試論電氣工程自動化中智能化技術(shù)的應(yīng)用

許玉風(fēng)，田躍宗

（1.安徽理工大學(xué)，安徽 淮南 232000；2.安徽華電蕪湖發(fā)電有限公司，安徽 蕪湖 241000）

引言

電氣工程自動化技術(shù)是我國進行制造和加工的關(guān)鍵技術(shù)，也是提升我國經(jīng)濟、開發(fā)先進技術(shù)的重要支撐部分，且這一形勢將隨著經(jīng)濟水平的提高和信息處理技術(shù)的進步而更加突出，意味著電氣工程的重要性不斷增加，但也意味著電氣行業(yè)將會面臨更嚴(yán)峻的市場形勢。自動化技術(shù)是電氣工程進行控制和信息處理的重要技術(shù)，通過計算機的介入使得其工作效率極為可觀，但基于自動化技術(shù)衍生出了智能化技術(shù)擁有更加高效、更加精準(zhǔn)的技術(shù)優(yōu)勢。將兩者進行結(jié)合，勢必會發(fā)揮出最大化的效果，推進電氣工程領(lǐng)域的發(fā)展和國家經(jīng)濟的提升。

1 智能化技術(shù)優(yōu)勢

智能化技術(shù)是由多種軟硬件系統(tǒng)進行合作形成的先進生產(chǎn)技術(shù)，組成部分包括計算機及相應(yīng)軟件處理技術(shù)、精密定位儀器、精密傳感部件等[1]。在市場競爭趨勢愈加激烈的今天，智能化技術(shù)的優(yōu)勢是明顯的，智能化技術(shù)的應(yīng)用可以節(jié)省生產(chǎn)人員更多的勞動量、大大減少用于設(shè)備監(jiān)測和維護的成本、降低產(chǎn)品的不合格率、提高生產(chǎn)效率和提高生產(chǎn)安全性。特別是在電氣工程領(lǐng)域，產(chǎn)品的生產(chǎn)需要較高的精確度和較復(fù)雜的工藝，而高速度高精度、柔性化正是智能化技術(shù)的特點，這些技術(shù)特點能夠在進行生產(chǎn)時轉(zhuǎn)化為優(yōu)勢，從而提升產(chǎn)品的品質(zhì)和優(yōu)化生產(chǎn)成本。

1.1 高速高精度高效化

智能化的電氣工程控制系統(tǒng)中包含運算能力強大的芯片，配合高靈敏度監(jiān)測元器件后能夠大幅度提高設(shè)備進行生產(chǎn)加工時的速度和精度，使得電氣產(chǎn)品的各項指標(biāo)得以輕松符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[2]。

1.2 柔性化

智能化技術(shù)的應(yīng)用帶來的一個結(jié)果就是減少了人力資源的投入，但這同時也意味著人員對設(shè)備進行監(jiān)測和維護的頻率會降低。若是設(shè)備的運行穩(wěn)定性不夠，極易發(fā)生設(shè)備故障、延長維修時間，從而影響生產(chǎn)進度。而智能化技術(shù)的一大優(yōu)勢就是具備較好的柔性化，能夠很好的協(xié)調(diào)各系統(tǒng)之間的工作并進行一定程度上的自我維護，提高設(shè)備的運行穩(wěn)定性。

1.3 實時智能化

隨著計算機信息處理技術(shù)的進步和傳感器件的發(fā)展，使得應(yīng)用了智能技術(shù)的電氣控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)實時獲取信息、處理信息的強大能力。人工智能可以在一定程度上模擬出人的思考和行為方式，使得控制系統(tǒng)更為智能，對信息進行針對性的處理，使得智能技術(shù)的實用性大大增加。

2 電氣行業(yè)中智能化技術(shù)的特點

電子技術(shù)的迅速發(fā)展與成熟，使得我國的電氣自動化技術(shù)進入智能化階段，應(yīng)用了智能化技術(shù)的電氣工程自動化技術(shù)，與傳統(tǒng)電氣工程自動化技術(shù)相比已經(jīng)產(chǎn)生了許多變化。

2.1 智能化技術(shù)可實現(xiàn)無人化生產(chǎn)

