电气工程及其自动化的智能化技术运用分析

赵韩涛，孙凯

（山东第一医科大学第二附属医院，山东 泰安 271000）

在现代生活中，对“智能化技术”的理解一般为：以计算机或其他智能设备作为主要的“控制端”，结合精密传感技术、网络通信技术、定位技术等，对目标设备进行定向控制——通过操作计算机，对设备定向发布控制命令，使设备当前的工况发生对应的调整。总体而言，智能化技术在实际操作和应用中已经取得了非常好的反馈效果，一般特性为能够大幅度改善操作者作业环境、降低人工作业强度、提高作业质量以及工作效率。此外，一些危险程度较高的场合无需人工前往，均可在智能化设备及技术的控制下完成高安全性探索，实用性极强。

1 智能化技术应用于电气工程及其自动化中的优势分析

1.1 能够进一步优化升级对机械设备的控制水平

人工智能是信息时代的代表性技术之一，与大数据分析、物联网、云技术合称“大智移云”。针对“智能”进行理解时可以得出如下结论：“智能”描述的事物是“非人类”，但参照的对象是“人类”。这是因为人类不同于地球上其他任何事物，具备的最大特点在于：人类是“具有智慧”的生物，人类的大脑能够思考问题，能够根据事物本身、所处环境等发生的变化作出相关反应，从而有效解决问题。从这个角度来看，所谓“智能”便是通过特定的方式，使其他事物在一定程度上具备与人相似的功能。但这种“智能”必须建立在“人工控制”之下，可以作2个方面的解释：其一，由特定的人员对事物（主要是设备）进行定向控制。比如以计算机等智能设备作为远端的主要控制设备，在设备端设置信号接收端以及控制器，二者之间采用能够传输特定形式信号的线缆进行连接。当操作人员在远端使用计算机设备发出指令时，设置在设备上的信息接收装置便会按照预设的控制程序，自动操作机械设备完成某种特定的动作，这便是最常见的智能化控制。其二，进一步围绕“控制设备执行某种工况”的智能程度进行加强，主要通过优化或升级控制程序，使受控制的机械设备呈现出类似人类大脑的思考方式，在工况发生变化时，根据现场实际情况，在无需人工介入的情况下自动执行某项程序，从而解决现场问题。现阶段，第一种智能化控制方式已经在电气工程及其自动化中得到了广泛应用，而第二种同样在全面推行。总体而言，智能化技术的应用能够不断优化升级对电气工程及其自动化设备的控制水平。

1.2 能够对非自动化、半自动化电气工程设备进行有效改造升级，控制成本

对很多电气工程及其自动化领域的从业者来说，自身所在企业的规模并不是很大，且可能受资金、技术等因素的制约，导致长时间使用非自动化、半自动化、基础性自动化的设备。但并不意味着无法实现对这类设备进行智能化控制。一种行之有效的方法为，可以在设备端设置PLC可编程逻辑控制装置。这种装置体积小、性能强大、兼容性高，能够通过多种多样的方式与电气工程相关设备进行连接。实际上，借助PLC装置，电气工程设备与计算机控制系统之间便拥有了一座能够无障碍传递信息的桥梁——计算机发布的控制指令首先被PLC装置接收，PLC端直接解析相关命令，并调用内部预先存储的控制程序，控制电气设备调整工况。这种智能化技术应用于电气工程设备的方式能够对非自动化、半自动化的电气工程设备进行低成本智能化改造升级，具备较大的应用可行性，从而促进电气工程及其自动化工作更加顺利地开展。

