新時期電氣自動化應用及發(fā)展趨勢探討

李國強 ， 蔣可軍 ， 李錦源

（1.黔南民族職業(yè)技術學院，貴州 黔南州 558022；2.廣州鐵路職業(yè)技術學院，廣東 廣州 510430）

1 電氣自動化的應用優(yōu)勢

1）推動工業(yè)領域的發(fā)展。我國已經(jīng)進入了電氣自動化控制時代，電氣自動化生產(chǎn)設備已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的機械設備。一方面，電氣自動化可以減少人工勞動強度，提高生產(chǎn)效率；另一方面，電氣自動化可以提高材料利用率，減少人力成本和材料成本，降低資金投入力度，提升工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟效益。由此可見，在工業(yè)領域中應用電氣自動化不僅能夠推動工業(yè)領域的持續(xù)發(fā)展，也能夠?qū)崿F(xiàn)效益的提升[1]。

2）加強電力系統(tǒng)的管理。在傳統(tǒng)電力行業(yè)中，大部分的電力設備相互獨立，設備之間的聯(lián)系較為薄弱，而分散的電力系統(tǒng)不僅增加了管理難度，也增加了設備運營管理的難度[2]。電氣自動化作為一種集成平臺，能夠?qū)崿F(xiàn)對電力設備的集中管理，加強各個設備之間的聯(lián)系，通過獲取各種電氣設備的運行數(shù)據(jù)，構建動態(tài)模型，極大地提高了管理人員的智慧化管理水平。

3）提高電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。電氣自動化在智能電網(wǎng)中的應用，可以提高電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性和可靠性，首先，基于電氣自動化技術集成各種電氣設備，購進自動化監(jiān)控系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的實時監(jiān)測；其次，利用進線保護設備、PT監(jiān)測設備可以進一步提高電力系統(tǒng)運行可靠性。

2 電氣自動化發(fā)展現(xiàn)狀

目前，電氣自動化技術在各個行業(yè)有著極為廣泛的應用，提高了工業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量和工作生產(chǎn)的效率。同時，電氣自動化設備的應用也減少了人工工作量和工作難度，有效解決了資源浪費和人員流失等問題。

在信息技術的影響下，電氣自動化逐漸向兩個方向不斷滲透，分別是企業(yè)中的縱向滲透和操作系統(tǒng)、電力設備的橫向滲透。企業(yè)滲透是指企業(yè)在開展生產(chǎn)活動過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)會被自動化系統(tǒng)實時存儲，企業(yè)管理人員可以通過調(diào)取生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù)，及時掌握企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀，有利于幫助企業(yè)及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中存在的問題，并制定針對性的控制措施；操作系統(tǒng)、電力設備滲透[3]是指對電力系統(tǒng)和設備的運行管理，利用信息技術、計算機技術實時獲取設備運行信息，以此來為相關人員的管理提供參考。

隨著信息化技術的飛速發(fā)展，IEC61131標準和OPC（OLE for Process Control）標準的頒布，以及Microsoft的廣泛應用，電氣自動化與信息技術高度融合發(fā)展，人們可以通過終端系統(tǒng)和人機交互界面直接管理電氣自動化設備，進一步提高電氣自動化設備管理和維護的便捷性。在信息技術的支持下，管理人員可以實時監(jiān)測電氣化設備運行狀態(tài)，當電氣化設備出現(xiàn)故障后，終端系統(tǒng)會自動檢查故障問題，并定位故障位置，然后通過人機交互界面向管理人員反饋故障問題，這不僅降低了電氣自動化設備管理和維修的難度，而且提高了設備運行穩(wěn)定性。

3 電氣自動化在不同領域中的應用

3.1 電氣自動化在節(jié)能供暖領域中的應用

1）電氣自動化系統(tǒng)的應用，可以幫助管理人員實時監(jiān)測供暖設備的溫度、流量、壓力等參數(shù)，以此來掌握供暖系統(tǒng)的運行狀態(tài)。通過對供暖系統(tǒng)的全局掌控和宏觀調(diào)控，可以避免溫度不均勻、流程和水壓不平衡等問題。2）電氣自動化系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的管理需求自動提高供暖強度和供暖時間，實現(xiàn)智能化、個性化供暖[4]。3）電氣自動化系統(tǒng)的應用有利于減少有害氣體的產(chǎn)生，通過控制燃料燃燒時產(chǎn)生的有毒、有害氣體，減少對環(huán)境的污染。4）電氣自動化設備可以幫助管理人員及時掌握供暖系統(tǒng)運行狀態(tài)，規(guī)避設備故障帶來的安全風險和經(jīng)濟損失。管理人員可以利用電氣自動化設備設置供暖設備危險閾值，當供暖設備運行參數(shù)超過設定的閾值后，電氣自動化設備會發(fā)出警報，并采用控制措施使供暖設備參數(shù)恢復正常。

