试论电气工程自动化中智能化技术的应用

2021-01-02许玉风田跃宗

科技创新与应用 2021年4期

许玉风，田跃宗

（1.安徽理工大学，安徽淮南 232000；2.安徽华电芜湖发电有限公司，安徽芜湖 241000）

引言

电气工程自动化技术是我国进行制造和加工的关键技术，也是提升我国经济、开发先进技术的重要支撑部分，且这一形势将随着经济水平的提高和信息处理技术的进步而更加突出，意味着电气工程的重要性不断增加，但也意味着电气行业将会面临更严峻的市场形势。自动化技术是电气工程进行控制和信息处理的重要技术，通过计算机的介入使得其工作效率极为可观，但基于自动化技术衍生出了智能化技术拥有更加高效、更加精准的技术优势。将两者进行结合，势必会发挥出最大化的效果，推进电气工程领域的发展和国家经济的提升。

1 智能化技术优势

智能化技术是由多种软硬件系统进行合作形成的先进生产技术，组成部分包括计算机及相应软件处理技术、精密定位仪器、精密传感部件等[1]。在市场竞争趋势愈加激烈的今天，智能化技术的优势是明显的，智能化技术的应用可以节省生产人员更多的劳动量、大大减少用于设备监测和维护的成本、降低产品的不合格率、提高生产效率和提高生产安全性。特别是在电气工程领域，产品的生产需要较高的精确度和较复杂的工艺，而高速度高精度、柔性化正是智能化技术的特点，这些技术特点能够在进行生产时转化为优势，从而提升产品的品质和优化生产成本。

1.1 高速高精度高效化

智能化的电气工程控制系统中包含运算能力强大的芯片，配合高灵敏度监测元器件后能够大幅度提高设备进行生产加工时的速度和精度，使得电气产品的各项指标得以轻松符合相关标准[2]。

1.2 柔性化

智能化技术的应用带来的一个结果就是减少了人力资源的投入，但这同时也意味着人员对设备进行监测和维护的频率会降低。若是设备的运行稳定性不够，极易发生设备故障、延长维修时间，从而影响生产进度。而智能化技术的一大优势就是具备较好的柔性化，能够很好的协调各系统之间的工作并进行一定程度上的自我维护，提高设备的运行稳定性。

1.3 实时智能化

随着计算机信息处理技术的进步和传感器件的发展，使得应用了智能技术的电气控制系统能够实现实时获取信息、处理信息的强大能力。人工智能可以在一定程度上模拟出人的思考和行为方式，使得控制系统更为智能，对信息进行针对性的处理，使得智能技术的实用性大大增加。

2 电气行业中智能化技术的特点

电子技术的迅速发展与成熟，使得我国的电气自动化技术进入智能化阶段，应用了智能化技术的电气工程自动化技术，与传统电气工程自动化技术相比已经产生了许多变化。

2.1 智能化技术可实现无人化生产

应用了智能化技术的电气工程自动化技术能够在生产的各个环节不同程度的减少人力的使用，减少设备对人员的操作，增加设备运行稳定性[3]。例如，对电力系统应用智能化技术以后，能够加快设备的响应速度。对监控系统和控制系统应用智能化技术后，可以实现对生产设备的远程操控，生产人员只需通过屏幕就能掌握整个生产车间的实时动态并进行调整。既能保证生产的准确性，又能保障生产员工的人身安全性。在5G 技术普及应用后，相信会有真正意义上的无人工厂出现，这将是电气行业的一大突破。

2.2 智能化技术无需控制模型

相较于传统电气工程自动化技术中的控制系统而言，应用了智能化技术后的控制系统将会有着显著的优势。其中最为突出的一点就是智能化控制系统不需要控制模式[4]。传统的控制系统需要依赖控制对象的模型设计，所作的一切控制行为都建立在对控制对象模型设计的了解上。但当模型设计出现复杂的动态方程时，就无法进行有效控制。而智能化控制系统能够在多种复杂条件下依然实现对控制对象的精准控制，消除了因为模型设计复杂带来的不可预测性，这得益于智能化技术对自动控制器紧密系数的提高。

2.3 智能化技术可在复杂条件下实现对信息的正确处理

应用了智能化技术的电气工程自动化技术实现在多种复杂输入情况下依然能够对数据进行处理，且对处理的数据进行一定的评估和分类。即使出现无用信息和错误信息，也能最大程度保障数据处理的正确性和效率性。例如，随着市场需求的变更，企业在进行生产时生产对象也会有着很强的变更性。在这样的条件下，智能化系统也能对整个生产环节进行较大范围的准确控制，这是传统的自动化技术所不能达到的。想要实现变更生产对象后依然能够进行全面化控制，需要更好的发展智能化技术。

3 智能化技术在电气工程自动化中的应用示例

随着智能化技术的发展，许多技术成果在实际生活中都得到了成功的应用。在电气工程自动化方面，智能化技术的应用使得远程控制、故障自我监测和提高生产效率等许多问题得到解决。

3.1 神经网络系统

在电气工程自动化中进行智能化技术的应用以后，控制系统可实现神经网络系统的控制模式。这种拟人式的控制模式使得控制系统有着极高的容错性和坚固性，通过将数据进行处理、分析、储存和反馈，将处理后的信息分布在多个神经网络单元中，极大的提高了系统处理信息的效率和准确性[5]。在此基础上，神经网络系统还能计算出信息的反向分布方法，根据整个系统的实际生产情况进行及时调节，保障设备运行的稳定性。

