電氣工程自動(dòng)化中的儀表測(cè)控技術(shù)分析

曹晟毓

英國諾丁漢大學(xué)

1 引言

電氣工程自動(dòng)化技術(shù)是當(dāng)前中國技術(shù)中的重要內(nèi)容，與中國日常居民生活息息相關(guān)。其中儀表測(cè)控技術(shù)能夠幫助電氣工程自動(dòng)化收集數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，因此需要加大對(duì)儀表測(cè)控技術(shù)的重視度，從集中檢測(cè)控制技術(shù)、遠(yuǎn)程檢測(cè)控制技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線檢測(cè)控制技術(shù)、分散測(cè)控體系儀表測(cè)控技術(shù)等方面進(jìn)行深入研究，為中國居民生活提供保障，為社會(huì)進(jìn)步提供幫助。

2 電氣工程及其自動(dòng)化的重要性

對(duì)于中國而言，電氣工程及其自動(dòng)化的重要性主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面。一方面，電氣工程及其自動(dòng)化能夠推進(jìn)學(xué)科理論發(fā)展。電氣工程和自動(dòng)化理論是一門應(yīng)用學(xué)科，能夠幫助學(xué)者深入鉆研電氣工程領(lǐng)域，并引領(lǐng)電氣工程發(fā)展，推進(jìn)科學(xué)技術(shù)理論[1]。另一方面，為工業(yè)發(fā)展提供幫助。信息技術(shù)發(fā)展帶動(dòng)了自動(dòng)化技術(shù)創(chuàng)新，從而引導(dǎo)工業(yè)發(fā)展，提高工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量和效率，為工業(yè)生產(chǎn)信息化奠定基礎(chǔ)。電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用能夠減少人工成本投入，節(jié)約時(shí)間成本，同時(shí)對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。此外，電力是中國城市建設(shè)、工業(yè)生產(chǎn)、日常生活、社會(huì)進(jìn)步中必不可缺的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)電氣工程自動(dòng)化能夠提升中國電力運(yùn)輸效率，并減少電力工程建設(shè)的成本。因此，為了保證城市正常運(yùn)轉(zhuǎn)，需要完善電氣工程建設(shè)，并提高電氣工程自動(dòng)化的運(yùn)輸效能。

3 儀表測(cè)控技術(shù)應(yīng)用過程中應(yīng)注意的問題

3.1 儀表測(cè)控技術(shù)中的控制要素

應(yīng)用過程中，為了發(fā)揮儀表測(cè)控技術(shù)的功能，需要對(duì)控制進(jìn)行充分了解。

第一，對(duì)儀表測(cè)控技術(shù)的功能進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)對(duì)需要使用的設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，確保其性能穩(wěn)定，指標(biāo)合格，檢測(cè)后可以投入使用。第二，在使用儀表測(cè)控技術(shù)過程中需要嚴(yán)格遵守使用標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，應(yīng)對(duì)工作環(huán)境和工作需求對(duì)程序及時(shí)進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，充分發(fā)揮儀表測(cè)控技術(shù)的職能。第三，應(yīng)用儀表測(cè)控技術(shù)時(shí)應(yīng)充分考慮環(huán)境條件，并根據(jù)具體情況采取保持措施，做好技術(shù)維護(hù)。第四，應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)資源展開收集，確保使用時(shí)不會(huì)出現(xiàn)無數(shù)據(jù)的情況，采集時(shí)應(yīng)該注意數(shù)據(jù)的真實(shí)性[2]。第五，儀表測(cè)控及時(shí)應(yīng)用時(shí)應(yīng)全程監(jiān)控，并記錄對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，使用結(jié)束后應(yīng)將數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、保存。第六，需要對(duì)操作人員進(jìn)行系統(tǒng)性培訓(xùn)，培訓(xùn)方面包含設(shè)備操作方式、儀表測(cè)控技術(shù)應(yīng)用能力等基本知識(shí)，并進(jìn)行考核?？己诉_(dá)標(biāo)后方可上崗。第七，監(jiān)督工作需要貫穿于技術(shù)應(yīng)用過程中，監(jiān)督人員應(yīng)定期對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)控并收集數(shù)據(jù)，做好分類，保證數(shù)據(jù)真實(shí)有效。

