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电气工程是以计算机为操作平台,现代控制技术的应用可以为住户提供技术信息,在实现信息共享的同时,为住户提供极大的便利。在电气工程中,电气控制控制技术以电气工程的实时监控为基础,及时分析系统反馈的运行数据,并评价系统的运行状况,以便于能够及时、有效的发现运行故障,提高了电气工程的安全性;同时在节能环保的基础上极大的保证了居民生命财产的安全。
2电气控制技术的发展阶段
2.1手动化到自动化
电气控制技术的初始阶段是手工控制阶段,随着科学技术的发展,手工操作逐渐迈向了半自动化操作阶段,并随着应用经验的积累和科学技术的进步,逐渐实现了自动化。其主要的表现形式为控制方法和控制设备的自动化,这一阶段的电气控制技术是一次革命化的变化,极大解放了人力资源,优化了人力资源配置,为电气控制技术的发展奠定了基础。
2.2简单化到智能化
电气控制技术实现简单的自动化后,还需要借助人力的操作,因此其故障率一直比较的高,同时这些失误通过控制人力操作是难以避免的。因此,相关的专家把研究的重点放在了更高级的电气控制技术上,尤其是智能化技术更是科学家研究的重点,自动化的电气控制技术不可避免的会出现故障问题,人为故障比率较高,但是智能化控制技术则提高了机器的改错能力,极大提高了系统运行的可靠性,因此,电气控制技术实现了智能化的控制是一次深层次的革命,实现了控制技术的质的飞跃。
2.3逻辑化到网络化
电气控制技术在漫长的发展历史中已经实现了智能化的发展模式,但是随着人们需求的提高,智能化的控制技术已经不能满足时展的需求,因此进行控制技术的革新势在必行,尤其是简化控制技术是革新的重点。当前电器控制技术面临着从逻辑化到网络化的发展趋势,海量的统计数据整理发展到了信息化的处理模式,电气控制技术的控制原理也从单一的触头硬接线逻辑控制系统发展到了微处理器或者微计算机为中心的网络化自动控制系统,同时其控制设备的体积减小,设备操作更加简洁。
3智能化技术在电气工程中的应用
智能化技术在电气工程中应用取得了很好的效果,在自动化控制、设备故障监测、工程优化等方面发挥着重要作用,提高了自动化程度、加快了电气工程的设备事故监测维修速度,极大地优化了电气工程。
3.1智能化技术理论基础
人工智能技术的概念在20世纪50年代提出,随后被其他领域行业普遍接受采纳,并且智能化技术的应用广泛推展。电气工程是人类从事各种生产活动的基本技术要素,作为计算机技术中高端分支的智能化技术正逐渐被应用其中。人工智能技术通过模拟人的智能的方法和技术,开发研究升级的科学技术,人工智能的工作目的是设计出和人类智能相似的机器,以解决工作出现的复杂情况变化,提高工作的效率和精度,通过调查研究显示,在电气工程的自动化控制中使用智能化操作技术能合理整合电气工程中的资源配置,降低成本。
3.2智能技术在电气自动化控制中的应用
智能化技术在电气设备中的应用,涉及的工作领域较多,分工较为明确,是一项很复杂的工作,需要有极强的技术和人才支撑,同时还需要控制人员有较高的责任感和操作能力。另外,要加强电气控制中人工智能的有效使用,电气控制是整个工程中的重要一环,在电气工程中,要加强自动化控制的保护,把GPS定位系统安装在电气控制线路中,通过定位系统控制电气控制的线路工作,以便于能及时的传输、反馈电气工程中的运行数据,并做出智能化分析,及时采用有效的智能化控制措施。
3.3智能技术在电气工程故障检测分析中的应用
在电气工程中,可以使用智能化的控制手段进行系统故障的监测,通过问题的及时反馈,进行智能化的数据分析,以便于进行故障的维修,并能够进一步的实施监控措施,在故障检测中常用的方法有神经网络、模糊网络、专家系统等。对于电气的变压器、发动机、发电机进行有效的监控,利用智能化监测系统能清晰的判断故障的所在,通常在系统中采用模糊理论、神经网络、专家系统来分析,从而提高了工作效率和精度。尤其是在变压器的故障监控中,传统的诊断方法技术是通过检测变压箱中的气体来判断故障,其方法较为复杂、检测时间长,检测精确度差,很难有效的解决故障。
3.4智能技术在电气工程电气设备优化中的应用
主要包含两个方面:①智能化技术的遗传算法,这种算法是通过模仿生物遗传,利用生物的进化规律进行智能搜索和运算,利用生物遗传规律的完美型来优化系统内部缺陷。②智能化专家系统,通过设置完善的数据分析软件,把存在的问题和缺陷进行自我优化。在实际的工程中,一般要结合两种优化措施,以便达到最佳的优化效果。此外,在智能化系统中,也采用模糊逻辑、神经网络的方法进行设备的优化升级,其主要的作用原理是:利用物理学的方法和神经网络的方法进行设备和计算机算法的升级优化,从而解决了神经网络运算的速度问题,极大地提升了计算机的运行处理速度和智能化反应速度。
4数控技术在电气工程中的应用
4.1数控技术的电气工程中的应用前景
