新時期電氣自動化應用及發展趨勢探討

李國強 ， 蔣可軍 ， 李錦源

（1.黔南民族職業技術學院，貴州 黔南州 558022；2.廣州鐵路職業技術學院，廣東 廣州 510430）

1 電氣自動化的應用優勢

1）推動工業領域的發展。我國已經進入了電氣自動化控制時代，電氣自動化生產設備已經取代了傳統的機械設備。一方面，電氣自動化可以減少人工勞動強度，提高生產效率；另一方面，電氣自動化可以提高材料利用率，減少人力成本和材料成本，降低資金投入力度，提升工業生產經濟效益。由此可見，在工業領域中應用電氣自動化不僅能夠推動工業領域的持續發展，也能夠實現效益的提升[1]。

2）加強電力系統的管理。在傳統電力行業中，大部分的電力設備相互獨立，設備之間的聯系較為薄弱，而分散的電力系統不僅增加了管理難度，也增加了設備運營管理的難度[2]。電氣自動化作為一種集成平臺，能夠實現對電力設備的集中管理，加強各個設備之間的聯系，通過獲取各種電氣設備的運行數據，構建動態模型，極大地提高了管理人員的智慧化管理水平。

3）提高電力系統運行穩定性。電氣自動化在智能電網中的應用，可以提高電力系統運行穩定性和可靠性，首先，基于電氣自動化技術集成各種電氣設備，購進自動化監控系統，可以實現對電力系統運行狀態的實時監測；其次，利用進線保護設備、PT監測設備可以進一步提高電力系統運行可靠性。

2 電氣自動化發展現狀

目前，電氣自動化技術在各個行業有著極為廣泛的應用，提高了工業生產的質量和工作生產的效率。同時，電氣自動化設備的應用也減少了人工工作量和工作難度，有效解決了資源浪費和人員流失等問題。

在信息技術的影響下，電氣自動化逐漸向兩個方向不斷滲透，分別是企業中的縱向滲透和操作系統、電力設備的橫向滲透。企業滲透是指企業在開展生產活動過程中產生的數據會被自動化系統實時存儲，企業管理人員可以通過調取生產和管理數據，及時掌握企業生產現狀，有利于幫助企業及時發現生產中存在的問題，并制定針對性的控制措施；操作系統、電力設備滲透[3]是指對電力系統和設備的運行管理，利用信息技術、計算機技術實時獲取設備運行信息，以此來為相關人員的管理提供參考。

隨著信息化技術的飛速發展，IEC61131標準和OPC（OLE for Process Control）標準的頒布，以及Microsoft的廣泛應用，電氣自動化與信息技術高度融合發展，人們可以通過終端系統和人機交互界面直接管理電氣自動化設備，進一步提高電氣自動化設備管理和維護的便捷性。在信息技術的支持下，管理人員可以實時監測電氣化設備運行狀態，當電氣化設備出現故障后，終端系統會自動檢查故障問題，并定位故障位置，然后通過人機交互界面向管理人員反饋故障問題，這不僅降低了電氣自動化設備管理和維修的難度，而且提高了設備運行穩定性。

3 電氣自動化在不同領域中的應用

3.1 電氣自動化在節能供暖領域中的應用

1）電氣自動化系統的應用，可以幫助管理人員實時監測供暖設備的溫度、流量、壓力等參數，以此來掌握供暖系統的運行狀態。通過對供暖系統的全局掌控和宏觀調控，可以避免溫度不均勻、流程和水壓不平衡等問題。2）電氣自動化系統可以根據用戶的管理需求自動提高供暖強度和供暖時間，實現智能化、個性化供暖[4]。3）電氣自動化系統的應用有利于減少有害氣體的產生，通過控制燃料燃燒時產生的有毒、有害氣體，減少對環境的污染。4）電氣自動化設備可以幫助管理人員及時掌握供暖系統運行狀態，規避設備故障帶來的安全風險和經濟損失。管理人員可以利用電氣自動化設備設置供暖設備危險閾值，當供暖設備運行參數超過設定的閾值后，電氣自動化設備會發出警報，并采用控制措施使供暖設備參數恢復正常。