3.2 電氣自動化在煤礦開采領域中的應用

隨著科學技術的不斷進步，煤礦開采工作也在向現(xiàn)代化和自動化方向發(fā)展，推動著電氣自動化在煤礦開采領域中的應用，電氣自動化控制技術能夠高效、穩(wěn)定地對材料和人員進行運輸。同時利用電氣自動化設備也能夠?qū)崿F(xiàn)對傳輸設備的自動控制和自動監(jiān)測，如監(jiān)測傳輸設備皮帶撒料、打滑、跑偏等問題，降低生產(chǎn)安全事故發(fā)生的概率。電氣自動化設備也可以根據(jù)煤礦的運輸量自動調(diào)整運輸速度，以保證煤礦運輸穩(wěn)定性[5]。另外，電氣自動化設備也能夠?qū)崿F(xiàn)對煤礦井下水泵的自動化控制，電氣自動化設備可以根據(jù)水倉水位調(diào)節(jié)抽水泵運行速度，在沒有人員值班的情況下有效減少水害的發(fā)生。

3.3 電氣自動化在供配電領域中的應用

供電系統(tǒng)主要由多種電氣設備組成，各個電氣設備在運行過程中都會產(chǎn)生大量的運行參數(shù)，電氣自動化技術在供電領域中的應用，可以提高電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理效率，降低管理成本。利用電氣自動化對電力資源進行分配，有利于提高電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性；根據(jù)用戶的用電需求，電氣自動化會自動調(diào)整設備運行狀態(tài)，保證供電穩(wěn)定性。另外，大部分電氣設備會受到電廠電磁的干擾，極易出現(xiàn)安全事故，而電氣自動化系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測供電系統(tǒng)運行狀態(tài)，通過分析供電系統(tǒng)近期運行數(shù)據(jù)，預測供電系統(tǒng)故障問題，并制定針對性的解決方案，降低供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障的概率；當供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障后[6]，電氣自動化系統(tǒng)會快速定位故障位置，采取相應的措施修復和調(diào)整故障，以保證供電系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。

3.4 電氣自動化在化工生產(chǎn)領域中的應用

化工生產(chǎn)通常需要在高壓、高溫的環(huán)境下開展工作，化工產(chǎn)品生產(chǎn)不僅涉及多種大型設備，而且部分生產(chǎn)材料屬于易燃易爆危險物品，如果在生產(chǎn)過程中發(fā)生安全事故，不僅會造成人員傷亡，也會對企業(yè)造成經(jīng)濟損失。在化工生產(chǎn)過程中應用電氣自動化系統(tǒng)能夠提高生產(chǎn)控制水平和自動化水平，生產(chǎn)工人可以在安全區(qū)域遠程控制化工產(chǎn)品的生產(chǎn)，同時電氣自動化系統(tǒng)也能夠?qū)崟r監(jiān)測生產(chǎn)設備運行狀態(tài)[7]，可以為管理人員提供參數(shù)。由此可見，電氣自動化系統(tǒng)的應用，不僅有利于提高化工生產(chǎn)的安全性，也能夠在一定程度上提高產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。

3.5 電氣自動化在污水處理領域中的應用

近年來，國家相關部門和社會各界對環(huán)境治理問題高度重視，特別是在污水治理方面，在自動化技術的應用下，污水處理也在向著自動化和智能化方向發(fā)展。電氣自動化系統(tǒng)能夠監(jiān)測污水中的污染物和有害物質(zhì)，通過對有害物質(zhì)的實時監(jiān)測，可以幫助相關人員及時了解污水處理效果。此外，在污水處理系統(tǒng)運行過程中電氣自動化系統(tǒng)也會自動收集污水酸堿性、水位和水溫等參數(shù)，為相關人員提供參考。

3.6 電氣自動化在農(nóng)業(yè)領域中的應用

1）農(nóng)業(yè)作為我國經(jīng)濟發(fā)展的基礎產(chǎn)業(yè)，電氣自動化技術在農(nóng)業(yè)領域中也有著廣泛的應用。例如通過監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測農(nóng)作物的生長狀態(tài)，利用傳感器設備實時監(jiān)測溫室氣體的濕度和濃度以及光照等情況，同時將監(jiān)測數(shù)據(jù)以報告的形式反饋給相關人員，幫助其了解和掌握農(nóng)作物的狀態(tài)。如部分農(nóng)作物在缺少光照的情況下，電氣自動化系統(tǒng)會提醒相關人員及時檢查照明設備，并增加光照時間和光照強度。

2）監(jiān)控系統(tǒng)能夠監(jiān)測農(nóng)作物缺水情況，電氣自動化技術會通過監(jiān)測土壤濕潤度、土壤質(zhì)量和農(nóng)作物含水量等情況，判斷植物是否需要灌溉，在農(nóng)作物缺水的情況下，電氣自動化系統(tǒng)會通過交互界面給相關人員發(fā)出提醒，并自動開啟澆灌系統(tǒng)。電氣自動化技術在農(nóng)業(yè)領域中的應用，不僅提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量和效率，也為其帶來了便利的服務[8]。