3.2 環(huán)境條件應(yīng)符合儀表測(cè)控技術(shù)要求

由于儀表測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用對(duì)環(huán)境條件有要求，為了保證技術(shù)有效應(yīng)用，在操作過程中需要嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)章制度，保證儀表測(cè)控技術(shù)有效。同時(shí)，由于儀表測(cè)控技術(shù)與較多技術(shù)有關(guān)聯(lián)，比如工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、儀器儀表等，所以在應(yīng)用時(shí)需要根據(jù)實(shí)際情況選擇不同設(shè)備，并應(yīng)用符合當(dāng)前環(huán)境條件的規(guī)章制度，按照不同的要求展開儀表測(cè)控技術(shù)應(yīng)用。在此過程中，應(yīng)注意設(shè)備必須具備合格證且每個(gè)環(huán)節(jié)都應(yīng)認(rèn)真進(jìn)行操作，確保質(zhì)量。此外，對(duì)儀表測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用設(shè)備進(jìn)行檢定時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格遵守國家計(jì)量檢定規(guī)程，以當(dāng)年最新規(guī)程為主。企業(yè)應(yīng)時(shí)刻關(guān)注規(guī)程的變化，并按照規(guī)程目錄修改適用本企業(yè)的規(guī)程制度。在測(cè)量方面，每年都需要對(duì)計(jì)量程序文件重新修訂，完善其中內(nèi)容，并確保數(shù)據(jù)信息的可靠性。

3.3 需要獲取充足的資源

對(duì)儀表測(cè)控技術(shù)而言，資源是支撐其運(yùn)轉(zhuǎn)的必要內(nèi)容，資源包含數(shù)據(jù)、信息等，每一份測(cè)量數(shù)據(jù)都應(yīng)具備可靠性和準(zhǔn)確性的原則，才能保證儀表測(cè)控技術(shù)得到結(jié)果的質(zhì)量良好，同時(shí)，每一份操作過程中獲得的原始數(shù)據(jù)都需要經(jīng)過評(píng)審，確保數(shù)據(jù)符合要求，沒有出現(xiàn)差錯(cuò)，才能繼續(xù)下一個(gè)環(huán)節(jié)。設(shè)備方面，應(yīng)用設(shè)備需要在使用之前送交到上級(jí)計(jì)量部門進(jìn)行檢定，每年進(jìn)行一次重復(fù)性試驗(yàn)和定性實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過兩次審查、核驗(yàn)，確保設(shè)備質(zhì)量合格。此外，儀表也需要按照既定流程進(jìn)行檢定，確保儀表與計(jì)量器具控制檢定條件相符合。如果出現(xiàn)誤差，需要采取合理方式方法進(jìn)行控制。

4 儀表測(cè)控技術(shù)的組成結(jié)構(gòu)

4.1 集中檢測(cè)控制技術(shù)

集中檢測(cè)控制技術(shù)是儀表測(cè)控技術(shù)中的重要組成部分之一，主要通過采集數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估，評(píng)審員和團(tuán)隊(duì)根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行信息評(píng)估，并對(duì)電氣自動(dòng)化的設(shè)備進(jìn)行集中性多功能監(jiān)視。集中檢測(cè)控制技術(shù)主要包含制定監(jiān)控計(jì)劃和文檔、識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)及閾值、采取合理技術(shù)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行監(jiān)控、對(duì)已識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行管控、制定完善監(jiān)視計(jì)劃等。當(dāng)下，電子獲取技術(shù)有較大改善，數(shù)據(jù)可以通過集中檢測(cè)控制技術(shù)或遠(yuǎn)程檢測(cè)控制技術(shù)對(duì)其進(jìn)行跟蹤，從而尋找設(shè)備中可能存在的風(fēng)險(xiǎn)。監(jiān)管機(jī)構(gòu)能夠通過集中監(jiān)測(cè)控制技術(shù)對(duì)電氣自動(dòng)化的運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行有效監(jiān)管，并制定符合實(shí)際情況的計(jì)劃和流程，以提高儀表測(cè)控技術(shù)的精準(zhǔn)度。傳統(tǒng)監(jiān)視方式中，通常在4～8 周左右進(jìn)行一次監(jiān)控，但是監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)并不準(zhǔn)確，會(huì)對(duì)后續(xù)工作開展造成阻礙，因此必須尋找更加穩(wěn)定的監(jiān)控方式，增加監(jiān)控效果。而在眾多檢測(cè)控制技術(shù)中，集中檢測(cè)控制技術(shù)的表現(xiàn)較為突出，能夠適應(yīng)監(jiān)控流程、技術(shù)和要求，并在工作中收集到足夠精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)[3]。所以工作人員可以采用集中檢測(cè)控制技術(shù)，并為其制定對(duì)應(yīng)流程，提供資源，確保集中檢測(cè)控制技術(shù)的應(yīng)用效果。集中監(jiān)控技術(shù)能夠幫助企業(yè)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行甄別，主要通過對(duì)出錯(cuò)頻率較高的設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)控，系統(tǒng)性分析數(shù)據(jù)值，識(shí)別數(shù)據(jù)異常，以此提高儀表檢測(cè)的準(zhǔn)確度，盡早發(fā)現(xiàn)故障設(shè)備，隨后根據(jù)技術(shù)和環(huán)境，制定合理的計(jì)劃，為儀表測(cè)量提供解決方案。此外，采用集中檢測(cè)控制技術(shù)還能夠縮減成本，提高使用效率。