数控技术是一种数字化的控制方式,借助于精密的信息处理系统实现了系统数据的监控,同时通过传输系统把相关指令传输到控制中心,控制中心配备的高效、即时的控制系统,可以快速处理传输数据,并做出相关的指令。数控技术在各个领域中发挥着重要作用,数控在20世纪末技术已经逐渐得到了完善,各种系统内的漏洞也逐渐完善化,从而解决了一系列的工程问题,因此为了更好的实现控制技术的安全,保证了电气工程人员的人身安全,实现电气设备的自动化、无人化、程序化、数据化的操作模式应当前数控技术发展的重点。
4.2数控技术在电气工程中应用的合理性与科学性
电气工程系统较为复杂,同时也是一个连续性的工程,因此,数控技术的应用应当结合电气工程的实际,确保电气工程中数控技术运用的合理性与科学性。数控技术的基础环节是数控体系,通常而言,数控体系的完成需要借助于服务主机和控制器,并通过两者之间的连接方式来确定系统的安全性和可靠性。当前KVM主机在电气工程中应用广泛,常采用CATS链接和KVM链接两种模式与数控系统机房进行连接,而本地的控制中心则通过KVM主机收集的信息数据来了解整个电气系统的运行状况,并根据运行数据对系统稳定性做出相应的评估。服务器的功能则是将系统的运行状况转化为数字化的电信号,同时担负着数据的存储和调取功能,这就提高了系统信息存储的科学化和全面,方便了控制工作的进行。此外控制中心也可以根据系统的运行做出相应的指令调整,而指令调整的信息也以同样的方式存储早服务器主机中,方面以后的信息调取工作。远程控制中心则是利用各种网络设备和电气系统与本地控制中心实现有效链接,在同一时内监控多个电气系统,常常应用于较为高层的片区系统。
4.3数控技术对电气工程设备运行环境的监控
数控技术在电气工程的一个重要作用就是运行环境的监控,包括对电气系统运行环境、管理环境的监控。对于电气系统环境的监控包括运行环境湿度和温度、电压、电量等,根据设置的参数来确定外部环境和内部控制系统的匹配度,如果电气控制监控系统的数据出现了异常,例如温度不稳、电压过大或者过小等情况都会造成内部环境的异常,而这些数据都会被及时反馈到控制中心,控制中心接收到相关数据信号后就会与预先设定的警戒值进行比较,从而根据比对的数据做出相应的判断,同时发出有效的指令信号。
5结语
关键词:智能化技术;电气工程;自动化控制;应用
智能化技术,是在我国科学技术不断发展中所研发出的新型技术手段,在智能化技术出现后,因其各种优势已经在我国各个领域当中被广泛的运用起来,尤其在电气工程自动化控制系统当中,随着被逐步的运用在电气工程的各项领域当中,为我国电气工程领域的发展奠定非常有利的基础。
1智能化技术的主要理论基础分析
在二十世纪五十年代人工智能就已经问世,通过几十年的不断研究与探索,智能化技术也被广泛的运用起来,在人们生活当中、工作当中都被人工智能化产品所占据,它们能够像人类一样有感应,能行动和思索,因其自身拥有高精度、高效率以及高协调性的特点,已经远超传统的控制技术,当前随着计算机的快速发展,能够有效的实现运用人的思维能力去模拟到机器人身上,在运用计算机编程语言技术,普及增加智能化模拟的可实施性,进而实现科技的快速发展。
2在电气工程自动化控制中应用智能化技术的主要意义
2.1能够对自动化控制模型进行简化
在电气工程自动化控制工作中,主要就是通过建立模型来实现的,但是因此模型相对比较复杂繁琐。例如,建立的模型与实际情况出现不符的情况或实际操作中出现与模型不统一的情况,对于这些问题来说一般情况下多以电气工程自身调节能力来进行处理,但在实际操作中,还是会出现一些无法预测和估计的问题,影响着电气工程自动化控制的正常运作。而在电气工程自动化控制中应用智能技术,能够在一定程度上去防止类似突发事件的发生,从而提升电气工程自动化控制工作的准确度。
2.2能够实现电气工程自动化控制的一致
电气工程自动化控制主要是以建立模型来实现的,而应用智能化技术在电气工程自动化控制中,能够避免模型复杂的问题,进而保障其控制工作的顺利完成,利用控制电气工程中的有关设备与数据,让电气工程自动化控制变得更加一致化,不仅能够提升电气工程自动化工作效率,还能改进电气工程自动化的整体服务质量。
2.3对电气工程系统控制水平进行提升
在电气工程系统控制中应用智能化技术,能够有效提升其控制水平,不仅能够控制电气工程自动化程序设备中的相应系统数据,并且还能对电气工程自动化安全隐患进行警戒,在一定的情况下避免自动化控制中出现不必要的问题,提升电气工程系统控制水平,为电气工程领域发展提供有利条件。
3在电气工程自动化控制中智能化技术的主要应用
3.1对电气工程自动化控制中的病因进行合理诊断
对电气工程系统进行病因诊断时,对于传统的诊断形式来说,是相对比较复杂且繁琐的,不仅仅对工作人员有着很高的要求,还无法对其病因进行精准的诊断,导致电气工程自动化控制中会出现一些无法避免数据问题等。而职能化技术则能够利用自身优势,对其病因进行有效的诊断,还能因其问题提出合理的解决策略,不仅能够有效找出病因,还能更好的提升其工作效率,因此电气工程自动化控制中要有效利用智能化技术,在对其设备进行情况的诊断,从而避免相关问题对工作的影响,更好的促进电气工程自动化控制工作有效进行。
3.2对电气工程的设计形式进行优化