3）將無土栽培技術和電氣自動化技術相結(jié)合，通過構建監(jiān)測系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，可以幫助相關人員及時掌握農(nóng)作物的整體生長情況。利用監(jiān)測系統(tǒng)可以實時查看植物營養(yǎng)成分，在植物缺少營養(yǎng)的情況下，控制系統(tǒng)會通過施肥的方式為植物補充營養(yǎng)。

4 電氣自動化發(fā)展趨勢

4.1 向高頻方向發(fā)展

隨著科學技術的不斷發(fā)展和進步，以及工業(yè)化發(fā)展速度的加快，電氣自動化除了需要向低頻、單頻方向發(fā)展外，還需要向高頻方向發(fā)展。目前，工業(yè)生產(chǎn)正在向高頻生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變，而這不僅推動了產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量的提升，也加快了市場的轉(zhuǎn)變。由此可見，電氣自動化未來將會以高頻生產(chǎn)模式為基礎，向著更高水平、更高層次的產(chǎn)品發(fā)展。

4.2 電氣自動化設備的創(chuàng)新

基于我國中長期科技發(fā)展綱要，電氣自動化需要具備集成創(chuàng)新能力、引進吸收能力、再創(chuàng)新能力、原始創(chuàng)新能力，同時進一步提高電氣自動化的科技含量，努力研發(fā)出先進的電氣自動化產(chǎn)品和系統(tǒng)，加大電氣自動化創(chuàng)新力度。我國高新技術企業(yè)也需要開創(chuàng)創(chuàng)新發(fā)展新局面，不斷提高自身的創(chuàng)新能力，推動電氣自動化設備的創(chuàng)新。

4.3 向低成本方向發(fā)展

在電氣自動化應用過程中，低成本的電氣自動化設備得到了各個行業(yè)的普遍關注。在全球經(jīng)濟化影響下，行業(yè)之間的競爭愈發(fā)激烈，如果想要在市場中占據(jù)更好的地位，就需要降低電氣自動化設備生產(chǎn)成本，提高電氣自動化設備的經(jīng)濟效益，縮短設備研發(fā)時間，同時保證電氣自動化設備的質(zhì)量。

4.4 向節(jié)能降耗方向發(fā)展

現(xiàn)階段，我國大部分產(chǎn)業(yè)正處于轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要時期，樹立節(jié)能減耗的發(fā)展理念對于電氣自動化的發(fā)展具有重要意義。針對電氣自動化設備高能耗的問題，一方面，相關部門需要構建統(tǒng)一化和標準化的行業(yè)發(fā)展規(guī)范，尤其是在電氣自動化設備能耗方面需要給予高度重視；另一方面，需要在能源節(jié)約和電氣自動化的應用方面尋找平衡點，既需要提高產(chǎn)能和效率，也需要推動電氣自動化的轉(zhuǎn)型和優(yōu)化，以低能耗換取更多的經(jīng)濟效益[9]。

4.5 向多樣化方向發(fā)展

多樣化是電氣自動化發(fā)展的主要趨勢。一方面，在科學技術不斷進步和發(fā)展的過程中，越來越多的新理念和新技術被應用到電氣自動化設備中，如模糊邏輯算法在電氣自動化設備的應用，能夠推動電氣自動化設備的進一步創(chuàng)新和發(fā)展；另一方面，為滿足各個領域?qū)﹄姎夤こ痰男枨?，電氣自動化設備需要在應用方面呈現(xiàn)多樣化的特點。因此電氣自動化設備多樣化發(fā)展也是其重要的發(fā)展趨勢[10]。

4.6 向智能化方向發(fā)展

電氣自動化技術的應用可以進一步提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性和運行效率，加上電氣自動化技術具有實時監(jiān)測功能，可以促進系統(tǒng)運行水平的提升。在信息化時代背景下，智能化技術在各行業(yè)中有著廣泛的應用，因此推動智能化技術與電氣自動化技術的融合，不僅是電氣自動化技術發(fā)展的必然趨勢，也是滿足社會發(fā)展需求的重要途徑。電氣自動化技術向著智能化方向發(fā)展，有利于進一步提高電氣系統(tǒng)的安全性和可靠性，進而滿足新時期下各行業(yè)的發(fā)展需求。

5 結(jié)論

綜上所述，在社會飛速發(fā)展過程中，電氣自動化技術已經(jīng)成為各個行業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的基礎，加強對電氣自動化的創(chuàng)新和研究不僅能夠推動電氣自動化的發(fā)展和應用，而且對于社會和國家的發(fā)展也具有深遠的影響。對此，人們需要重視電氣自動化發(fā)展過程中存在的問題，明確電氣自動化技術的應用方向，推動電氣自動化技術的創(chuàng)新和發(fā)展。