電氣自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用

文/孫曉宇

本文簡要介紹了電氣自動(dòng)化技術(shù)的定義和基本原理，強(qiáng)調(diào)了其在現(xiàn)代電氣工程中的重要性。隨后，本文進(jìn)一步探討了電氣自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)、工業(yè)控制、建筑與智能化以及交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。在電力系統(tǒng)中，智能電網(wǎng)的建設(shè)及電力輸配系統(tǒng)的自動(dòng)化控制均提高了電網(wǎng)的效率、可靠性；在工業(yè)控制領(lǐng)域，自動(dòng)化生產(chǎn)線和工藝控制的應(yīng)用推動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)向智能化和自動(dòng)化方向發(fā)展；在建筑與智能化方面，電氣自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了智能建筑的能源管理和智能家居系統(tǒng)的控制；在交通運(yùn)輸領(lǐng)域，電氣自動(dòng)化技術(shù)為城市軌道交通和交通信號(hào)控制提供了創(chuàng)新啟發(fā)。

電氣工程作為現(xiàn)代工程領(lǐng)域的重要組成部分，越來越受到社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，電力供應(yīng)、工業(yè)生產(chǎn)、建筑智能化以及交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域?qū)﹄姎庀到y(tǒng)的要求也越來越高。然而，傳統(tǒng)的手動(dòng)控制方式已經(jīng)無法滿足這些領(lǐng)域快速增長的需求。在這種情況下，電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，一躍成為提高效率、降低成本、增強(qiáng)電氣系統(tǒng)安全性和可靠性的重要手段。因此，深入研究電氣自動(dòng)化技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域尤其是電氣工程領(lǐng)域中的應(yīng)用價(jià)值，對(duì)推動(dòng)現(xiàn)代社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

一、電氣自動(dòng)化技術(shù)概述

備狀態(tài)數(shù)據(jù)，如溫度、壓力、濕度等，隨后再將采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。這些電信號(hào)會(huì)被統(tǒng)一傳輸至具有預(yù)設(shè)邏輯和算法的控制器中，如PLC（可編程邏輯控制器）或DCS（分布式控制系統(tǒng)）?？刂破髫?fù)責(zé)將傳感器采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，并根據(jù)預(yù)設(shè)條件制定決策。接下來，控制器會(huì)借助輸出信號(hào)控制執(zhí)行器，如電機(jī)、閥門等，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制。這些執(zhí)行器可以根據(jù)控制信號(hào)調(diào)整操作狀態(tài)，高效完成生產(chǎn)或操作任務(wù)。此外，部分控制器還可以與上位機(jī)或人機(jī)界面相連接，以便操作人員適時(shí)監(jiān)視和干預(yù)系統(tǒng)運(yùn)行，調(diào)整參數(shù)或發(fā)布警報(bào)。

電氣自動(dòng)化技術(shù)的基本原理主要表現(xiàn)在傳感器、控制器和執(zhí)行器的協(xié)同作用，主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)電氣系統(tǒng)的智能化運(yùn)行。首先，傳感器多用于實(shí)時(shí)采集環(huán)境和設(shè)

二、電氣自動(dòng)化技術(shù)在現(xiàn)代電氣工程中的重要性

電氣自動(dòng)化技術(shù)的出現(xiàn)推動(dòng)了傳統(tǒng)電氣系統(tǒng)的革新，為各領(lǐng)域提供了更高效、更智能、更可靠的解決方案。

一方面，電氣自動(dòng)化技術(shù)能夠顯著提升電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性。例如，操作人員可通過智能傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測電網(wǎng)狀態(tài)；自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)調(diào)整電力分配方案，在平衡或優(yōu)化電力負(fù)荷的同時(shí)，提高供電的穩(wěn)定性、可靠性。另一方面，電氣自動(dòng)化技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用價(jià)值同樣不容忽視。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)線的智能化操作和管理，進(jìn)而提高生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量。

三、電氣自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用

（一）在電氣工程調(diào)度中的應(yīng)用

X 建筑群的電氣工程調(diào)度采用了先進(jìn)的電氣自動(dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化供配電系統(tǒng)、提高了電氣系統(tǒng)能效和穩(wěn)定性的目標(biāo)。表1 統(tǒng)計(jì)了X 建筑群的建筑電氣設(shè)置情況，表2 統(tǒng)計(jì)了在不同電氣量條件下，電氣自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程調(diào)度中消耗的能量。

表1 X 建筑群建筑電氣設(shè)置

表2 電氣自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程調(diào)度中消耗的能量

如表1 所示，為滿足居民需求，X 建筑群充分考慮供配電負(fù)荷、變壓器選擇等因素，實(shí)現(xiàn)了電氣配電框架的優(yōu)化設(shè)計(jì)。由于電氣火災(zāi)是高層建筑必須重點(diǎn)預(yù)防的問題，X 建筑群非常重視電力系統(tǒng)的防火性能設(shè)計(jì)，并盡可能將電氣火災(zāi)對(duì)住戶和建筑物的傷害降到最低。同時(shí)，X 建筑群還注重電氣系統(tǒng)的節(jié)能性、實(shí)用性、安全性、經(jīng)濟(jì)性以及智能化。以節(jié)能性為例，X 建筑群引入現(xiàn)代電子控制技術(shù)，在保證電氣設(shè)備使用效果的前提下，進(jìn)一步降低能耗。如表2 所示，電氣量為150 ～600mA 時(shí)，電氣自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程調(diào)度中消耗的能量相對(duì)穩(wěn)定，這說明該技術(shù)具有顯著的穩(wěn)定性和節(jié)能性。