在传统的电气工程的设计中,主要是通过工作人员进行反复实验和改良才能够完成,而在工作人员不能全面的考虑到实际情况时,就会出现一些复杂的问题影响正常工作,并且这些问题也不能得到及时的解决,而且在对电气工程进行设计时,对工作人员的要求也是非常高的,不仅要运用良好的设计知识和专业知识,也要拥有一定的综合能力,才能刚好的将该工作完成。而对于智能化技术来说,运用在电气工程自动化中,设计人员可以利用计算机网络或相关软件,对电气工程自动化控制的进行设计,这样不仅仅能够提升设计所用数据的准确性,还能够对设计的样式进行丰富,能够更好的解决数据问题,从而保证电气工程自动化控制工作的良好运作。
3.3实现自动化控制整个电气工程
电气工程控制系统中的环节有很多,所以,智能化技术的应用能够有效对整个电气工程进行自动化控制工作。智能化技术利用模糊控制、神经网络控制以及专家系统控制,来实现对电气工程的自动化控制,利用智能化技术实现对电气工程的全面控制,这样不仅能够保证该工作的顺利完成,还能大大提升其工作质量,增强其整体水平,也能为电气工程领域的发展奠定坚实有利的基础。
4结论
在电气工程自动化控制中应用智能技术,这不仅仅是一个非常大的成就,还是促进智能化技术在其他各个领域当中的良好应用,发挥其作用,更好的让智能化技术为我国经济发展奠定良好基础,并能稳定推动电气工程领域实现长期可持续发展目标。
作者:闫鹏 单位:包头市九原区住房保障和房屋管理服务中心
参考文献
从20世纪50年代开始,一直到现在的几十年探索中,人工智能化已经可以像人一样进行感应与行动,凭借着高效率、高精度以及高协调性等特点超越来传统的控制技术。随着计算机技术的不断发展,对人的思维能力进行模拟的构想现在已经得到了实现,后来在程序语言编制上,智能化模拟的可实施性也得到而来增加。随着电气工程自动化控制技术的不断发展,智能化技术的市场得到不断拓宽,这种技术的应用不仅可以使电气工程的工作速度得到提高,同时还在电气工程中节约了大量的人力与物力[1]。智能化技术在整个电气自动化控制行业中主要是利用不断实践来进行的,其中包含的内容十分广泛并复杂。智能化技术属于计算机高端技术的一种,因此要想很好的掌握其应用,那么必须要具备专业性计算机理论知识。智能化技术不仅有效有提升了电气自动化控制的工作效率,同时也也很大程度上降低了工作人员的压力,优化了资源配置,促进了电气工程自动化系统的稳定运作。
2智能化技术的主要特点分析
对于很多人来说,智能化技术是一个陌生的词汇,然而它却与我们的生活息息相关,下面我们就对它的主要特点进行阐述,帮助大家深入理解智能化技术。作为电力系统中的关键环节,电气工程自动化控制对电力系统的正常运行存在着决定性的作用,为了保证电气工程的顺利发展,从而有效提升恒业的整体水平,对智能化技术进行应用是大势所趋。
2.1高精度与高效率
在电气工程自动化控制中,精度与效率是两项重要指标,在智能化技术指导留下,对多个CPU与高速CPU芯片进行使用,电气工程控制工作效率与精度得到了显著的提高。
2.2多系统控制
智能化技术的应用可以有效减少相关工序,同时还能使工作效率得到显著提高,目前该项技术在电气工程自动化控制中的实际应用正朝着系统控制的方向发展着。
2.3科学计算的可见性
在电气工程自动化控制中,智能化技术的应用可以对数据进行有效的处理,不仅可以通过文字和语言进行信息交流,同时还能利用图形与动画实现信息交流,这在很大程度上提升了工作的效率。
3智能化技术在电气工程自动化控制中的应用
在电气工程自动化控制系统中应用智能化技术,有效提升了系统的工作效率,降低了工作人员的压力,对于电气工程自动化控制中智能化技术的应用主要体现在三个方面:(1)怎样将智能化技术应用到电气工程中对病因的诊断与维修之中;(2)如何对电气产品与设备进行优化设计;(3)通过怎样的形式对电气工程智能化控制进行实现。
3.1对电气工程自动化控制中的病因进行诊断
利用传统的人工方式对电气工程系统中的病因进行诊断是非常复杂的,同时对工作人员的要求也非常高,而且也不能对病因进行准确的诊断。在电气工程自动化控制中难免会发生一些设备和数据问题,依靠人工诊断方式往往不能对病因进行及时的诊断与处理。而智能化技术的应用不仅可以使病因诊断的效率得到明显提高,同时还可以使定时检测与诊断得到实现,在这一过程中很多问题的出现都会得到避免。
3.2对电气工程设计进行优化
在传统电气工程设计中,往往需要通过工作人员在工作过程中进行反复的实验才能完成。在这一过程中工作人员很有可能不会考虑到一些具体情况。如果真的出现复杂性的问题,也不能对其进行及时的解决,在这种情况下,工作人员不仅要掌握大量的专业设计知识,同时还要很好的将自己已经掌握的理论知识运用到实际应用中。智能化技术得到应用以后,设计人员就可以利用计算机网络和相应的软件对电气工程自动化控制进行设计,这样一来,设计数据的准确性得到而来增加,同时设计样式也非常丰富,另外,还能对一些复杂问题进行及时的处理,电气工程自动化控制的顺利运行就得到而来有效的保证。
3.3对整个电气工程进行自动化控制