應(yīng)用了智能化技術(shù)的電氣工程自動化技術(shù)能夠在生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)不同程度的減少人力的使用，減少設(shè)備對人員的操作，增加設(shè)備運行穩(wěn)定性[3]。例如，對電力系統(tǒng)應(yīng)用智能化技術(shù)以后，能夠加快設(shè)備的響應(yīng)速度。對監(jiān)控系統(tǒng)和控制系統(tǒng)應(yīng)用智能化技術(shù)后，可以實現(xiàn)對生產(chǎn)設(shè)備的遠(yuǎn)程操控，生產(chǎn)人員只需通過屏幕就能掌握整個生產(chǎn)車間的實時動態(tài)并進行調(diào)整。既能保證生產(chǎn)的準(zhǔn)確性，又能保障生產(chǎn)員工的人身安全性。在5G 技術(shù)普及應(yīng)用后，相信會有真正意義上的無人工廠出現(xiàn)，這將是電氣行業(yè)的一大突破。

2.2 智能化技術(shù)無需控制模型

相較于傳統(tǒng)電氣工程自動化技術(shù)中的控制系統(tǒng)而言，應(yīng)用了智能化技術(shù)后的控制系統(tǒng)將會有著顯著的優(yōu)勢。其中最為突出的一點就是智能化控制系統(tǒng)不需要控制模式[4]。傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)需要依賴控制對象的模型設(shè)計，所作的一切控制行為都建立在對控制對象模型設(shè)計的了解上。但當(dāng)模型設(shè)計出現(xiàn)復(fù)雜的動態(tài)方程時，就無法進行有效控制。而智能化控制系統(tǒng)能夠在多種復(fù)雜條件下依然實現(xiàn)對控制對象的精準(zhǔn)控制，消除了因為模型設(shè)計復(fù)雜帶來的不可預(yù)測性，這得益于智能化技術(shù)對自動控制器緊密系數(shù)的提高。

2.3 智能化技術(shù)可在復(fù)雜條件下實現(xiàn)對信息的正確處理

應(yīng)用了智能化技術(shù)的電氣工程自動化技術(shù)實現(xiàn)在多種復(fù)雜輸入情況下依然能夠?qū)?shù)據(jù)進行處理，且對處理的數(shù)據(jù)進行一定的評估和分類。即使出現(xiàn)無用信息和錯誤信息，也能最大程度保障數(shù)據(jù)處理的正確性和效率性。例如，隨著市場需求的變更，企業(yè)在進行生產(chǎn)時生產(chǎn)對象也會有著很強的變更性。在這樣的條件下，智能化系統(tǒng)也能對整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行較大范圍的準(zhǔn)確控制，這是傳統(tǒng)的自動化技術(shù)所不能達(dá)到的。想要實現(xiàn)變更生產(chǎn)對象后依然能夠進行全面化控制，需要更好的發(fā)展智能化技術(shù)。

3 智能化技術(shù)在電氣工程自動化中的應(yīng)用示例

隨著智能化技術(shù)的發(fā)展，許多技術(shù)成果在實際生活中都得到了成功的應(yīng)用。在電氣工程自動化方面，智能化技術(shù)的應(yīng)用使得遠(yuǎn)程控制、故障自我監(jiān)測和提高生產(chǎn)效率等許多問題得到解決。

3.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

在電氣工程自動化中進行智能化技術(shù)的應(yīng)用以后，控制系統(tǒng)可實現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的控制模式。這種擬人式的控制模式使得控制系統(tǒng)有著極高的容錯性和堅固性，通過將數(shù)據(jù)進行處理、分析、儲存和反饋，將處理后的信息分布在多個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)單元中，極大的提高了系統(tǒng)處理信息的效率和準(zhǔn)確性[5]。在此基礎(chǔ)上，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)還能計算出信息的反向分布方法，根據(jù)整個系統(tǒng)的實際生產(chǎn)情況進行及時調(diào)節(jié)，保障設(shè)備運行的穩(wěn)定性。