（二）在發(fā)散監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

發(fā)散監(jiān)控系統(tǒng)在電氣工程中扮演著關(guān)鍵角色。應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)后，發(fā)散監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)全覆蓋、實(shí)時(shí)監(jiān)控和控制電氣設(shè)備的功能，為電氣設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行奠定了有力基礎(chǔ)。與此同時(shí)，發(fā)散監(jiān)控系統(tǒng)大多采用分層結(jié)構(gòu)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，接收數(shù)據(jù)和信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行檢測，進(jìn)而降低電氣設(shè)備故障率，增強(qiáng)電氣設(shè)備的生產(chǎn)效率和安全性。此外，基于電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)散監(jiān)控系統(tǒng)不僅能對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)房、風(fēng)機(jī)房、水泵房等電氣設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，還能根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)調(diào)整電氣設(shè)備的狀態(tài)或者及時(shí)采取維護(hù)措施，進(jìn)而在提升電氣設(shè)備運(yùn)行效率的同時(shí)，避免設(shè)備發(fā)生故障，從而降低設(shè)備維護(hù)成本。

（三）在建筑與智能化中的應(yīng)用

表3展示了電氣自動(dòng)化技術(shù)在智能建筑系統(tǒng)中的應(yīng)用效果。從中不難看出，電氣自動(dòng)化技術(shù)在能源管理、安全管理、辦公環(huán)境以及設(shè)備維護(hù)方面均發(fā)揮出突出作用，不僅節(jié)能效果顯著，還能提升建筑物的安全性和員工滿意度，降低設(shè)備損壞率。

表3 電氣自動(dòng)化技術(shù)在智能建筑系統(tǒng)中的應(yīng)用效果

（四）在交通運(yùn)輸領(lǐng)域的應(yīng)用

電氣自動(dòng)化技術(shù)在交通運(yùn)輸領(lǐng)域的應(yīng)用引領(lǐng)了現(xiàn)代交通系統(tǒng)變革。隨著智能化控制系統(tǒng)和自動(dòng)化設(shè)備的廣泛應(yīng)用，交通運(yùn)輸逐步實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化交通流量、提高安全性以及改善用戶體驗(yàn)等目標(biāo)。以城市智能交通管理系統(tǒng)為例，在電氣自動(dòng)化技術(shù)的支持下，該管理系統(tǒng)集成了交通信號(hào)燈、路況監(jiān)測設(shè)備、車輛識(shí)別系統(tǒng)等多種信息源，實(shí)現(xiàn)了對(duì)城市交通流量的實(shí)時(shí)監(jiān)控和科學(xué)調(diào)度。例如，交通信號(hào)燈主要用于智能把控交通狀況，提高交叉路口的通行效率，減少交通擁堵；車輛識(shí)別系統(tǒng)主要用于自動(dòng)識(shí)別和跟蹤車輛，打擊交通違法現(xiàn)象并給予違規(guī)車主處罰。此外，電氣自動(dòng)化技術(shù)在軌道交通領(lǐng)域也得到了廣泛應(yīng)用。自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展使得地鐵、高鐵等軌道交通系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化運(yùn)行，提高了軌道交通的安全性和運(yùn)行效率。與此同時(shí)，智能票務(wù)系統(tǒng)、車站信息系統(tǒng)等模塊也為乘客提供了更加便捷的購票出行體驗(yàn)。在公共交通領(lǐng)域，智能公交站點(diǎn)能夠?yàn)槌丝蛯?shí)時(shí)更新公交信息，幫助其規(guī)劃出行路線；電動(dòng)公交車搭載的智能充電系統(tǒng)可以根據(jù)車輛電量和運(yùn)行計(jì)劃自動(dòng)進(jìn)行充電管理，有效提高電動(dòng)公交車隊(duì)的運(yùn)營效率。

四、結(jié)語

綜上所述，電氣自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用深刻改變了社會(huì)面貌，該技術(shù)不僅提高了電力系統(tǒng)的可靠性和運(yùn)行效率，還推動(dòng)著工業(yè)生產(chǎn)流程的精密控制與優(yōu)化目標(biāo)，助力建筑智能化系統(tǒng)創(chuàng)造更加舒適、便捷、節(jié)能的生活環(huán)境，進(jìn)一步提升交通系統(tǒng)的安全性和運(yùn)營效率。例如，電氣自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，如智能電網(wǎng)建設(shè)和及行管理，有效解決了電力供需平衡和可再生能源的集成問題；與各種智能家居系統(tǒng)的融合應(yīng)用，促使能源管理和安全監(jiān)控完成智能化轉(zhuǎn)變，提升了住戶的生活品質(zhì)；在交通信號(hào)控制和智能交通管理系統(tǒng)中的應(yīng)用，改善了交通擁堵和道路安全問題。