基于智能化技術(shù)的電氣自動化控制系統(tǒng)研究與實現(xiàn)

李滿素

[摘? ? 要]伴隨著社會的發(fā)展和人工智能技術(shù)的不斷進(jìn)步，電氣自動化控制系統(tǒng)在快速發(fā)展的同時也暴露出了不少問題，為了更好地促進(jìn)電力行業(yè)的發(fā)展，必須不斷創(chuàng)新和完善自動化的電氣控制系統(tǒng)?；诖耍恼聦⒃诹私庵悄芑夹g(shù)和自動化控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，研究基于智能化技術(shù)的電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)。

[關(guān)鍵詞]智能化技術(shù);電氣自動化;控制系統(tǒng)

[中圖分類號]TM76 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）09–0–03

[Abstract]With the development of society and the continuous progress of artificial intelligence technology， the rapid development of electrical automation control systems has also exposed many problems. In order to better promote the development of the power industry， it is necessary to continuously innovate and improve automated electrical control system. Based on this， this article will analyze the design and implementation of electrical automation control systems based on intelligent technology on the basis of understanding intelligent technology and automation control systems.

[Keywords]intelligent technology; electrical automation; control system

伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在人們的生產(chǎn)生活中電能所發(fā)揮的作用越來越大，在電力行業(yè)中自動化控制技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛。要促進(jìn)電力行業(yè)實現(xiàn)更好的發(fā)展，必須運(yùn)用智能化技術(shù)不斷健全電氣自動化控制系統(tǒng)，使得電氣自動化控制系統(tǒng)可以通過監(jiān)控電氣設(shè)備，對其出現(xiàn)的故障進(jìn)行檢測，并將相關(guān)預(yù)警信息反饋給管理人員。因此，研究基于智能化技術(shù)的電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)具有重要的現(xiàn)實意義。

1 智能化技術(shù)與電氣自動化控制系統(tǒng)概述

1.1 智能化技術(shù)分析

智能化技術(shù)是依托計算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的人工智能技術(shù)。目前，隨著計算機(jī)技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的普及與發(fā)展，人工智能技術(shù)開始廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)，在促進(jìn)企業(yè)的技術(shù)變革方面發(fā)揮著重要的作用。人工智能技術(shù)涵蓋仿生技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和自動化技術(shù)等諸多領(lǐng)域的內(nèi)容，其主要目標(biāo)是自動化控制機(jī)器設(shè)備，使機(jī)器能夠代替人完成特定的工作。智能化技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用有效提升了設(shè)備運(yùn)行的安全可靠性和相關(guān)行業(yè)的工作效率，在很大程度上促進(jìn)了企業(yè)的發(fā)展。

1.2 電氣自動化控制系統(tǒng)分析

電工電氣技術(shù)和控制技術(shù)等都是電氣工程及其自動化所涉及到的領(lǐng)域，電氣自動化控制系統(tǒng)具有很強(qiáng)的綜合性，其最顯著的特點(diǎn)就是有效結(jié)合了硬軟件、電子技術(shù)和電工技術(shù)等。

1.3 智能化技術(shù)應(yīng)用于電氣自動化系統(tǒng)的重要作用

伴隨著電氣工程中應(yīng)用的科學(xué)技術(shù)種類的逐漸增多，基于智能化技術(shù)構(gòu)建電氣自動化控制系統(tǒng)對于電氣工程的發(fā)展與進(jìn)步具有重要的意義，有助于提高電氣工程的自動化運(yùn)行水平，助力我國電氣工程事業(yè)實現(xiàn)穩(wěn)定、健康發(fā)展。具體而言，智能化技術(shù)應(yīng)用于電氣自動化系統(tǒng)中的重要作用主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）在電氣自動化系統(tǒng)中采用智能化技術(shù)，可以有效提升企業(yè)綜合管理、電氣工程運(yùn)轉(zhuǎn)以及電子信息技術(shù)處理的效率，有助于提升企業(yè)工作的效率和質(zhì)量，降低企業(yè)的運(yùn)營成本，切實提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

（2）目前，智能化技術(shù)得到了廣泛的普及與利用，可以使得人們依托電子計算機(jī)，實現(xiàn)多樣化信息資源的共享與交流，進(jìn)而促進(jìn)人們社會認(rèn)知水平的有效提升，引導(dǎo)人們積極應(yīng)用科學(xué)技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)與生活。

（3）利用智能化技術(shù)，不僅有助于便利人們的生產(chǎn)生活，而且有助于改善人們的工作環(huán)境，進(jìn)而有效提升人們的工作效率。

2 基于智能化技術(shù)的電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計

2.1 監(jiān)控模塊設(shè)計

將智能化技術(shù)融入到監(jiān)控模塊設(shè)計當(dāng)中，不僅可以促進(jìn)電氣設(shè)備自動化監(jiān)控水平的顯著提升，而且能夠?qū)崿F(xiàn)對電氣設(shè)備的運(yùn)行狀況的實時監(jiān)控。依托智能化技術(shù)，電氣自動化控制系統(tǒng)中的監(jiān)控模塊能夠使系統(tǒng)的運(yùn)行更加安全、穩(wěn)定，能夠?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)中的各類數(shù)據(jù)信號的有效監(jiān)測和傳遞，保證操作人員可以對監(jiān)控系統(tǒng)中電氣設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行合理監(jiān)控以及獲取精確無誤的數(shù)據(jù)信息。具體的監(jiān)控模塊如圖1所示。