3.2 實現(xiàn)智能化控制

實現(xiàn)智能化控制，對所有行業(yè)而言都是未來發(fā)展方向中的主要部分，對于電氣行業(yè)來說，實現(xiàn)智能化控制的必要性是要強過其他行業(yè)的。在現(xiàn)階段的電氣行業(yè)中，已經(jīng)實現(xiàn)了部分智能化控制，而且正隨著智能技術(shù)的發(fā)展不斷提高智能化控制的覆蓋率。目前的智能化控制方式，主要是模糊控制、專家系統(tǒng)控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制三種，能夠?qū)崿F(xiàn)即時記錄設(shè)備運行情況和故障原因、對各種數(shù)據(jù)進行處理、通過監(jiān)控將設(shè)備情況遠(yuǎn)程投送以及通過計算機實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制等功能。

3.3 PLC 系統(tǒng)

應(yīng)用了智能化技術(shù)后的電氣工程自動化技術(shù)在對設(shè)備進行控制時對電力有著較高的要求，針對設(shè)備做出的一些指令都需要電力系統(tǒng)進行準(zhǔn)確、快速的反應(yīng)。這種高速度、高精度的電力控制傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)很難提供，在此背景下PLC 技術(shù)應(yīng)運而生[6]。PLC 技術(shù)作為智能化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的輔助控制技術(shù)，能夠滿足復(fù)雜的電力需求，通過現(xiàn)場傳感器件和遠(yuǎn)程終端進行顯示屏投送，實時監(jiān)控電力系統(tǒng)的運行情況并保障生產(chǎn)電力需求。

3.4 電氣的優(yōu)化設(shè)計

與其他行業(yè)相比，電氣工程自動化的產(chǎn)品設(shè)計更為復(fù)雜。其中涉及多個知識領(lǐng)域且需要具備很強的實用性和經(jīng)濟性。目前來說，進行電氣產(chǎn)品的設(shè)計主要有兩個方向可以選擇：一是在不斷完善和優(yōu)化的理論體系中打造設(shè)計方案。二是對原有的產(chǎn)品和經(jīng)驗進行改良。前者具有較大的不可預(yù)測性，在市場競爭形勢愈加激烈的今天失去了實用性。而后者需要大量資源的重復(fù)投入，且設(shè)計出的產(chǎn)品缺乏創(chuàng)新性，不利于行業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。隨著智能化技術(shù)的發(fā)展，這一難題得到了很好的解決，通過計算機的智能輔助，使得電氣產(chǎn)品的設(shè)計變得更加智能和高效。而且設(shè)計好的產(chǎn)品可以在計算機中進行模擬運行，大大減少了資源和時間成本的投入。

4 推進智能化技術(shù)應(yīng)用的相關(guān)措施

4.1 構(gòu)建完備技術(shù)研發(fā)體系，打造科學(xué)可靠技術(shù)平臺

想要推進智能化技術(shù)在電氣工程自動化中的應(yīng)用，需要的必備因素與先決條件有很多。首先，需要建造完善的技術(shù)研發(fā)體系，給予企業(yè)和人員充分的可使用資源和學(xué)習(xí)新技術(shù)理念的空間。企業(yè)可以以自身資源為基礎(chǔ)，以推行智能化技術(shù)在電氣工程自動化中的應(yīng)用為最終目的，聯(lián)合其他企業(yè)、地方政府和相關(guān)科研機構(gòu)共同搭建起集人員培養(yǎng)、理論實踐和項目孵化為一體的智能化技術(shù)研發(fā)體系[7]。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，企業(yè)可施展多重手段，例如，引進可作為智能化帶頭型的人才并分批對本企業(yè)人員進行相關(guān)培訓(xùn)，加強其對于設(shè)備軟件的操作能力，這將大大有利于智能化技術(shù)的發(fā)展。國家提出了“科教興國，科技強國”的發(fā)展理念，相關(guān)企業(yè)在這樣的背景下，要盡快推進智能化技術(shù)在電氣工程自動化中的創(chuàng)新應(yīng)用工作和體系平臺的搭建，真正做好組織者作用。智能化技術(shù)平臺需要以多方面作為載體，聯(lián)合其他力量共同打造。借助整合過后的具備一定可使用資源和共享信息并能實現(xiàn)互相幫助、互相合作的一體化平臺，使得企業(yè)可以應(yīng)用更多種類、更多級別、覆蓋面更廣的智能化技術(shù)。通過此類活動的開展來完善和增強企業(yè)進行生產(chǎn)的智能化水平，同時也使得智能化技術(shù)的應(yīng)用更加具有普遍性和基礎(chǔ)性，激發(fā)其他企業(yè)的應(yīng)用興趣和研發(fā)機構(gòu)的研發(fā)動力。特別要注意與科研機構(gòu)的合作，在電氣工程自動化中進行智能化技術(shù)的應(yīng)用離不開相關(guān)技術(shù)的支持。