电气工程控制系统中存在着很多控制环节,智能化技术的应用正好可以使对整个电气工程的自动化控制得到实现。智能化技术在应用过程中通过神经网络与模糊控制等方式实现对电气工程的自动化控制。其中,神经网络控制的应用是非常关键的,它可以进行反向的算法,同时具有多层次的结构。在神经网络控制的子系统中,其中的一个子系统可以结合系统参数对转子的速度进行调控与判断,而另一个子系统就可以按照以上参数对转子的速度进行判断与控制。目前神经网络控制已经在识别模式以及信号处理等方面得到了广泛的应用。智能化手段的应用使电气工程的远距离与无人操控自动化控制得到了实现,通过公司局域网的帮助,智能化技术的应用使得对电气系统各环节的实际运行情况进行了详细的反馈分析。
4结语
1智能化控制系统概述以及其在工业生产中的作用
1.1智能化控制系统的概述。随着我国社会生产速度的加快,我国智能化控制生产技术水平不断提升。其智能性主要包括以下几个方面。(1)就当前而言,工业企业朝向大型化、一体化以及智能化的方向发展,而智能化生产技术极大程度地满足了工业企业这一生产要求。智能化技术的应用有利于实现安全、环保、循环发展的经济发展理念。(2)在企业生产过程中应用智能化生产技术,这有利于实现企业生产、经营管理信息的高度集成化与一体化。(3)智能化技术的应用有利于控制生产过程,通过网络技术就能控制装备的运行情况。(4)在生产过程中应用智能化技术,这有利于促进设计、生产以及经营过程都实现柔性化、虚拟化的目的。(5)实现科研、生产、工程、经营方式的数字化、自动化以及网络化。(6)促进公司供应商、合作关系以及客户之间业务之间的网络化发展。1.2智能化控制系统在工业生产过程中的实际应用。1.2.1促进生产过程自动化。社会经济在不断发展,工业化发展速度在加快,有效结合机械、电气以及自动化装置,这有利于推动我国工业实现全面自动化生产。在工业前进与发展过程中,我国出现了数控机床、自动化仓库以及智能化机器人等新生事物,这也提升了生产管理以及信息化管理的自动化水平。1.2.2促进工业生产实现自动化管理。推动工业生产实现自动化管理,这有利于推动企业人力资源、办公、财务管理工作的开展。在处理信息的基础上,将计算机、通信以及相关的控制学科融合起来,并应用到实际生产过程中,这有利于创造一个速度快、配置水平高以及具有大量信息处理能力的网络终端设备。实现工业生产的自动化管理有利于帮助企业管理人员做好企业决策工作,有利于企业工作顺利进行。
2企业智能化控制系统的发展特征
企业智能化控制系统的发展特征主要表现在以下几个方面:2.1智能化。工业自动化仪表实现智能化以及模块化发展,主要是在其中应用了微处理器、集成电路以及嵌入软件等一系列高科技手段,其能有效地调控与管理工业生产过程,具备智能化的特征,最终完成对各个生产过程中的控制与处理,促进生产过程更加正确与精准。2.2虚拟化。工业智能化化仪表的虚拟化主要是借助计算机等网络平台,以工业生产的实际情况与需要为基础,设计特殊的应用软件,结合应用虚拟化仪表硬件与软件,对生产过程进行模拟,最终确保数据采集、传输以及现实等工作得到充分地发挥,最终达到自动化控制的目的,顺利地完成各项生产任务。2.3网络化。在促进生产过程自动化管理的过程中,要实现局域网,不断地提升工业仪表的应用效率。扩展性好,具有相互连接的作用,这是自动化仪表的主要优势,其能进一步丰富产品结构,最终形成一个系统性比较强、操作性比较高,具有开放性的高效网络体系。
3智能化控制系统与企业信息化管理
企业信息化管理主要是企业实行信息化管理的过程。企业信息化管理主要包括企业运作管理、信息资源管理、信息设备管理以及企业运作方式管理等。在当代社会,企业在管理过程中仍然沿用传统的管理方式,这显然是不合时宜的。因此,企业需要实现顺应社会发展趋势,实现信息化管理,将电子商务以及网络技术等应用到企业信息化管理过程中去。在企业信息化管理过程中充分发挥自动化控制系统的作用,这有利于实现企业信息化管理的高效性。IJRP软件属于自动化控制系统的高层管理软件,这种管理软件能为企业信息化管理提供更多基础性的数据以及信息。通过智能化系统软件,企业高层管理人员就能详细地了解到企业的实际生产状况,并获得企业生产的重要数据信息。管理人员在掌握这些数据信息的基础上,结合企业的实际发展状况制定出更加长期的发展规划以及战略目标,最终促使企业实现可持续发展,提升企业的综合竞争能力。开放性高,具有较好的扩展性,这是自动化控制系统的主要发展优势,这能为企业信息化管理提供更多的数据信息。企业在获得更多数据的同时,有利于其建立以及丰富更加详细的信息化管理结构,这也为企业信息化管理提供更加有利的保障。企业信息化管理过程中应用智能化系统,这有利于促进企业业务流程的自动化,为其工作的顺利开展提供有利的动力支持。
4结语
综上所述,在经济、科技发展的新形势下,企业在管理过程中要顺应社会发展的步伐。在实现信息化管理过程中充分地利用智能化控制系统,充分发挥智能化控制系统的发展优势,实现企业信息管理的智能化,为企业发展与决策提供有效的借鉴意见,最终推动企业长远发展。
作者:梁晓龙 单位:四川省西南医科大学信息与统计部
参考文献
[1]徐红.浅谈智能化控制系统与企业信息化管理[J].信息系统工程,2017,24(01):120-120.