3.2 实现智能化控制

实现智能化控制，对所有行业而言都是未来发展方向中的主要部分，对于电气行业来说，实现智能化控制的必要性是要强过其他行业的。在现阶段的电气行业中，已经实现了部分智能化控制，而且正随着智能技术的发展不断提高智能化控制的覆盖率。目前的智能化控制方式，主要是模糊控制、专家系统控制和神经网络控制三种，能够实现即时记录设备运行情况和故障原因、对各种数据进行处理、通过监控将设备情况远程投送以及通过计算机实现远程控制等功能。

3.3 PLC 系统

应用了智能化技术后的电气工程自动化技术在对设备进行控制时对电力有着较高的要求，针对设备做出的一些指令都需要电力系统进行准确、快速的反应。这种高速度、高精度的电力控制传统的电力系统很难提供，在此背景下PLC 技术应运而生[6]。PLC 技术作为智能化技术在电力系统中的辅助控制技术，能够满足复杂的电力需求，通过现场传感器件和远程终端进行显示屏投送，实时监控电力系统的运行情况并保障生产电力需求。

3.4 电气的优化设计

与其他行业相比，电气工程自动化的产品设计更为复杂。其中涉及多个知识领域且需要具备很强的实用性和经济性。目前来说，进行电气产品的设计主要有两个方向可以选择：一是在不断完善和优化的理论体系中打造设计方案。二是对原有的产品和经验进行改良。前者具有较大的不可预测性，在市场竞争形势愈加激烈的今天失去了实用性。而后者需要大量资源的重复投入，且设计出的产品缺乏创新性，不利于行业的长远发展。随着智能化技术的发展，这一难题得到了很好的解决，通过计算机的智能辅助，使得电气产品的设计变得更加智能和高效。而且设计好的产品可以在计算机中进行模拟运行，大大减少了资源和时间成本的投入。

4 推进智能化技术应用的相关措施

4.1 构建完备技术研发体系，打造科学可靠技术平台

想要推进智能化技术在电气工程自动化中的应用，需要的必备因素与先决条件有很多。首先，需要建造完善的技术研发体系，给予企业和人员充分的可使用资源和学习新技术理念的空间。企业可以以自身资源为基础，以推行智能化技术在电气工程自动化中的应用为最终目的，联合其他企业、地方政府和相关科研机构共同搭建起集人员培养、理论实践和项目孵化为一体的智能化技术研发体系[7]。为了实现这一目标，企业可施展多重手段，例如，引进可作为智能化带头型的人才并分批对本企业人员进行相关培训，加强其对于设备软件的操作能力，这将大大有利于智能化技术的发展。国家提出了“科教兴国，科技强国”的发展理念，相关企业在这样的背景下，要尽快推进智能化技术在电气工程自动化中的创新应用工作和体系平台的搭建，真正做好组织者作用。智能化技术平台需要以多方面作为载体，联合其他力量共同打造。借助整合过后的具备一定可使用资源和共享信息并能实现互相帮助、互相合作的一体化平台，使得企业可以应用更多种类、更多级别、覆盖面更广的智能化技术。通过此类活动的开展来完善和增强企业进行生产的智能化水平，同时也使得智能化技术的应用更加具有普遍性和基础性，激发其他企业的应用兴趣和研发机构的研发动力。特别要注意与科研机构的合作，在电气工程自动化中进行智能化技术的应用离不开相关技术的支持。

4.2 学习国内外先进技术并与自身条件有机结合

在我国电气行业生产水平向现代化看齐的阶段上，西方发达国家在这方面走过了漫长的发展历程，积累了丰富的经验。基于计算机技术的智能化技术在国内外都受到了较大的重视，是一个工业强国和科技强国在发展过程中一定要走的一条道路。以美国为例，美国的电气企业对于智能化技术的应用程度非常深，这主要由其多年来科学技术的积累，打造出了优异的生产模式以及先进的软硬件设施。在整体经济实力上，德国虽然不属于世界最为顶尖的国家，但作为老牌资本主义国家德国发展电气行业智能化的脚步走在了世界最前列，而且技术越来越先进生产模式越来越成熟，并由此取得了国际上电气行业的领先地位。德国有着多家在国际上排名靠前的电气企业，例如西门子、大众、戴勒姆德国大陆集团等，这些企业在电气工程自动化中对智能化技术的应用极为普遍和成熟。这得益于德国政府自始至终都坚持对智能化技术的支持，特别是以亚琛工大、达姆施达特工大和德累斯顿大等为代表的高等院校的人员和技术的支持，更是使得德国在智能化技术上突飞猛进。与国外的发展状况相比，由于历史因素，我国在这个领域的发展时间较短。我国想要推行自己的智能化技术并将其应用在电气工程自动化上，就需要对国外成熟的发展经验进行学习和借鉴，选取其中适合我们自身的部分或者进行改良后使用而不是照搬照抄。随着经济的快速发展和国内教育水平逐渐提高，国内电气行业更加重视、投入到技术研发的资源也愈来愈多，许多具备应用价值的新技术相继出现，可供国内进行借鉴和研究的方向越来越多，相关的思想理念也在不断更新。相信在不久的将来，我国电气行业智能化将踏入世界先进行列。

4.3 培养具备智能化设备操作能力的高素质员工队伍

如果把电气行业比作军队的话，员工就是无数英勇的士兵，各种技术理论和实践经验就是武装士兵的强大武器。公认的是，无论多么强大的武器，都必须得由强大的士兵来使用才能发挥其最大威力。同样的，无论多么先进、多么成熟的技术模式，都得由优秀的、强大的员工来具体施行，才会取得最为理想的应用效果。想要将智能化技术在电气工程自动化中很好的应用下去，就需要建设具备智能设备操作能力的高素质员工队伍[8]。