4.2 學(xué)習(xí)國內(nèi)外先進技術(shù)并與自身條件有機結(jié)合

在我國電氣行業(yè)生產(chǎn)水平向現(xiàn)代化看齊的階段上，西方發(fā)達(dá)國家在這方面走過了漫長的發(fā)展歷程，積累了豐富的經(jīng)驗?；谟嬎銠C技術(shù)的智能化技術(shù)在國內(nèi)外都受到了較大的重視，是一個工業(yè)強國和科技強國在發(fā)展過程中一定要走的一條道路。以美國為例，美國的電氣企業(yè)對于智能化技術(shù)的應(yīng)用程度非常深，這主要由其多年來科學(xué)技術(shù)的積累，打造出了優(yōu)異的生產(chǎn)模式以及先進的軟硬件設(shè)施。在整體經(jīng)濟實力上，德國雖然不屬于世界最為頂尖的國家，但作為老牌資本主義國家德國發(fā)展電氣行業(yè)智能化的腳步走在了世界最前列，而且技術(shù)越來越先進生產(chǎn)模式越來越成熟，并由此取得了國際上電氣行業(yè)的領(lǐng)先地位。德國有著多家在國際上排名靠前的電氣企業(yè)，例如西門子、大眾、戴勒姆德國大陸集團等，這些企業(yè)在電氣工程自動化中對智能化技術(shù)的應(yīng)用極為普遍和成熟。這得益于德國政府自始至終都堅持對智能化技術(shù)的支持，特別是以亞琛工大、達(dá)姆施達(dá)特工大和德累斯頓大等為代表的高等院校的人員和技術(shù)的支持，更是使得德國在智能化技術(shù)上突飛猛進。與國外的發(fā)展?fàn)顩r相比，由于歷史因素，我國在這個領(lǐng)域的發(fā)展時間較短。我國想要推行自己的智能化技術(shù)并將其應(yīng)用在電氣工程自動化上，就需要對國外成熟的發(fā)展經(jīng)驗進行學(xué)習(xí)和借鑒，選取其中適合我們自身的部分或者進行改良后使用而不是照搬照抄。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和國內(nèi)教育水平逐漸提高，國內(nèi)電氣行業(yè)更加重視、投入到技術(shù)研發(fā)的資源也愈來愈多，許多具備應(yīng)用價值的新技術(shù)相繼出現(xiàn)，可供國內(nèi)進行借鑒和研究的方向越來越多，相關(guān)的思想理念也在不斷更新。相信在不久的將來，我國電氣行業(yè)智能化將踏入世界先進行列。

4.3 培養(yǎng)具備智能化設(shè)備操作能力的高素質(zhì)員工隊伍

如果把電氣行業(yè)比作軍隊的話，員工就是無數(shù)英勇的士兵，各種技術(shù)理論和實踐經(jīng)驗就是武裝士兵的強大武器。公認(rèn)的是，無論多么強大的武器，都必須得由強大的士兵來使用才能發(fā)揮其最大威力。同樣的，無論多么先進、多么成熟的技術(shù)模式，都得由優(yōu)秀的、強大的員工來具體施行，才會取得最為理想的應(yīng)用效果。想要將智能化技術(shù)在電氣工程自動化中很好的應(yīng)用下去，就需要建設(shè)具備智能設(shè)備操作能力的高素質(zhì)員工隊伍[8]。

5 結(jié)束語

智能化技術(shù)的應(yīng)用是順應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)發(fā)展需求的必要結(jié)果，也是提高企業(yè)核心競爭力的關(guān)鍵所在。通過智能化技術(shù)的應(yīng)用，能夠減少企業(yè)的成本投入、提高生產(chǎn)效率、實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和提高生產(chǎn)安全系數(shù)。相關(guān)企業(yè)應(yīng)當(dāng)增加自身對智能化技術(shù)的應(yīng)用程度，在獲取經(jīng)濟效益最大化的同時推進整個電氣行業(yè)的進步。