2 智能化技术在电气工程及其自动化中的应用领域

2.1 可在电气工程及其自动化系统设计阶段应用

智能化技术应用于电气工程及其自动化系统设计阶段时，技术人员需要进行反复的调试之后，才能确定相关数据，之后将其中的某些设备设置成“临界值”，在系统控制程序中予以重点标注。与该“临界值”有关的智能装置在系统处于运行状态时，会时刻比对系统当前的实际运行参数与该临界值，如果并未超过该值的允许范围，意味着系统处于正常运转的状态，无需执行任何操作；若发现系统对应的参数正在接近或已经超过该值，则表明系统中发生了故障，为了保护系统整体不受影响，需要将故障对应的区域从系统中移除。实际上，在电气工程及其自动化系统设计阶段能应用智能化技术，完成某个临界值的设定之后，便可基于该临界值，将很多其他设备整合成一个能够对系统中的某项功能、参数进行自动化监督、诊断的子系统（或装置）。事实上，这种模式在电气工程及其自动化系统中已经得到了广泛应用。最常见的便是电力工程中的设备短路智能化检测控制装置。主要原理为：（1）电路中某个设备出现短路故障时，必定伴随某项参数异常，如电压、电流在短时间内迅速提高，或是电流做功而导致某个设备、某段电路的稳定度在短时间内迅速升高。基于此，可在智能化系统应用于电气工程及其自动化设计阶段时，便围绕电力系统某段电路、某个设备的电压波动空间、电流波动空间、温度波动空间进行反复测试，确定额定工况。（2）可以将额定工况的最大值，或是高出最大值一部分的某个值设定为“临界值”。具体选择哪一项参数作为智能化监测临界值时，可根据所对应的传感器的成本、性能等加以决定。（3）以温度传感器为例。如果电气工程电路中某个设备在正常运行状态下，设备可能达到的最大稳定温度为200℃，某些极端情况下（设备依然没有出现故障，依然处于正常运转的状态）可能达到230℃，如果再度超过该值，便意味着设备有很大的概率发生了短路故障。基于此，可以在智能化控制程序中，将“230℃”这一温度值设定为“安全临界值”，设置在监测装置中的温度传感器便基于“230℃”对该设备、电路的温度进行动态、实时监测。当发现设备温度已经长时间处于200℃时（此处还可以在进行智能化控制程序编制时，额外设定一个“持续时间临界值”，同样需要在设计阶段反复测试设备平均维持这一最大稳定温度的时间，在此基础上进行适当的“参数提高”，以达到智能化监测的目的），便应该发出预警信息，在人工持有的设备中显示“设备已经较长时间维持较高温度，请及时查看”的提示信息；若设备温度超过200℃，并在极短时间内迅速达到甚至超过230℃，意味着设备可能出现了短路等比较严重的故障。此时，监测装置一方面需要将相关信息发送给计算机端，另一方面需要立刻向继电器等装置发布“切断设备与电路之间的联系”这一指令，由继电器负责执行。通过上述过程，当电气工程设备发生短路等重大故障时，可通过及时获悉并比对某项重要参数，对之后可能出现的风险进行评估，最终根据实际情况作出正确的响应，以达到保证系统安全的目的。

2.2 可应用于对电气工程设备的日常智能化操控及管理

实际上，智能化技术应用于电气工程及其自动化的原理并不复杂，可以简单地总结为如下流程：其一，若要使电气工程设备呈现出“智能化”的特性，需要借助计算机程序进行控制。这便是“智能”的原理——“智能”全称“人工智能”，更加准确的说法是“仿照人类大脑思维方式编制控制程序”。如上文提到的“传感器、继电器监测设备是否短路”的智能化控制过程中，各项元器件执行的指令便是基于人类大脑对相关问题进行思考，最终得出的结果。其二，通过编制控制程序，对一些机械设备、元器件赋予特定的功能之后，这些装置既可以满足人类所需，又能够提供较为精准的监测数据。具体而言：在电气工程及其自动化系统中，“故障”不可能长时间发生，甚至随着技术的不断升级，系统在绝大多数情况下都能够保持稳定的运行工况，对应的信息都会显示“正常”。传统的人工监测模式下，由于工作人员长时间面对大量正常数据，产生烦躁感、无聊感均是不可避免的，即使初期的谨慎程度再高，到了后期也会逐渐降低。但问题在于，很多“故障”的发生毫无规律可言，甚至经常突然发生。若此时负责监控的人员恰好“打盹”，便有可能忽略故障，埋下较大的安全隐患。而对机械设备赋予相应的功能之后，设备会陷入循环工作状态，只要本身的硬件性能足够稳定、软件程序正常，都可以保证监测结果的准确性。

2.3 可通过操作针对机器人（狗）的方式实现对危险地区的低风险探索

除了故障监测之外，现阶段已经出现了一种人们长期设想，目前已经得到实际应用的智能化技术应用方式——在电气工程大型设备所在地，某些区域的工况十分复杂，无法通过线上模式及时获悉现场实际情况。此时，必须派遣专业人员携带专用设备前往现场进行探测。但一方面，某些区域并非人力可以到达；另一方面，由于情况未知，人员探测过程中存在极大的安全隐患。基于此，可以使用智能机器人（狗），通过人工控制的方式，操控机器人深入很多人力无法达到的危险区域，有助于及时、清晰地获得现场实际情况，尽快制定解决方案。

3 结语

智能化技术的核心是计算机技术，搭配精密传感技术、信息网络传输技术、定位技术，主要实现“远端精确控制”。电气工程及其自动化领域的设备运行现场普遍具备设备体积大、环境复杂、危险性高等特点。如果对相关设备的控制水平不佳，导致设备运转出现问题，则大概率影响运行效率。此外，当现场出现未知问题需要前往进行探索时，通过应用智能化技术，可操作性机器人（狗）搭载各项支持远距离信号传输的设备进行查看，能够大幅度提高探测过程的安全性。总体而言，智能化技术应用于电气工程及其自动化时，能够全面提高对相关设备的控制水平，值得广泛应用。