在社会发展的多个领域,都能够发现智能化技术的应用。智能化技术具有综合性的特点,包含着多种学科内容,例如控制学。从字面的理解来看,智能化技术的实际应用是借助一定技术手段的实施,完成人工智能的机器操作目标,并且解决一些人力不能完成的问题。在较长时间的实践应用中,智能化技术逐渐走向成熟,在各个社会领域发挥的作用更加明显。在电气工程领域,利用智能化技术实现较好的自动化控制,经过了较长时间实践,应用了多方面的电气工程内容,才得出了较强的实用性结论。因为智能化技术的应用术语属于高端的计算机技术,所以,自动化控制工作中引入智能化技术,必须有一定的计算机理论基础,否则将影响智能化技术的作用发挥。在智能化技术的不断实践应用中,极大提高了自动化控制系统的运行速度,较好改善了电气自动化控制工作,降低了工作成本,减轻了工作压力,实现了人力资源配置的合理优化。
二、智能化技术的应用优势
(一)免去了控制模型的建立
在电气工程的传统工作中,自动化系统控制的实现必须有控制模型的建立。但是,在实际的操作中,被控制对象往往需要十分复杂的动态方程,这就影响了精确效果的获得。由此,在设计对象模型的环节中,经常会遇到无法科学预测、无法准确估量的一系列困难。然而,智能化系统的出现,使这些困难得到了较好解决,极大促进了工作效率的提升,同时对于一些不可控制的因素,也实现了较好的控制,大大提升了自动化控制器的准确性。
(二)实现了便捷的电气系统控制
智能化控制器的实际应用实现了更加便捷的电气系统控制,随时都可以完成对系统控制程度的有效调整,极大提升了系统的整体工作性能,是对自动化控制顺利实现的进一步保障。从这一项优势中就可以看到,和传统的自动化控制器相比较,在任何条件下,智能化控制器都具有更加完善的调解控制功能,在电气工程的自动化实践应用中占据优势。
(三)实现了一致性的智能化控制
在自动化控制中的数据处理环节,智能化控制器可以实现一致性的智能化控制,很好解决了不同数据的处理困难。而且,在自动化控制的标准执行上,即使遇到陌生的数据,也依旧可以获得具有较高准确度的估计。但是,如果发现智能化控制器在实际的应用中没有发挥出理想的效果,一定要全面排查工程的各个细节,细致地进行分析,不能盲目的否定智能化控制技术。
三、智能化技术的实践应用
(一)系统病因诊断
在电气工程诊断工作中,采用传统的人工手段具有较强的复杂性,虽然对工作人员要求十分严格,但是也无法获得较为准确的诊断病因。在电气工程工作中,实现自动化控制的过程中经常会遇到一些如设备、数据等方面的问题,这是不可能避免的,采用传统的人工诊断办法不能确保病因处理的及时性,而且处理效果也不佳。但是,智能化技术的广泛应用,使得自动化控制工作的诊断效率得到大幅度提升。而且,定时检测诊断应用,有效避免了一些不必要的问题。
(二)系统设计优化
在电气工程发展中,传统的工程设计需要工作人员进行多次重复的实验操作和改良,而且,在这一工作过程中,对工作人员的工作素质也有着较高的要求,既需要工作人员掌握一定的专业设计知识,还需要工作人员能够很好的将知识理论应用于实践工作中。但是,在实际的设计工作中,工作人员往往不能做到全面的考虑,经常会漏掉一些具体的问题。所以,一旦发现复杂问题,很多情况下都不能做到及时解决。而智能化技术的出现,较好解决了这一问题。设计工作可以借助于计算机网络完成,也可以借助于相关的软件完成,既保证了设计中数据的准确性,也实现了设计样式的丰富化,更能够做到对复杂问题的及时处理,较好保证了自动化控制的稳定性。
(三)系统的自动化控制
在电气工程中,智能化技术可以应用于多个控制环节,能够很好的实现整体性的自动化控制。智能化技术的主要控制工作是借助于三种手段实现的,一是模糊控制,二是专家系统控制,三是神经网络控制。运用这三种控制手段,极大提升了自动化控制效率,使远距离的自动化控制成为可能,增强了对电气系统的运行反馈。特别是神经网络控制,能够实现算法的反向学习,在信号处理方面得到了较大应用。
四、结语
生物质气化过程的本质是生物质碳与气体之间的非均相反应和气体之间的均相反应。该过程十分复杂,随着气化设备的不同、气化工艺过程的差异及反应条件(如气化反应剂的种类、气化反应温度、反应时间、有无催化剂的添加、气化原料种类、原料的含水率等)的不同,其反应过程也大不相同;但一般会经历干燥、热解、氧化、还原4个过程。在上述反应过程中,只有氧化反应是放热反应,释放出的热量为生物质干燥、热解和还原阶段提供热量。在实际气化过程中,上述4个过程并没有明确的边界,是相互渗透和交错的。气化炉是进行生物质气化过程的技术设备。在气化炉中,生物质完成了气化反应过程并转化为生物质燃气。气化炉能量转化效率的高低是整个气化系统的关键所在,故气化炉型式的选择及其控制运行参数是气化系统非常重要的制约条件。