張藝哲

北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院，北京 100044

0 引言

近年來，智能化技術(shù)日益成熟，在電氣工程自動(dòng)化中逐漸得到廣泛應(yīng)用，使得電氣工程的自動(dòng)化、智能化和數(shù)字化水平大幅度提高，同時(shí)生產(chǎn)效率也得到顯著提升，還大幅度減少了人工成本，對電氣工程運(yùn)行的穩(wěn)定性也具有明顯的提升作用。智能化技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化中的應(yīng)用，不僅大幅度提高了我國電氣工程自動(dòng)化的整體發(fā)展水平，還對我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了非常重要的推動(dòng)作用。

1 電氣工程自動(dòng)化的重要性

1.1 促進(jìn)社會發(fā)展

電氣工程自動(dòng)化在提升社會生產(chǎn)力、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展進(jìn)步、推動(dòng)社會發(fā)展、推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級轉(zhuǎn)型等方面都能發(fā)揮較大作用。

1.2 為人們生活提供便利

電氣工程自動(dòng)化為改變?nèi)藗兊纳罘绞?、提升人們的生活質(zhì)量發(fā)揮著積極作用。借助電氣工程自動(dòng)化，人們的生活更加方便。建筑電氣工程為高層建筑居民提供了多種技術(shù)選擇，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的供暖和供涼，且在電力供應(yīng)的安全、穩(wěn)定和效率上也得到了可靠的保障。

1.3 推動(dòng)電廠發(fā)展

電氣工程自動(dòng)化改變了電氣工程相關(guān)企業(yè)的工作和管理方式。借助電氣工程自動(dòng)化，相關(guān)的自動(dòng)化設(shè)備應(yīng)用越來越多，電廠借助電氣工程自動(dòng)化，提升了自動(dòng)化水平，管理效率不斷提高，對于促進(jìn)其發(fā)展也具有積極作用。

2 智能化技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化中的應(yīng)用

2.1 智能化電網(wǎng)電力自動(dòng)化調(diào)度技術(shù)

2.1.1 智能化電網(wǎng)電力自動(dòng)化調(diào)度技術(shù)的必要性

我國電網(wǎng)服務(wù)區(qū)域不斷擴(kuò)大，信息量快速增長，同時(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)也越來越復(fù)雜，這就需要提高數(shù)據(jù)采集分析的質(zhì)量和效率。要達(dá)到這一效果，必須積極應(yīng)用智能化技術(shù)，建立高度智能化、自動(dòng)化的調(diào)度技術(shù)。并在此基礎(chǔ)上，促進(jìn)數(shù)據(jù)采集分析的可持續(xù)發(fā)展。

2.1.2 智能化電網(wǎng)電力自動(dòng)化調(diào)度技術(shù)的優(yōu)勢

（1）保證電網(wǎng)運(yùn)行的安全性。應(yīng)用智能化技術(shù)，可以構(gòu)建專門的應(yīng)急處理系統(tǒng)，如后備系統(tǒng)。一旦電網(wǎng)發(fā)生故障，能夠立即隔離故障區(qū)域，保證電網(wǎng)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）保障電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行效果。將智能化技術(shù)應(yīng)用于電網(wǎng)系統(tǒng)，能夠?qū)﹄娋W(wǎng)系統(tǒng)的全天候運(yùn)行起到良好的輔助作用。在電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，利用智能化技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)智能化和自動(dòng)化操作，從而降低電網(wǎng)運(yùn)行對人力成本的需求，還能大幅度減少失誤的發(fā)生概率，這能夠保障電網(wǎng)運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性[1]。

2.2 電氣工程智能化設(shè)計(jì)

2.2.1 傳統(tǒng)電氣工程設(shè)計(jì)模式的不足

傳統(tǒng)的電氣工程設(shè)計(jì)模式缺乏技術(shù)軟件等支持，資源調(diào)配和利用效率都不高。電氣工程設(shè)計(jì)需要查閱大量資料并進(jìn)行探討，也需要相關(guān)設(shè)計(jì)人員具備一定的經(jīng)驗(yàn)，對于新人而言，電氣工程設(shè)計(jì)是較大的挑戰(zhàn)。隨著現(xiàn)代智能化技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的電氣工程設(shè)計(jì)模式已經(jīng)無法適應(yīng)時(shí)代發(fā)展需要。傳統(tǒng)的電氣工程設(shè)計(jì)一旦完成，往往不能修改，一旦修改，就要重新設(shè)計(jì)，否則會導(dǎo)致工程設(shè)計(jì)存在諸多漏洞。傳統(tǒng)的電氣工程設(shè)計(jì)模式效率低下、容易出錯(cuò)，無法適應(yīng)現(xiàn)階段的電氣工程自動(dòng)化設(shè)計(jì)需要。