2.2 診斷模塊設(shè)計

依托于智能化技術(shù)，電氣設(shè)備故障診斷模塊具有以下幾個方面的優(yōu)勢：①能夠?qū)﹄姎庠O(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行全面的核查與分析;②可以對電氣設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)測;③能夠通過相關(guān)數(shù)據(jù)信息的收集，對電氣設(shè)備故障的發(fā)生位置及類型作出準(zhǔn)確判斷，并將這些信息傳遞給系統(tǒng)主機(jī)，檢修維護(hù)人員可以依照信息對電氣設(shè)備的故障進(jìn)行有效處理。借助智能化技術(shù)將自動化控制系統(tǒng)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)情況下的數(shù)據(jù)信息自動保存在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，然后對比分析數(shù)據(jù)庫中的信息和實時獲取的信息，若兩者之間的誤差在允許的范圍之內(nèi)，則說明電氣設(shè)備的工作屬性正常。

2.3 控制模塊設(shè)計

通過借助智能化診斷和智能化監(jiān)控，電氣自動化控制系統(tǒng)可以將電氣設(shè)備在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的相關(guān)問題及時挖掘出來，對電氣設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行實時反饋，并依托智能化控制算法將發(fā)現(xiàn)的異常自動修復(fù)。若電氣設(shè)備所發(fā)生的故障較為嚴(yán)重，管理人員會收到系統(tǒng)發(fā)送的告警信息，可以根據(jù)提示信息及時處理出現(xiàn)的問題，進(jìn)而確保電力系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。電氣自動化控制系統(tǒng)中的智能化控制模塊可以對需要執(zhí)行的控制程序進(jìn)行提前模擬，設(shè)置相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案應(yīng)對可能會出現(xiàn)的問題，以防止較為嚴(yán)重的系統(tǒng)故障的出現(xiàn)，進(jìn)而降低維護(hù)設(shè)備的成本和人力成本。

3 基于智能化技術(shù)的電氣自動化控制系統(tǒng)的實現(xiàn)

基于智能化技術(shù)的電氣自動化控制系統(tǒng)能夠有效提升電氣自動化設(shè)備的運(yùn)行效率、運(yùn)行精讀以及運(yùn)行的時效性，該系統(tǒng)的實現(xiàn)主要可以采取以下幾個方面的措施。

3.1 明確系統(tǒng)框架

基于智能化技術(shù)的電氣自動化控制系統(tǒng)能夠依托智能監(jiān)控實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動獲取，并向控制主機(jī)實時傳遞所獲取的數(shù)據(jù)信息，這不僅能夠有效緩解工作人員的工作量，而且能夠有效防止人為誤差的出現(xiàn)，自動化電氣設(shè)備通過接收已經(jīng)經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)其自動化控制效率的有效提升。此外，系統(tǒng)會將部分無法自主處理的數(shù)據(jù)信息以報警信號的形式發(fā)送給工作人員，由管理人員根據(jù)實際情況進(jìn)行處理。因此，智能監(jiān)控模塊有助于為智能化控制的正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供保障。

3.2 優(yōu)化控制算法

3.2.1 模糊邏輯控制

模糊邏輯控制是智能化控制中一種控制方式，其具有應(yīng)用范圍廣、發(fā)展較早的特點(diǎn)，控制理論和模糊數(shù)學(xué)是這種控制方式形成的基礎(chǔ)，簡稱模糊控制。模糊推理、輸出量精確化以及輸入量模糊化是模糊控制算法最主要的三項內(nèi)容。模糊控制算法是一種非線性的自動化控制算法，能夠依托交流傳動或者直流傳動對電氣自動化設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效控制，其中電氣設(shè)備故障的預(yù)防主要可以依托直流傳動實現(xiàn)，而交流傳動主要借助人工智能對整個系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效控制。

3.2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是通過對人腦中神經(jīng)元的活動方式進(jìn)行模擬而構(gòu)建的一種模型，它具有極強(qiáng)的并行處理、控制和自學(xué)習(xí)能力。將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用于電氣自動化控制系統(tǒng)中，能夠借助所采集的某個神經(jīng)元中的數(shù)據(jù)信息，對系統(tǒng)運(yùn)行過程中可能發(fā)生的問題進(jìn)行診斷處理，進(jìn)而保障電氣自動化控制系統(tǒng)中的相關(guān)數(shù)據(jù)信息具備精確性。