针对其运行方式的不同,可将气化炉分为固定床式和流化床式两大类型。其中,固定床式气化炉主要有上吸式、下吸式、横吸式及开心式4种;流化床式气化炉主要有鼓泡床式、循环流化式、双床式及携带床式4种。据统计,目前商业运行的生物质气化设备中,75%采用下吸式固定床,20%采用流化床,2.5%采用上吸式气化炉,另外2.5%采用其他形式气化系统。本文以使用最为广泛的下吸式固定床作为研究对象,分析生物质气化炉的结构和工作过程,如图1所示。下吸式固定床气化炉的工作过程为:首先,粉碎处理后的生物质物料由炉子顶部混合空气后,经由上料口投入下吸式固定床气化炉;其次,气化炉底部燃气出口处设置有引风机,正常工作时,引风机输出抽力,在炉内形成负压,使反应产生的气体在炉内流动,同时设置在喉管区的鼓风机,负责向氧化层输入一次风,为气化过程提供充分的氧气,实现对生物质物料的充分氧化;最后经过还原反应区,生成可燃气体。物料和空气在炉内由上至下、随着温度的变化按照干燥、热解、氧化、还原4个反应层依次地进行气化反应,形成有少量杂质的可燃气体,该气体经过净化工艺处理,最终形成可以直接使用的可燃气体。气化过程是一个复杂的物理化学过程,其处理的植物燃料来源众多,物理、化学特性差异较大;同时,气化过程中炉温受到一次风量、物料含水量等诸多因素的共同影响。这些因素对于气化过程的影响相对较小,气化过程主要受到空气当量比和气化反应温度的影响。生物质气化炉的控制目标是将生物质能的转换效率最大化,提高并保证可燃气体的质量。影响气化炉转换效率的因素有很多,但主要取决于气化炉4个处理过程的温度区间;气化炉生成的可燃气体质量主要反映在其含氧量高低。因此,生物质气化炉系统控制所要解决的问题主要在于如何将炉内温度稳定在最佳区间及怎样降低最终可燃气体的含氧量。为稳定气化炉炉顶温度和降低出口处可燃气体的含氧量,本文选取双闭环控制结构,对生物质燃料与一次风的投放量分别进行控制,如图2所示。
1.1温度控制环温度控制环采用主、副控制结构。根据工艺分析,生物质气化炉炉温主要虽然受到多种因素影响,但主要取决于物料物理、化学反应的放热和吸热。由于该过程的非线性、大滞后特性,无法用准确的数学模型来描述,因此采用BP预测方法建立物料和温度的BP神经网络模型。主控制器根据当前温度和温度设定值,预测最优的生物质物料添加量;副控制PID根据该添加量,对上料机构的送料速度进行跟随控制,达到精确上料和稳定炉温的目的。
1.2含氧量控制环为达到稳定炉顶温度、降低可燃气体含氧量的目的,本文以一次风进风量作为主要调节手段。因为一次风不仅影响着可燃气体含氧量,还影响着气化炉温度,所以本文引入温度和含氧量两个反馈。主控制器采用免疫PID控制,它能根据炉内含氧量偏差和炉温偏差推算出鼓风机的最优转速;副控制PID则根据推算出的最优转速对鼓风机速度进行跟随控制,确保鼓风机转速。
2基于BP算法的温度控制
气化过程的温度变化具有大滞后的特点,给控制带来了很大的困难。通过对温度变化的预估,能够有效地抑制滞后,提升控制效果。生物质气化过程是一个复杂的、非线性工业生产过程。由于气化炉温度受到一次风量、物料分布及物料含水量等因素的影响,气化炉温度变化毫无规律而言。神经网络是由大量简单的神经元纵横交错而形成的复杂网络系统。它能以实验数据为基础,经过有限次迭带计算,获得实验数据的内在规律,并且无需预先给定公式,非常适合于研究非线性系统。因此,气化炉的温度可以采用BP人工神经网络对其进行预测[9]。BP网络是一种多层网络,其基本理念是将W-H学习规则一般化,对非线性的可微分函数训练权值。目前,BP网络主要用在函数逼近、模式识别、分类和数据压缩方面。BP算法由两部分构成:信息的正向传递和偏差的反向传播。在其正向传播过程中,输入的数据信息会被逐步运算,从输入层经隐含层直到传给输出层;输出的信息又会影响下一层神经元。如果在输出层没有获得期望的输出,则会在计算输出层的偏差变化值后进行转向传播,通过网络将偏差信号沿原来的连接通路进行反向传回,之后各层神经元的权值会被修改直至达到期望目标。设P为输入变量,r为输入神经元,s1为隐含层内的神经元个数,f1为其对应的激活函数,s2为输出层的神经元个数,f2为对应的激活函数,A为输出,T为目标矢量,b1i表示第i个隐层神经元的阈值,w1ij表示第j个输入变量到第i个隐层神经元的权值,b2k为隐层中第k个神经元的阈值,w2ki为隐层中第i个神经元到输出层第k个神经元的权值,则BP算法的正向传递信息。