2.2.2 電氣工程智能化設(shè)計(jì)模式的優(yōu)勢

（1）信息更加直觀。智能化技術(shù)可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)電氣工程設(shè)計(jì)中的短板，借助智能化軟件或設(shè)備，將相應(yīng)電氣工程放到立體空間中，構(gòu)建相關(guān)工程的三維坐標(biāo)。通過輸入相關(guān)參數(shù)，可以確定整體工程設(shè)計(jì)框架，電氣工程的細(xì)節(jié)可以一目了然，直觀展示相關(guān)信息。

（2）修改方式簡單。應(yīng)用智能化技術(shù)時(shí)，可以通過代碼編譯來設(shè)置相關(guān)程序，實(shí)現(xiàn)對于工程的可視化、動(dòng)態(tài)化管理。電氣工程智能化設(shè)計(jì)軟件還能夠評價(jià)工程設(shè)計(jì)的整體合理性，以便設(shè)計(jì)師及時(shí)修改、完善不合理的地方，不需要重新修改整體設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)軟件能結(jié)合修改的部分完善整體設(shè)計(jì)，這樣可以有效避免人為設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的錯(cuò)誤，確保設(shè)計(jì)整體效益可靠，并提升電氣工程的整體設(shè)計(jì)效益。

2.2.3 常用的電氣工程智能化設(shè)計(jì)軟件

目前在電氣工程智能化設(shè)計(jì)中，可供選擇的計(jì)算機(jī)制圖軟件比較多，如CAD 智能制圖軟件、算王軟件、BIM 技術(shù)模型軟件等。這些制圖軟件能夠讓電氣工程設(shè)計(jì)建立在一個(gè)科學(xué)的基礎(chǔ)上，讓相關(guān)設(shè)計(jì)動(dòng)作能夠合理進(jìn)行。應(yīng)用軟件，能夠直觀展示電氣工程的詳細(xì)信息，還可以預(yù)測施工中的問題，及時(shí)調(diào)整，為工程預(yù)算提供精準(zhǔn)可靠的依據(jù)。

現(xiàn)階段在電氣工程智能化設(shè)計(jì)中應(yīng)用比較多的是BIM 技術(shù)模型軟件，這一技術(shù)軟件，可以為電氣工程構(gòu)建直觀的三維立體框架模型，設(shè)計(jì)師可以在其中輸入電氣工程的重要參數(shù)等詳細(xì)信息，方便設(shè)計(jì)師把握工程的詳細(xì)信息，優(yōu)化整體的設(shè)計(jì)方案，完善電氣工程設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。結(jié)合BIM 模型，還能夠計(jì)算工程的施工量，為工程預(yù)算提供可靠依據(jù)。此外，分析BIM 模型的細(xì)節(jié)，還能夠預(yù)測施工中可能存在的施工問題，及時(shí)調(diào)整，提高電氣工程的合理性和效率[2]。

2.2.4 電氣工程智能化設(shè)計(jì)模式優(yōu)化

要在電氣工程自動(dòng)化中有效應(yīng)用智能化技術(shù)，提高電氣工程設(shè)計(jì)的智能化、自動(dòng)化水平，必須優(yōu)化電氣工程的設(shè)計(jì)方法，從而確保電氣工程自動(dòng)化設(shè)備能夠支持智能化技術(shù)的應(yīng)用。在電氣工程設(shè)計(jì)過程中，必須充分考慮企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)需求，從而使電氣設(shè)備的功能能夠充分滿足生產(chǎn)要求。

（1）相關(guān)人員密切配合。在設(shè)計(jì)中，電氣工程自動(dòng)化專業(yè)技術(shù)人員、企業(yè)生產(chǎn)流程管理人員及專業(yè)設(shè)計(jì)人員必須協(xié)動(dòng)運(yùn)作、相互配合，基于智能化、自動(dòng)化技術(shù)的要求，對電氣工程設(shè)備的信息進(jìn)行綜合分析、綜合設(shè)計(jì)，從而優(yōu)化電氣工程設(shè)備的功能屬性及生產(chǎn)工藝流程。還要優(yōu)化設(shè)備的參數(shù)及使用要求，從而確保設(shè)備的有效運(yùn)行。