3.2 電氣自動化在煤礦開采領域中的應用

隨著科學技術的不斷進步，煤礦開采工作也在向現代化和自動化方向發展，推動著電氣自動化在煤礦開采領域中的應用，電氣自動化控制技術能夠高效、穩定地對材料和人員進行運輸。同時利用電氣自動化設備也能夠實現對傳輸設備的自動控制和自動監測，如監測傳輸設備皮帶撒料、打滑、跑偏等問題，降低生產安全事故發生的概率。電氣自動化設備也可以根據煤礦的運輸量自動調整運輸速度，以保證煤礦運輸穩定性[5]。另外，電氣自動化設備也能夠實現對煤礦井下水泵的自動化控制，電氣自動化設備可以根據水倉水位調節抽水泵運行速度，在沒有人員值班的情況下有效減少水害的發生。

3.3 電氣自動化在供配電領域中的應用

供電系統主要由多種電氣設備組成，各個電氣設備在運行過程中都會產生大量的運行參數，電氣自動化技術在供電領域中的應用，可以提高電力系統數據管理效率，降低管理成本。利用電氣自動化對電力資源進行分配，有利于提高電力系統運行穩定性；根據用戶的用電需求，電氣自動化會自動調整設備運行狀態，保證供電穩定性。另外，大部分電氣設備會受到電廠電磁的干擾，極易出現安全事故，而電氣自動化系統能夠實時監測供電系統運行狀態，通過分析供電系統近期運行數據，預測供電系統故障問題，并制定針對性的解決方案，降低供電系統出現故障的概率；當供電系統出現故障后[6]，電氣自動化系統會快速定位故障位置，采取相應的措施修復和調整故障，以保證供電系統運行穩定性。

3.4 電氣自動化在化工生產領域中的應用

化工生產通常需要在高壓、高溫的環境下開展工作，化工產品生產不僅涉及多種大型設備，而且部分生產材料屬于易燃易爆危險物品，如果在生產過程中發生安全事故，不僅會造成人員傷亡，也會對企業造成經濟損失。在化工生產過程中應用電氣自動化系統能夠提高生產控制水平和自動化水平，生產工人可以在安全區域遠程控制化工產品的生產，同時電氣自動化系統也能夠實時監測生產設備運行狀態[7]，可以為管理人員提供參數。由此可見，電氣自動化系統的應用，不僅有利于提高化工生產的安全性，也能夠在一定程度上提高產品的生產質量。

3.5 電氣自動化在污水處理領域中的應用

近年來，國家相關部門和社會各界對環境治理問題高度重視，特別是在污水治理方面，在自動化技術的應用下，污水處理也在向著自動化和智能化方向發展。電氣自動化系統能夠監測污水中的污染物和有害物質，通過對有害物質的實時監測，可以幫助相關人員及時了解污水處理效果。此外，在污水處理系統運行過程中電氣自動化系統也會自動收集污水酸堿性、水位和水溫等參數，為相關人員提供參考。

3.6 電氣自動化在農業領域中的應用

1）農業作為我國經濟發展的基礎產業，電氣自動化技術在農業領域中也有著廣泛的應用。例如通過監控系統監測農作物的生長狀態，利用傳感器設備實時監測溫室氣體的濕度和濃度以及光照等情況，同時將監測數據以報告的形式反饋給相關人員，幫助其了解和掌握農作物的狀態。如部分農作物在缺少光照的情況下，電氣自動化系統會提醒相關人員及時檢查照明設備，并增加光照時間和光照強度。

