傳感器技術在電氣自動化系統智能化中的應用

韓 留

(泰州機電高等職業技術學校 江蘇 泰州 225300)

0 引言

萬物互聯、萬物智聯時代，傳感器技術憑借出色的感應、轉化優勢，成為檢測溫度、聲音、光線等信息的有效應用性技術，逐步在各個領域得到實現。傳感器技術不僅可以作為信息獲取的關鍵手段，同時能夠實現測試與自動控制，準確傳遞和檢測出形態信息，將其轉換成另一形態的信息，其通過自診斷功能、記憶功能、多參量測量功能及聯網通信功能等多功能、高精度、集成化手段，成為智能化的有力橋梁，為電氣自動化系統的發展帶來諸多機遇與挑戰[1]。伴隨科學技術的發展和傳感器技術的日臻成熟，傳感器技術已經成為人工智能基礎的感知技術，在電氣自動化系統智能化中的應用已經受到社會各界的高度關注，應用傳感器技術能夠實現電氣自動化系統的“感知+思考+控制”。綜上，為推進電氣自動化系統朝智能化方向更快、更好的發展，積極對電氣自動化系統智能化中的傳感器技術進行研究十分必要。

1 傳感器技術概述

1.1 傳感器技術

傳感器（transducer/sensor）技術的發展在近年來日趨成熟，逐漸顯現出小型化、網絡化、數字化、多功能化、低功耗、高靈敏和低成本的發展特點。伴隨智能化時代到來，在市場環境推動下，傳感器技術獲得智能化發展契機，成為自動檢測和自動控制的關鍵環節，能夠滿足信息傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等需求。現代工業化社會的自動化生產需要傳感器技術代替人工，進行無人化操作，由此可見，傳感器技術不僅能夠促進傳統產業改造和更新迭代，同時可以建立新型工業，成為新經濟增長點之一。

1.2 傳感器技術的主要特征

傳感器制造工藝難度較大，通常涉及集成、薄膜、超導、精細、納米加工、粘合、高密封、特殊加工及多功能、智能化等高新技術。傳感器不僅具有超強的適應性和擴展性，同時能夠承受人工無法適應的高溫、高壓以及核輻射等惡劣環境條件，通過其連續、遠距測量行為，實現高靈敏度、高分辨率。現階段，傳感器技術憑借其高精度、寬量程、高穩定性特點進行溫度、聲音和光線等信息的感應和轉化。基于不同傳感器類型在工作原理上存在差異性，在實際設計、制造和應用過程中，傳感器技術成為多學科交叉、滲透的高集成技術[2]。

1.3 傳感器技術的應用優勢

傳感器技術所在領域屬于多學科交叉的高維技術領域，一方面，傳感器技術在應用過程中憑借全面的功能不斷向微型化方向發展，可以代替生物視覺、聽覺與觸覺等感覺器官的生物傳感器技術，成為仿生技術，同時，伴隨微加工和納米技術的不斷升級，生物傳感器技術持續微型化。另一方面，傳感器技術憑借高智能化程度，操作便捷、成本低廉、壽命更長，將傳感器技術與自動化技術進行緊密結合，能夠自動采集和處理數據，實現電氣自動化系統智能化過程集成化和一體化。

2 傳感器技術在電氣自動化系統智能化中的應用現狀

大多數傳統電氣自動化系統對人工依賴程度較高，在實際操作過程中，對人工操作的專業性、細節性要求較多，人工因素、環境因素和其他因素對電氣自動化系統操作過程的影響相對較大，其中，人工因素是難以控制的關鍵性因素。伴隨科技信息時代的到來，智能化、自動化技術的應用已經逐步取代傳統的人工操作，自動化系統以高效率節省人力物力。

從電氣自動化系統智能化現狀來看，智能化已經成為電氣自動化系統的主要發展方向，智能化不僅促使系統操作趨于智能，同時電氣自動化系統應用智能化技術，將計算機網絡技術、傳感器技術、現代信息通信技術與智能化控制技術進行融合，進行數據和信息的采集、處理和分析，系統運行過程更加暢達，能夠幫助人工通過監控實時判斷和發現系統故障，實現智能化技術的綜合應用。其中，傳感器技術在電氣自動化系統智能化中的應用，不僅能夠快速提升系統的使用感和體驗感，改善人工操作環境，降低人工工作量，同時可以規避大量安全事故的發生，有效降低運維成本。一旦系統發生故障，可以在第一時間進行判斷，及時進行警報提示，有利于延長設備使用壽命，實現智能化故障診斷、預警[3]。