4.2 遠(yuǎn)程檢測(cè)控制技術(shù)

遠(yuǎn)程檢測(cè)控制技術(shù)能夠跟蹤、收集應(yīng)用程序和硬件信息，本身應(yīng)用于計(jì)算設(shè)備收集信息，并對(duì)其運(yùn)行狀況進(jìn)行評(píng)估，同時(shí)在不影響工作的前提下遠(yuǎn)程執(zhí)行IT 管理服務(wù)工作。對(duì)于電廠而言，遠(yuǎn)程檢測(cè)控制技術(shù)可以幫助電廠進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)可能存在的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)防，幫助電廠提供維護(hù)所需的信息與功能，確保工作站及網(wǎng)絡(luò)能夠維持在最高性能進(jìn)行工作。同時(shí)，電廠還可以通過遠(yuǎn)程檢測(cè)控制技術(shù)對(duì)交換機(jī)、路由器或部分IoT 設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視。遠(yuǎn)程檢測(cè)控制技術(shù)本身是一種故障解決方案，具備高效性的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化流程，并提供用于遠(yuǎn)程控制會(huì)話的報(bào)告來源和單一監(jiān)視。此外，遠(yuǎn)程檢測(cè)控制技術(shù)還能對(duì)遠(yuǎn)程會(huì)話及其視頻記錄進(jìn)行監(jiān)視、審核，所以如果需要此類信息，電廠可以通過遠(yuǎn)程檢測(cè)控制技術(shù)對(duì)虛擬計(jì)算解決方案進(jìn)行監(jiān)視[4]。遠(yuǎn)程檢測(cè)控制技術(shù)能夠?qū)㈦姎庾詣?dòng)化中的服務(wù)器與工作站連接在一起，確保操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)更新的及時(shí)性。同時(shí)，在服務(wù)器和工作站上如果出現(xiàn)漏洞，可以利用軟件尋找漏洞，通過寫代碼的方式對(duì)漏洞進(jìn)行彌補(bǔ)，防止漏洞泄露信息。遠(yuǎn)程檢測(cè)控制技術(shù)也可以實(shí)現(xiàn)模擬監(jiān)控，應(yīng)用模擬傳感器技術(shù)為監(jiān)控創(chuàng)造環(huán)境條件，應(yīng)用離散傳感器對(duì)數(shù)據(jù)手機(jī)進(jìn)行模擬監(jiān)控，為儀表測(cè)量提供數(shù)據(jù)讀取服務(wù)，實(shí)現(xiàn)功能多樣化。如果在網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)卡頓、停機(jī)等特殊情況，遠(yuǎn)程監(jiān)控也能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行備份和傳遞，保障信息安全。在網(wǎng)絡(luò)管理方面，由于遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)控制技術(shù)覆蓋范圍廣泛，因此能夠在儀表測(cè)控技術(shù)應(yīng)用過程中發(fā)揮作用，提升監(jiān)控效果，減少人工成本，延長(zhǎng)儀表使用年限，防止意外停機(jī)情況出現(xiàn)，并能保證對(duì)站點(diǎn)中的重要事態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，做好本職工作。最后，在安裝方面，與有線網(wǎng)絡(luò)對(duì)比，遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)能夠借助無線網(wǎng)絡(luò)的便利，提高儀表測(cè)控的靈活性。

4.3 現(xiàn)場(chǎng)總線檢測(cè)控制技術(shù)