2）監控系統能夠監測農作物缺水情況，電氣自動化技術會通過監測土壤濕潤度、土壤質量和農作物含水量等情況，判斷植物是否需要灌溉，在農作物缺水的情況下，電氣自動化系統會通過交互界面給相關人員發出提醒，并自動開啟澆灌系統。電氣自動化技術在農業領域中的應用，不僅提高了農業生產的質量和效率，也為其帶來了便利的服務[8]。

3）將無土栽培技術和電氣自動化技術相結合，通過構建監測系統和控制系統，可以幫助相關人員及時掌握農作物的整體生長情況。利用監測系統可以實時查看植物營養成分，在植物缺少營養的情況下，控制系統會通過施肥的方式為植物補充營養。

4 電氣自動化發展趨勢

4.1 向高頻方向發展

隨著科學技術的不斷發展和進步，以及工業化發展速度的加快，電氣自動化除了需要向低頻、單頻方向發展外，還需要向高頻方向發展。目前，工業生產正在向高頻生產模式轉變，而這不僅推動了產品生產質量的提升，也加快了市場的轉變。由此可見，電氣自動化未來將會以高頻生產模式為基礎，向著更高水平、更高層次的產品發展。

4.2 電氣自動化設備的創新

基于我國中長期科技發展綱要，電氣自動化需要具備集成創新能力、引進吸收能力、再創新能力、原始創新能力，同時進一步提高電氣自動化的科技含量，努力研發出先進的電氣自動化產品和系統，加大電氣自動化創新力度。我國高新技術企業也需要開創創新發展新局面，不斷提高自身的創新能力，推動電氣自動化設備的創新。

4.3 向低成本方向發展

在電氣自動化應用過程中，低成本的電氣自動化設備得到了各個行業的普遍關注。在全球經濟化影響下，行業之間的競爭愈發激烈，如果想要在市場中占據更好的地位，就需要降低電氣自動化設備生產成本，提高電氣自動化設備的經濟效益，縮短設備研發時間，同時保證電氣自動化設備的質量。

4.4 向節能降耗方向發展

現階段，我國大部分產業正處于轉型發展的重要時期，樹立節能減耗的發展理念對于電氣自動化的發展具有重要意義。針對電氣自動化設備高能耗的問題，一方面，相關部門需要構建統一化和標準化的行業發展規范，尤其是在電氣自動化設備能耗方面需要給予高度重視；另一方面，需要在能源節約和電氣自動化的應用方面尋找平衡點，既需要提高產能和效率，也需要推動電氣自動化的轉型和優化，以低能耗換取更多的經濟效益[9]。

4.5 向多樣化方向發展

多樣化是電氣自動化發展的主要趨勢。一方面，在科學技術不斷進步和發展的過程中，越來越多的新理念和新技術被應用到電氣自動化設備中，如模糊邏輯算法在電氣自動化設備的應用，能夠推動電氣自動化設備的進一步創新和發展；另一方面，為滿足各個領域對電氣工程的需求，電氣自動化設備需要在應用方面呈現多樣化的特點。因此電氣自動化設備多樣化發展也是其重要的發展趨勢[10]。

4.6 向智能化方向發展

電氣自動化技術的應用可以進一步提高系統運行穩定性和運行效率，加上電氣自動化技術具有實時監測功能，可以促進系統運行水平的提升。在信息化時代背景下，智能化技術在各行業中有著廣泛的應用，因此推動智能化技術與電氣自動化技術的融合，不僅是電氣自動化技術發展的必然趨勢，也是滿足社會發展需求的重要途徑。電氣自動化技術向著智能化方向發展，有利于進一步提高電氣系統的安全性和可靠性，進而滿足新時期下各行業的發展需求。

5 結論

綜上所述，在社會飛速發展過程中，電氣自動化技術已經成為各個行業經濟發展的基礎，加強對電氣自動化的創新和研究不僅能夠推動電氣自動化的發展和應用，而且對于社會和國家的發展也具有深遠的影響。對此，人們需要重視電氣自動化發展過程中存在的問題，明確電氣自動化技術的應用方向，推動電氣自動化技術的創新和發展。