2.1样本的批处理对于一般的BP算法,各连接权的调整量分别正比于各个学习样本的代价函数E,而全局偏差意义上的梯度算法就是调整全局偏差函数E的连接权。在逐个训练样本时对权值的修正可能会出现振荡,为了避免这一问题,应该在m个学习模式全部提供给网络之后对它统一进行调整;而成批训练的方法就是将一批样本生成的修正值累计后统一进行一次批处理。因此,修改权值的增量为。减少每个连接权及阈值的校正次数,从而改进了学习速度。应用该方法时,稳定网络的训练过程及限制每次迭代网络偏差增量是学习率增长的前提。
2.2基于变学习率的BP算法在基本的BP算法中,学习率必须是一个固定的常数。通过分析基本的BP算法的偏差曲面得知:在其平坦区域,学习率太小会造成迭代次数增加;而在变化剧烈区域,学习率太大又可能修正过头,引起振荡及发散,进一步影响学习收敛的速度。所以,合理调节学习率从而加快收敛速度是基本BP算法的常用改进方法之一。
2.3气化炉温度的BP神经网络预测基于生物质气化过程的机理分析及实际经验,为降低神经网络的输入,影响焦炉集气管压力的可测量因素初步确定为一次风量、物料分布及物料含水量,将其作为BP神经网络的输入,气化炉温度的预测值为输出,此时BP神经网络就变成为一个4输入单输出的模型。其中,启停次数为BP神经网络的输入节点,特征参数值为输出节点,建立一个隐含层有5个神经元的3层神经网络。理论上已经证明:如果一个网络具有偏差和至少一个S型隐含层加上一个线性输出层,那它就能够逼近任意有理函数。训练算法采用梯度下降法,学习速率为0.15,网络的初始权值为0~1中的随机数。
3基于模糊免疫PID的含氧量控制
可燃气体含氧量是生物质气化炉生产质量的重要指标之一,也关系到气化产物的安全使用问题。在本文设计的生物质气化炉控制系统中,采用温度和可燃气体含氧量双闭环结构,对气化过程进行自动控制。可燃气体含氧量控制需要利用对一次风的控制,解决含氧量控制和炉温控制之间的矛盾,在稳定炉温的同时降低可燃气体含氧。
3.1生物免疫机理生物免疫机理是抗击病源入侵的首要防御系统,它通过对病原物质的特殊提取、识别、刺激响应、自适应调节、学习和记忆等功能杀死抗原。B细胞和T细胞是生物免疫机理主要构成部分;而在免疫系统中,除了淋巴细胞外,还有一些其它种类的免疫细胞拥有着不可忽视的作用。T细胞和B细胞从不活跃、未成熟经自体耐受发展为成熟的免疫细胞,一旦人体受到有关攻击时,迅速产生免疫应答。所谓的免疫应答就是一个识别、效应和记忆的过程。抗原是一类能被胸腺中的T细胞及骨髓中的B细胞识别并刺激T细胞及B细胞进行特异性应答的病原体。巨噬细胞等将特异抗原递呈细胞吸取消化病原体,分解后展示在细胞表面,形成MHC分子。成熟的T细胞会被MHC分子激活,然后接受并识别病原体抗原。T细胞识别特异抗原后会复制并激活杀伤T细胞,令其杀死任何受到特异抗原感染的细胞,并通过辅助T细胞将B细胞激活,使其识别特异抗原,并进一步扩增分化产生抗体。这些抗体会与抗原结合,通过与补体系统形成复合物或直接被吞噬细胞吞噬来杀死抗原。B细胞、T细胞在走向成熟过程中会经历自体耐受,在接受、识别、杀死抗原后会形成免疫记忆,产生免疫反馈。免疫反馈原理为:抗原进入机体后,将信息传递给TH细胞和抑制TH细胞产生的TS细胞,接受到信息的TH、TS细胞会共同刺激B细胞使其增殖分化产生抗体消除抗原。为使免疫反馈系统趋于平衡[10],当抗原较多时,机体中TH细胞会较多于TS细胞,产生较多B细胞;反之,抗原被消灭减少后,TS细胞又会增多并抑制TH细胞的产生,从而导致B细胞也随之减少。
3.2模糊免疫PID算法为满足不同的控制要求,让被控对象有良好的性能,温度模糊免疫PID控制器采用模糊控制原理对PID参数模型中的kp、ki、kd进行在线修改。其中,温度偏差e(e=T0-T1,T0代表检测的实际温度,T1代表设定温度)和加热能级u1作替换:u1S,Δu1ΔS,分别为控制器的输入/输出。
4仿真
在保证生物质气化炉运行状况基本相同的条件下,采用基于灰色遗传的组合预测算法,对从某厂气化炉现场采集到的2000组干燥层温度数据中选取的连续1500组训练样本数据,以及剩余500组与样本数据时间相近的实验样本数据进行学习,建立预测模型,对试验样本进行拟合。为了验证基于BP神经网络的生物质气化炉温度组合预测算法方法的有效性,采用神经网络算法对实验数据进行学习和拟合,结果如图3所示。从仿真结果可以看出:采用BP神经网络可以较好地预测气化炉温度实时值,平均误差为4.3%,且能良好地跟踪实际温度的相位变化,为气化炉温度控制和可燃气体含氧量控制奠定良好了基础。
5应用