3.2.3 專家系統(tǒng)控制

專家系統(tǒng)控制是一種模擬專家經(jīng)驗的智能化控制程序，可以在數(shù)據(jù)庫中保存專家的經(jīng)驗和專業(yè)知識，通過自推導(dǎo)會讓自學(xué)習(xí)對數(shù)據(jù)進(jìn)行使用，進(jìn)而實現(xiàn)對電氣自動化系統(tǒng)的有效控制。專家控制系統(tǒng)可以借助持續(xù)自學(xué)習(xí)的方式不斷進(jìn)行經(jīng)驗的積累，并對自身的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行持續(xù)更新，進(jìn)而促進(jìn)其自身控制能力的進(jìn)一步提升。

3.3 電氣故障快速診斷

電氣自動化控制系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)時如果電氣設(shè)備發(fā)生故障，則會影響電氣工程的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，為了防止問題的擴(kuò)張，應(yīng)該及時有效處理發(fā)生故障的電氣設(shè)備。運(yùn)用傳統(tǒng)的人工排查的方式對電氣設(shè)備的故障進(jìn)行診斷時，對操作人員的專業(yè)素養(yǎng)有著極高的要求，他們需要具備快速處理故障的能力、豐富的經(jīng)驗以及豐富的專業(yè)知識。同時，人工操作方式極可能由于操作人員的判斷失誤導(dǎo)致故障進(jìn)一步擴(kuò)大，進(jìn)而造成人力物力資源的浪費(fèi)，給企業(yè)帶來一定的經(jīng)濟(jì)損失。伴隨著電氣系統(tǒng)的逐漸復(fù)雜化，對于操作人員的能力也提出了更高的要求，人工診斷方式的弊端也逐漸暴露出來。而基于智能化技術(shù)的電氣自動化控制系統(tǒng)能夠?qū)@一問題進(jìn)行有效解決，依托大數(shù)據(jù)、云計算等處理分析相關(guān)信息，借助實時監(jiān)測等技術(shù)可以快速挖掘出設(shè)備出現(xiàn)故障的原因，并對其進(jìn)行有效處理，用最快的速度解決電氣故障，為電氣自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障，進(jìn)而有效提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

3.4 應(yīng)用PLC系統(tǒng)

伴隨著信息時代的到來，PLC系統(tǒng)逐漸代替了機(jī)電控制器，成為電氣自動化控制系統(tǒng)的重要組成部分，有助于確保系統(tǒng)設(shè)備的持續(xù)，穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。例如：當(dāng)電氣工程的輸煤系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時，因為集控室的主站層即為輸煤控制系統(tǒng)，它緊密連接人機(jī)接口，將智能化技術(shù)應(yīng)用到PLC系統(tǒng)中，可以依托系統(tǒng)內(nèi)的現(xiàn)場傳感器和遠(yuǎn)程I/O站實現(xiàn)對輸煤控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制，通過這種方式可以對供電系統(tǒng)進(jìn)行自動控制，保障供電系統(tǒng)日常運(yùn)營的穩(wěn)定性與安全性，進(jìn)而提升電氣自動化系統(tǒng)的整體運(yùn)行效率。

4 基于智能化技術(shù)的電氣自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

將智能化技術(shù)引入電氣工程自動化控制系統(tǒng)當(dāng)中，必然使得電氣工程的發(fā)展逐漸呈現(xiàn)出高精度、高速度以及高效化的趨勢。具體而言，主要可以從以下幾個角度出發(fā)分析基于智能化技術(shù)的電氣自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。

（1）電氣自動化系統(tǒng)的功能越來越多樣化。為了使得電氣工程自動化的功能更加豐富，可以在充分結(jié)合科學(xué)計算可視化系統(tǒng)、用戶界面圖形化系統(tǒng)以及內(nèi)裝高性能PLC系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，依據(jù)自身的習(xí)慣和需求進(jìn)行編輯，建設(shè)相關(guān)的程序體系，確保用戶可以依托窗口或者菜單實施操作，進(jìn)而使得人們的生產(chǎn)生活更加快捷、方便。

（2）電氣自動化系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)越來越完善。目前，人們對于電氣自動化自動化控制系統(tǒng)的要求逐漸提高，傳統(tǒng)模式下的自動化控制技術(shù)與其控制需求之間的缺口呈逐漸擴(kuò)大的趨勢，這就要求基于智能化技術(shù)的電氣自動化控制系統(tǒng)逐漸朝著數(shù)字化、模塊化以及網(wǎng)絡(luò)化等方向發(fā)展，進(jìn)而與現(xiàn)代化電氣動化控制系統(tǒng)的基本運(yùn)行要求相契合。

5 結(jié)束語

綜上所述，基于智能化技術(shù)的電氣自動化控制系統(tǒng)可以從監(jiān)控模塊、診斷模塊和控制模塊三個方面出發(fā)進(jìn)行設(shè)計，通過明確系統(tǒng)框架、優(yōu)化控制算法以及快速診斷電氣故障等手段加以實現(xiàn)，這不僅可以促進(jìn)電氣自動化控制系統(tǒng)智能化水平的有效提升，為系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性提供保障，而且基于智能化技術(shù)的電氣自動化控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確、實時采集，在電氣工程中具備極高的推廣價值。

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