（2）深入分析各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息。相關(guān)部門必須對電氣工程的設(shè)計(jì)人員提供全面且詳細(xì)的數(shù)據(jù)信息，并對這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行深入分析，綜合考慮所有部門的需求，從而優(yōu)化電氣工程的設(shè)計(jì)方案，將智能化技術(shù)科學(xué)地應(yīng)用于電氣工程的設(shè)計(jì)方案中。

（3）優(yōu)化電氣工程自動(dòng)化的運(yùn)行流程。應(yīng)用遺傳算法，有效整體電氣工程自動(dòng)化。對電氣設(shè)備的CPU進(jìn)行升級，通過實(shí)施合理的設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)對電氣工程自動(dòng)化中各個(gè)系統(tǒng)功能的統(tǒng)一操控，還能有效避免CPU 過載問題，使信息和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在電氣工程自動(dòng)化中得到有效應(yīng)用，顯著提高生產(chǎn)效率，避免浪費(fèi)現(xiàn)象的發(fā)生。

2.3 智能化電氣工程變電站

2.3.1 智能化電氣工程變電站的優(yōu)勢

在電氣工程自動(dòng)化領(lǐng)域，變電站是不可缺少的重要組成部分。合理應(yīng)用變電站，是保證電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。在變電站中積極應(yīng)用智能化技術(shù)，大力推廣智能化變電站，不僅能夠大幅度減少人力、物力及財(cái)力的使用，還能夠充分利用智能化系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控、科學(xué)判斷變電站的運(yùn)行情況，從而能夠降低變電站的運(yùn)行成本，同時(shí)提高其運(yùn)行效果和效率，提高變電站運(yùn)行的安全性和精準(zhǔn)性。

2.3.2 智能化電氣工程變電站的發(fā)展方向

目前，智能化變電站在我國的電氣工程自動(dòng)化中已得到了一定的應(yīng)用，但仍需要對其進(jìn)行完善，大力更新相關(guān)技術(shù)，提高變電站的智能化、自動(dòng)化水平，使其運(yùn)行效率及穩(wěn)定性能夠得到顯著提升。同時(shí)，對推動(dòng)我國自動(dòng)化技術(shù)向著智能化、機(jī)械化方向發(fā)展，建設(shè)現(xiàn)代化電網(wǎng)系統(tǒng)，也具有極為重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2.4 智能化故障診斷技術(shù)

2.4.1 智能化故障診斷技術(shù)的必要性

在電氣工程自動(dòng)化運(yùn)行過程中，很多因素都會對電氣設(shè)備的正常運(yùn)行造成不良影響，導(dǎo)致電氣設(shè)備發(fā)生短路、斷路等故障，對正常生產(chǎn)和生活造成極為不利的影響。在電氣工程自動(dòng)化中，電氣設(shè)備是各種功能的執(zhí)行者，也是自動(dòng)化系統(tǒng)的重要載體。智能化技術(shù)在電氣設(shè)備功能中的有效應(yīng)用，能大幅度提高電氣設(shè)備的智能化、自動(dòng)化水平，也推動(dòng)智能化技術(shù)在人們生活中的廣泛應(yīng)用，這對推動(dòng)智能化技術(shù)的發(fā)展起到了非常重要的促進(jìn)作用。在應(yīng)用電氣設(shè)備時(shí)，一旦電氣設(shè)備發(fā)生故障，將會對人們的正常生活造成極大的干擾。因此，必須在故障發(fā)生之前，提前對其進(jìn)行診斷并發(fā)出預(yù)警信息，方便維修人員盡快判斷故障風(fēng)險(xiǎn)的類型、位置等情況，從而提早發(fā)現(xiàn)問題，將問題消滅于萌芽狀態(tài)，從而有效降低故障的發(fā)生概率，保證電氣工程自動(dòng)化的正常運(yùn)行。

2.4.2 智能巡檢機(jī)器人

（1）安全性高?；谥悄芑夹g(shù)的巡檢機(jī)器人的使用安全性比較高，能夠完成大范圍的巡檢任務(wù)，十分高效、便利。

（2）效率高。智能化巡檢機(jī)器人具有自動(dòng)巡檢、遠(yuǎn)程遙控巡檢、工藝運(yùn)行參數(shù)自主讀取并診斷分析工況等功能。智能巡檢機(jī)器人替代人工進(jìn)行巡檢，可以減輕巡檢人員的工作量，也能夠降低相關(guān)人員在電氣工程工作環(huán)境中的巡檢風(fēng)險(xiǎn)，真正實(shí)現(xiàn)了無人化的自動(dòng)巡檢操作，大大提升了巡檢安全性和工作效率。