针对某生物能源公司以生物质气化炉生产过程具有高度非线性、时变特性、强耦合性、扰动变化激烈且幅度大的特点,结合气化炉现场工艺状况,设计了一种新的控制系统应用于该公司生物质气化炉生产过程。该系统基于Honeywell集散控制系统运行环境和操作平台,可用于采集过程数据、实时监视及分析历史数据等;采用高级编程语言VisualC++6.0编写智能解耦与优化控制应用软件,通过OPC通信技术将应用软件和集散系统进行无缝连接,以确保所编写的应用软件能够通过集散系统对现场的执行设备进行控制,从而保证了多座气化炉生产过程的实时稳定优化控制。本文所研究的生物质气化炉生产过程控制系统在某生物能源公司入生产后,得到了有效应用,起到了稳定气化炉温度、降低可燃气体含氧量的作用,满足了生产过程的需要。将本文提出的控制方法应用于现场实际后,运行情况表明:生物质气化炉生产过程控制系统保证了化炉干燥层温度稳定在优化设定值±45℃范围内;当压力变化、投放物料、气温变化造成系统扰动时,该系统能在短时间内通过调节上料速度和一次风机转速,将炉温和可燃气体含氧量动态调整到正常波动范围内,满足了生产的要求。
6结论
与传统的自动化技术相比,智能控制无模型运转,提高了电气系统的管控效率。同时,智能技术的精度更高,减少了设计中的不可预测问题。因而设计对象模型阶段中便会存在不能估量或是预测的问题。人工智能技术实现了系统的实时调节,利用鲁棒性变化和响应时间提高其工作能力,实现自动化过程。智能技术已经成为现代企业管控的必然趋势,与传统的管控装置相比具有先进性,满足电气自动化工程建设的需求。针对不常见的数据,传统的自动化控制技术无法完成评估工作,但智能技术的出现解决了这一问题,实现了对系统录入信息的有效很快速处理。针对不同的对象,智能技术可显示不同的管控效果,使管控的效果具有针对性。但在目前的智能技术发展程度下,多种控制对象问题无法解决。因此,应从技术方面对智能技术进一步剖析和研究,促进该技术的完善,才能对我国工业以及相关行业的发展起到积极作用。
二、人工智能技术应用
基于电气自动化的复杂性,其操作过程应精细且注重细节。一旦操作失误,将导致系统故障甚至造成安全事故。因此,人工智能技术应用的核心技术在于程序化问题,将复杂化的程序通过智能手段转化为简便化。通过系统日常资料的分析,对设备故障采取积极的应对措施。在具体应用过程中,人工智能技术主要表现为以下几个方面。
(一)智能化设计分析
人工智能技术关系到电力工程以及电路的设计。在传统的设计模式下,工作人员的工作量大,需要大量的试验验证,并且对不合理部分进行改进。因此常出现考虑不周全的问题,处理问题的效率较低,对于难度较大的问题,传统的处理方案无法解决。这使得智能化设计成为必然。现阶段,电力企业逐步实现了智能化设计,全面考察了问题的难度,提高了处理问题的能力和效率。但同时,智能设计对于操作人员提出了更高的要求,要求其掌握专业知识和智能系统操作技巧,并且操作人员还应具有与时俱进的精神,对智能系统进行适当的改良设计。利用人工智能设计,可有效提高数据分析的准确性,将复杂问题简单化。
(二)PLC技术应用
随着电力企业规模的扩大,电力生产对于技术具有更高的要求,基于此的PLC技术成为企业生产和建设的重要目标。PLC技术是一种常见的人工智能技术,目前主要应用于工业、电力企业,具有良好的效果。其是在继电控制装置基础上发展起来的智能技术,该系统的主要作用在于优化了系统工艺流程,从而根据企业需求对运营现状进行调整,确保其运营的协调性。PLC技术以自动控制系统为主,手动控制技术为辅。对于提高电力系统生产实践具有重要作用。在电力生产中,PLC人工智能化技术的使用还实现了自动化目标切换,继电器逐渐代替了实物元件,不但提高而来管控效率,还确保了系统的运行安全。
(三)智能诊断和CAD技术应用
智能诊断系统的出现是电气运行复杂化的结果。该诊断系统要求操作人员具有较多的实践经验,改善了传统模式的手工设计方案,充分体现了信息时代的优势。科技的发展也使得CAD技术逐渐实现了智能化,缩短了产品设计实践。智能化技术优化了CAD技术,对产品设计质量的提高具有积极作用。目前,在电力系统中,遗传算法是人工智能技术的重要表现之一,通过科学的计算方法,提高了数据统计和计算的精确度。基于遗传算法的重要作用,应得到企业的重视。在电力系统运行过程中,如何区分故障和征兆是一个难题,智能化技术通过专家系统和神经网络系统可快速有效的分析出系统故障和安全隐患,并提供一定的解决办法,确保了电力系统的运行问题。
(四)神经网络技术应用
神经网络系统是智能技术的重要体现之一,其作用在于分析和处理系统故障。可对系统故障进行准确定位,并且减少了定位时间。同时,还可完成对非初始速度及负载转矩的有效管控。神经系统设计具有多样性,具有反向学习功能。利用神经网络系统的两个子系统,可实现对机电参数转子速度和电子流的评判和管控。目前,智能神经网络系统主要应用于分析模式和信号处理上。由于其包含非线性函数估算装置,因此对于电气自动化控制具有积极作用。其主要优势在于无需对控制对象建立数学模型,因此工作效率高,噪音小。
三、总结