3 傳感器技術在電氣自動化系統智能化中應用的相關優勢

3.1 操作便捷性

電氣自動化系統智能化主要進行電氣工程檢測數據的合理化設置，通過實時生成的數據，對電氣自動化系統的運行做出更加精準的預估和判斷，足見電氣自動化系統智能化的便捷屬性，能夠適應更加復雜多變的控制環境。在電氣自動化系統智能化中應用傳感器技術能夠進一步提升系統精度，強化系統、設備間進行數據信息轉化的靈敏度，人工無需現場操作即可完成復雜的控制命令，在數據信息變化的同時，完成電氣自動化系統的遠程自動控制。基于傳感器技術這一優勢，電氣自動化系統能夠充分釋放智能化作用，有效降低人工因素造成的不可控風險，促使電氣自動化系統得到更大范圍的應用。

3.2 控制先進性

電氣自動化系統在智能化過程中，通過代表性、差異性數據信息的采集以及應用傳感器技術強化仿真功能，利用芯片對數據信息進行更加精準的輸出，進行人工操作的延伸，進行代表性、差異性類型數據信息的自動化分析、識別和判斷。智能化的電氣自動化系統在進行分析、識別和判斷的過程中，根據控制對象的具體屬性，依靠傳感器技術快速、準確獲得任何環境下的數據信息，實現與無線通信技術的有效結合，提供一體化運行信息，不僅有效杜絕盲目控制性問題，同時滿足系統的控制先進性，提升電氣自動化系統運行的質量[4]。

3.3 轉換靈敏性

傳統的自動化控制系統需要在運行過程中進行控制模型的設計，控制程序相對復雜，無法實現實施評估和檢測動態，造成系統的預測流程精度存在誤差，系統自動化控制過程中存在大量可變性因素，大量的不可控因素將直接降低電氣自動化系統運行的精度。傳感器主要的處理芯片是微處理器，包含微計算機和存儲器芯片，傳感器技術在電氣自動化系統智能化中的集成化應用，能夠通過多功能參數處理技術提升系統運行的先進性，不僅幫助系統快速解決運行問題，同時數據信息大幅度提升轉換靈敏性，精準輸入、輸出，系統可以直接實現自動化控制，規避可變性因素的大量存在。

4 傳感器技術在電氣自動化智能化中的應用路徑

4.1 傳感器技術在機械生產智能化中的應用

傳感器技術在機械生產智能化中的應用，不僅能夠有效提升測量精度，同時能夠顯著提升傳感器使用穩定性。通常機械生產環境相對惡劣，通過具有高靈敏、快響應、輕重量、小體積特征的半導體傳感器技術，進行機械整體性能有效控制，能夠進一步提升機械生產智能化程度，摒棄傳統機械生產過程中的小作坊加工模式。在傳感器技術實施測控應用的過程中，通過高精準度和靈敏度，針對溫濕度、壓力、流量、濃度等多項參數，最大化利用集成化與計算機結合，形成具備檢測、處理數據信息和自動控制功能的智能化系統，實現對機械振動、阻抗的準確測量，數據信息快速輸入、輸出，便于機械生產過程機械的高效使用，降低機械生產成本。與此同時，傳感器技術在應用過程中，能夠從根本上消除異常因素對機械生產造成的影響，提升設備生產質量，在保障機械生產能效的同時，促使機械生產朝向專業化、智能化發展[5]。

4.2 傳感器技術在警報系統智能化中的應用

為保證電氣自動化系統在運行過程中的安全和穩定，傳感器技術在警報系統智能化中的應用主要以傳感器模組的形式出現，一旦外界環境產生故障性問題，警報系統能夠實時進行判斷和反饋，引導人工以此為根據進行自動化系統的調整、控制，確保電氣自動化系統的文件運行。這種應用在實際生產過程中已經獲得大量的有效性普及，在便捷性上體現出顯著應用優勢。傳感器模組通過電磁波探測目標并接受回波，收集大量設備運行狀態數據信息，促使探測精度達到智能化精度，一旦目標出現或靠近探測區域，利用聲學傳感器、力學傳感器、光學傳感器和芯片元件等硬件及軟件，將所獲取的設備運行狀態信息進行實時轉換，由此獲得具體的距離、變化、方位和角度等詳細信息，及時啟動警報系統、發出警報，便于人工判斷、應對。將傳感器技術與人工智能等技術進行有機結合，能夠發展出具有高智能化、高抗擾性、高自適應性的電氣自動化警報系統[6]。