（3）精準(zhǔn)度高。在智能化巡檢機(jī)器人的系統(tǒng)中，還安裝有智能控制裝備，能夠?qū)λ性O(shè)備表計(jì)、開關(guān)狀態(tài)、指示燈等進(jìn)行全面控制與智能識別。傳統(tǒng)的人工巡檢工作對于電氣工程中一些死角往往不能做到精準(zhǔn)檢查，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)一些的潛在隱患，不利于巡檢工作效率的提升，還可能導(dǎo)致重大的安全事故。智能化巡檢機(jī)器人以電池四輪驅(qū)動(dòng)，配置360°智能日夜視攝像頭，裝載氣體檢測儀、拾音器，搭配先進(jìn)的傳感和避障模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)聲、光、氣三項(xiàng)巡檢數(shù)據(jù)的收集和各類風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)警。使用智能巡檢機(jī)器人，可以避免各種問題出現(xiàn)。

（4）經(jīng)濟(jì)效益高。智能巡檢機(jī)器人的使用成本相對于人力成本更低，長期效益更好。

（5）環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)。智能巡檢機(jī)器人能夠適應(yīng)各種環(huán)境氣候，可在-30～60 ℃的極端溫度下，以及風(fēng)沙、暴雨、氣體泄漏等惡劣條件下按程序和指令作業(yè)。

2.4.3 智能巡檢機(jī)器人的應(yīng)用

近年來，我國城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)增長迅速，大量城市軌道交通基礎(chǔ)設(shè)施在養(yǎng)護(hù)期、線路安全和監(jiān)測方面所面臨的壓力增大。傳統(tǒng)人工巡檢存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作效率低、檢測質(zhì)量分散等不足。智能巡檢機(jī)器人在城市軌道交通領(lǐng)域的應(yīng)用愈發(fā)廣泛，智能巡檢機(jī)器人逐漸出現(xiàn)在地鐵運(yùn)維中，并成為運(yùn)維主力，可以將讓地鐵故障率降低90%。在搭載雙光（可見光+紅外）攝像儀后，還能進(jìn)行夜間巡檢，實(shí)現(xiàn)了全天候、不間斷的無人機(jī)巡檢[3]。

2.5 智能化PLC 技術(shù)

2.5.1 PLC 技術(shù)

PLC 技術(shù)是一種計(jì)算機(jī)編程技術(shù)，需要根據(jù)工程建設(shè)的實(shí)際需求，利用計(jì)算機(jī)編程建立一套完善的邏輯控制系統(tǒng)，進(jìn)而對各種電氣設(shè)備實(shí)現(xiàn)有效控制[4]。在應(yīng)用PLC 技術(shù)的過程中，可以通過存儲編程內(nèi)容隨時(shí)調(diào)取編制好的程序，從而控制電氣設(shè)備的運(yùn)行秩序。運(yùn)用PLC 技術(shù)控制電氣設(shè)備需要重點(diǎn)關(guān)注順序控制和時(shí)間控制，這是保證電氣設(shè)備正常運(yùn)行的控制關(guān)鍵點(diǎn)。

2.5.2 PLC 與智能化技術(shù)融合的意義

通過應(yīng)用PLC 的智能切換功能，能夠及時(shí)切換電力系統(tǒng)中的各種電氣設(shè)備，可以根據(jù)不同的要求，運(yùn)行不同的電氣設(shè)備，從而保證電氣工程的運(yùn)行效率，提高其安全系數(shù)[5]。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，智能化技術(shù)得到廣泛普及，將智能化技術(shù)與PLC 技術(shù)進(jìn)行有機(jī)融合，實(shí)現(xiàn)對智能化技術(shù)的有效應(yīng)用，這對推動(dòng)我國電氣行業(yè)的快速發(fā)展，提高電氣行業(yè)的智能化水平，具有重要作用。

3 結(jié)束語

綜上所述，在電氣工程自動(dòng)化中應(yīng)用智能化技術(shù)，對提高電氣工程自動(dòng)化水平具有積極作用。因此，必須對此方面進(jìn)行深入研究，以提高電氣工程自動(dòng)化中智能化技術(shù)的應(yīng)用效果，推動(dòng)我國工業(yè)發(fā)展進(jìn)步，加強(qiáng)社會主義現(xiàn)代化建設(shè)。