現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)能夠確保過程自動(dòng)化的可靠性和實(shí)用性?，F(xiàn)場(chǎng)總線檢測(cè)控制技術(shù)可以在設(shè)備運(yùn)行時(shí)進(jìn)行跟蹤監(jiān)控，讓監(jiān)控具備時(shí)效性，隨時(shí)獲得信息，同時(shí)還能保障信息的真實(shí)性和可靠性，以達(dá)到全面監(jiān)控的效果。在電氣工程自動(dòng)化日常運(yùn)行中難免出現(xiàn)故障情況，并且多數(shù)故障屬于典型故障，因此需要對(duì)執(zhí)行診斷的組件進(jìn)行開發(fā)。組件需要能夠允許無縫透明的總線基礎(chǔ)架構(gòu)直接就位，不需要進(jìn)行額外工程。為了保證系統(tǒng)可用性，需要對(duì)周圍環(huán)境和控制柜進(jìn)行聯(lián)系監(jiān)視，但是采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)時(shí)，只有總線連接和電源位于控制室的機(jī)柜當(dāng)中。因此需要連接模擬傳感器、空氣濕度傳感器、功率繼電器等組件，確保對(duì)控制柜和周邊區(qū)域?qū)崿F(xiàn)監(jiān)控[5]。以太網(wǎng)可以在示波器或大量數(shù)據(jù)的歷史測(cè)量中進(jìn)行應(yīng)用，現(xiàn)場(chǎng)總線檢測(cè)控制技術(shù)無須進(jìn)行特定配置就能夠自動(dòng)尋找并連接以太網(wǎng)。如果控制技術(shù)不可用，在安裝現(xiàn)場(chǎng)總線檢測(cè)控制技術(shù)后需要立刻對(duì)物理層進(jìn)行檢查，通過以太網(wǎng)對(duì)FF-H1 通信進(jìn)行建立，并通過FF-H1 通信對(duì)所有連接設(shè)備進(jìn)行檢查，同時(shí)檢查網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。以減少硬件成本和其他成本，節(jié)約費(fèi)用。

除了通過以太網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)總線診斷服務(wù)器進(jìn)行集成之外，新的高級(jí)數(shù)據(jù)保護(hù)還提供了通過基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線H1 進(jìn)行集成的路徑，此時(shí)FF-H1 的節(jié)點(diǎn)由網(wǎng)關(guān)充當(dāng)，使用16 個(gè)診斷模塊和64 個(gè)網(wǎng)段數(shù)據(jù)。用戶可以通過設(shè)備描述進(jìn)行集成，在用戶的系統(tǒng)上顯示專家系統(tǒng)報(bào)告和其他詳細(xì)信息。

4.4 分散測(cè)控體系儀表測(cè)控技術(shù)

分散測(cè)控體系儀表測(cè)控技術(shù)是一種控制系統(tǒng)，主要應(yīng)用于電廠的計(jì)算機(jī)控制，通常具備許多控制回路，回路中包含許多自治控制器，但是不具有中央監(jiān)督控制。分散測(cè)控體系儀表測(cè)控技術(shù)是由數(shù)據(jù)字段和多個(gè)處理器共同組合而成，其中數(shù)據(jù)總線負(fù)責(zé)在處理器之間傳遞通信消息。在應(yīng)用中，處理器本身含有一個(gè)自治控制處理器和應(yīng)用程序，二者共同負(fù)責(zé)對(duì)電廠的監(jiān)視和控制。自治控制處理器是一種用于處理器內(nèi)應(yīng)用程序的中間件，提供到數(shù)據(jù)字段發(fā)布功能的連接，其中，發(fā)布是多對(duì)多組件間通信的模型。在這個(gè)模型中，組件可以同時(shí)指定為產(chǎn)生數(shù)據(jù)的發(fā)布者或者指定為輸入的數(shù)據(jù)。應(yīng)用程序之間的消息通常有交易代碼和數(shù)據(jù)共同構(gòu)成，交易代碼是數(shù)據(jù)字段的唯一標(biāo)識(shí)，因此可以直接對(duì)應(yīng)用程序之間的通信進(jìn)行定義。因?yàn)橥ㄐ朋w系結(jié)構(gòu)可以在消息中直接添加數(shù)據(jù)類型，所以需要對(duì)實(shí)際情況中應(yīng)用程序替換進(jìn)行測(cè)試[6]。首先，測(cè)試應(yīng)用程序，根據(jù)交易代碼對(duì)正在處理在線任務(wù)的應(yīng)用程序進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。其次，根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)創(chuàng)建臨時(shí)數(shù)據(jù)，并將臨時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)布在提前準(zhǔn)備好的測(cè)試數(shù)據(jù)字段之中。最后，接受臨時(shí)數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得出結(jié)果，送至日志記錄程序。在測(cè)試過程中，需要通過不同資源在交易代碼幾只蝦對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行測(cè)試，確保應(yīng)用程序的可靠性。

5 結(jié)語

當(dāng)下電氣工程及其自動(dòng)化獲得了長(zhǎng)足發(fā)展，同時(shí)提升了電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率和運(yùn)行質(zhì)量。但是在社會(huì)進(jìn)步、城市發(fā)展的背景下，電氣自動(dòng)化應(yīng)用雖然正在逐漸形成規(guī)模，卻依然有較大完善空間。中國電氣工程自動(dòng)化中的儀表測(cè)控技術(shù)依然存在問題，需要分析儀表測(cè)控技術(shù)的主要結(jié)構(gòu)，同時(shí)對(duì)儀表測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行深入研究，滿足居民的日常生活需求，才能推動(dòng)電氣自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)步，為居民提供更好的生活環(huán)境，為推動(dòng)社會(huì)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。