4.3 傳感器技術在機器人智能化中的應用

機器人在制造過程中通過應用觸覺、視覺、力覺、近覺、聽覺等不同類型的傳感器，結合傾角模塊和超聲波技術，能夠實時感知微觀數據信息，及時進行數據信息規范格式的轉化，形成機器人智能化感知系統，實現在不確定動態和環境下的工作自主性，做出靈活的行為響應。由此可見，傳感器技術在電氣自動化系統智能化中的應用，能夠在最短時間內獲得最豐富的數據信息，同時可以對數據信息進行全面檢測，甄別異常內容，消除電氣自動化系統在實際運行過程中存在的漏洞，提升系統的自動化控制水平。與此同時，磁性位置傳感器、存在傳感器、收拾傳感器、力矩傳感器、環境傳感器和電源管理傳感器等關鍵傳感器技術在機器人智能化中的應用，能夠幫助機器人擁有全新的控制和通信功能，可以快速實施自動化系統實時監測，進而將監測數據信息回傳至系統調度中心，經由人工進行分析、判斷和調整，有效提升機器人在系統智能化過程中的實用性[7]。

4.4 傳感器技術在電氣設備監測系統智能化中的應用

4.4.1 智能化傳輸數據信號

在電氣設備監測系統中，需要通過傳感器技術進行數據信號的智能化傳輸。在進行電信號、聲音電信號、圖像信號等數字化信號的傳輸過程中，數據信號傳輸網絡和系統均安裝傳感器，以此進行數據信號精準、可靠的快速傳輸，同時以此為基礎，進行傳感器內部設置，提升數據信號在智能化傳輸過程中的有效性輸入、輸出。尤其是在電氣自動化系統智能化中，通過傳感器技術的應用能夠快速實現數據信號的采集、梳理、核對、識別、分析、判斷和決策等操作，在最大程度上提升設備在監測過程中的智能化程度，同時，以智能化系統為基準，發揮出傳感器技術的應用優勢[8]。

4.4.2 精準化顯示數據信息

在數據信息顯示環節，傳感器技術的應用能夠為人工提供更加可靠的數據信息參考[9]。在此環節中，傳感器技術主要應用在DPL工業級高精度報警溫濕度顯示屏、液晶顯示器中，能夠通過霍尼韋爾傳感器和半導體技術對溫濕度進行科學校準，直接在屏體上進行準確顯示，對電氣設備的運行狀態、運行指令、警報信息、維護部件等進行科學操作，確保電氣自動化系統安全運行[10]。

4.4.3 高精度獲取數據信息

攝像監控是電氣自動化監測系統的基礎功能之一，屬于系統前置內容，通過傳感器技術的應用能夠獲取更加豐富的數據信息，充分發揮出攝像監控的實際作用[11]。現階段，將傳感器技術在攝像監控過程中應用，主要基于圖像和視頻的方式進行實時監控，進而獲取電氣自動化系統的整體運行信息，便于人工進行準確的分析和判斷，能夠實現對系統的客戶端口監控、遠程服務監控（端口監測、語義監測、結構體監測）、死機檢測，便于服務遷移或降級，對監測有效性負責，確保電氣系統穩定運行。在此環節，系統可以通過預置方式靈活滿足智能化需求。

4.4.4 自動化控制設備裝置

將傳感器技術應用在電氣自動化系統智能化控制過程中，是目前針對電氣設備進行運維最合理、最常見、最科學的操作方式。在傳感器技術實際應用過程中，傳感器能夠實時獲取關于電氣設備的全部管理、維護數據信息，可以針對相應數據，將自身作為轉換字體進行自動化轉發，對接自動化控制中心，經由電氣自動化系統進行數據信息的狀態分析和判斷，進而采取相應系統裝置的驅動，最終通過設備裝置的操作實現電氣自動化系統的控制、管理，實現節能降耗的根本目的，增加傳感器技術的附加值，滿足系統更加高級的智能化需求[12]。

5 結論

傳感器技術的日臻成熟，促使其在電氣自動化系統智能化中的應用得到多元化發展，不僅能夠有效減輕人工操作壓力，同時能夠為信息技術的高速發展夯實基礎。現階段，智能化已經成為電氣自動化系統的主要發展趨勢，傳感器技術作為快速獲取數據信息的關鍵渠道，成為電氣自動化系統實現自動化、一體化控制的基本保障，將傳感器技術應用在電氣自動化系統智能化過程中，能夠顯著強化系統運行的穩健程度，快速提升生產效能，從而大幅度提升電氣自動化系統控制水準。