問(wèn)題。

3.3.2 網(wǎng)格架構(gòu)松散

一套完整的電氣工程自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備往往由多種自動(dòng)化設(shè)備共同組合而成。但是對(duì)于整體自動(dòng)化設(shè)備的組合構(gòu)架還比較松散。相關(guān)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交流工作還并不完善。比如一個(gè)設(shè)備出現(xiàn)故障之后，這一信息無(wú)法傳遞給其他工作設(shè)備，導(dǎo)致其他工作設(shè)備還在正常運(yùn)行，影響整體的工作效率。缺乏設(shè)備之間的溝通性不利于未來(lái)電氣工程自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。未來(lái)的電氣工程自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展中一大部分就是多設(shè)備協(xié)同工作。

4 在智能化背景下解決電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)問(wèn)題的實(shí)際應(yīng)用措施

面對(duì)生產(chǎn)設(shè)備中各部分不匹配導(dǎo)致的能源消耗量大的問(wèn)題，可以先通過(guò)智能化技術(shù)進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)各項(xiàng)設(shè)備參數(shù)找出兼顧安全與效率的最優(yōu)設(shè)備搭配方案。之后可以通過(guò)智能化技術(shù)建立起相關(guān)的智能化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)機(jī)制，在設(shè)備之間加裝能量調(diào)節(jié)裝置。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各部分設(shè)備能耗及溫度現(xiàn)狀。根據(jù)收集到的設(shè)備信息，建立能量調(diào)節(jié)方案，控制各部分能量調(diào)節(jié)裝置按照方案進(jìn)行調(diào)節(jié)工作。應(yīng)用了智能化技術(shù)之后將有效改善設(shè)備高能耗工作的情況，減少相關(guān)能量損耗，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。

5 結(jié)束語(yǔ)

在社會(huì)工業(yè)化進(jìn)程中，電氣工程自動(dòng)化技術(shù)起到了舉足輕重的作用，極大地推進(jìn)了國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。但是隨著社會(huì)的發(fā)展，新的技術(shù)也在不斷涌現(xiàn)，電氣工程自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)不再適應(yīng)發(fā)展的需要了，智能化技術(shù)才是發(fā)展的必然。雖然電氣工程自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)十分成熟了，但不能故步自封。面對(duì)新興的技術(shù)，應(yīng)該積極學(xué)習(xí)，吸收其優(yōu)點(diǎn)，將其運(yùn)用在原有的知識(shí)之中，通過(guò)研究使電氣工程自動(dòng)化技術(shù)智能化，使其煥發(fā)新的活力，為社會(huì)主義工業(yè)化建設(shè)再度發(fā)光發(fā)熱。本文介紹了智能化技術(shù)應(yīng)用于電氣工程自動(dòng)化當(dāng)前電氣工程自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中存在的一些問(wèn)題。并對(duì)智能化技術(shù)與電氣工程自動(dòng)化技術(shù)展開(kāi)討論，分析二者優(yōu)缺點(diǎn)以及結(jié)合運(yùn)作的可能性。針對(duì)電氣工程自動(dòng)化應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題展開(kāi)討論，提出利用智能化技術(shù)解決這些問(wèn)題的途徑。希望可以為相關(guān)工作人員及研究人員提供幫助，推進(jìn)我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程。