基于物联网技术的电气自动化控制系统可靠性提升策略探讨

引言

随着科技的飞速发展，电气自动化控制系统已成为现代工业生产中不可或缺的重要组成部分。电气自动化控制技术的应用，不仅大大提高了生产效率和产品质量，而且极大地促进了工业生产的智能化和信息化进程。

1 电气工程自动化

基础电气工程自动化这个领域涉及很多重要组成部分，也就是多个关键要素的结合。在系统架构方面，主要分成不同层级来运作。最底层的现场设备层，主要是完成数据采集和控制指令执行这些基础工作，可以理解为系统的"感官系统"；中间的控制层会根据预设的算法模型对设备进行实时调整；再往上还有专门负责监控运行参数的监控层和进行资源调度管理的管理层。各层级之间通过持续传输数据来实现信息交换，并且按照特定的通讯规则来保证数据能够准确传递。传统控制方法里常用的 PID 控制大家知道结构比较简单、运行也比较稳定，而模糊控制适合处理边界不清晰的情况，自适应控制能根据系统变化自动调整。不过遇到特别复杂的非线性系统或者存在不确定因素时，这些方法在模型搭建精度和控制效果上还是存在局限的。电气工程产生的数据包括电压、电流等多种参数信息，这些数据的采集频率和数值范围差异很大。准确掌握这些数据特征，对于实时监控设备运行状态、精准找出故障问题，以及全面评估系统性能这些方面，是至关重要的。

2 物联网技术在电气自动化控制系统中的应用现状

2.1 感知层

感知层是物联网技术体系结构中的基础层级，它是电气自动化控制系统中最主要的层级。这一层的主要任务是实时监测和采集各种数据，为整个系统提供信息支持。无线传感网络和射频识别技术在电气自动化控制系统中占有广泛的应用，是感知层的技术核心。无线传感网络通过部署大量的传感器节点，对电网运行状态进行实时监控。这些节点还可以监测电压、电流、温度、湿度等参数，为电网的稳定运行提供数据。同时射频识别技术可以对设备标签进行自动识别和追踪，有效地掌握设备的位置信息和运行状况。这些技术既可精确采集电网的运行状态，又可实时监测设备的健康状况，如故障预警、性能评估等。此外，感知层的传感器还可以对环境参数进行监测，如气象条件、地震预警等，这些信息对电网的安全运行同样重要。

2.2 网络层

在这一层级中，电力光纤网，电力线载波通信网和无线宽带网络等各种通信技术相互融合，共同构成一个稳定可靠的信息传输网络。电力光纤网带宽高，延迟低，是电网数据高速传输的良好基础。而电力线载波通信网络利用现有的电力线路进行数据传输，大大降低了通信成本，系统也具有了较高的可扩展性。无线宽带网络则提供了更加灵活的传输方式，可以适应复杂环境下数据传输的要求。网络层的通信技术，不仅提高了数据传输的带宽和速度，而且提高了电网的鲁棒性和抗干扰能力。多路径传输，冗余设计，使得系统即使在部分通信链路故障时，仍然能保持通信的连续性和可靠性。通过这种混合通信模式，使电网的数据传输更加高效、稳定。

3 基于物联网技术的电气自动化控制系统可靠性提升策略

3.1 感知层可靠性提升策略

为了提高电气自动化控制系统感知层的数据采集精度和可靠性，技术人员采用了多传感器数据融合技术。这种技术整合了不同传感器的信息，通过协同工作，提高了采集数据的质量，提高了数据的准确性。这样，系统就能比较精确地对电网的运行状态，设备的健康状况进行监测，为后期的数据分析与决策提供高质量的基础数据。同时，技术人员优化传感器的布局，以降低感知层设备的故障率。他们细化了传感器网络拓扑结构，确保了传感器之间合理的覆盖和有效的通信，减少由于布局不合理导致的监控盲区和数据的丢失。这样优化的措施提高了感知层设备的稳定性及系统的整体性能。此外，系统中加入了冗余传感器，进一步增强了感知层的抗故障能力。这些冗余传感器在主要传感器出现故障时能立刻接替工作，保证了数据的连续性和系统的连续运行。该设计使系统具有较强的健壮性，从而使得感知层在遇到极端天气等不利条件下均能够稳定地运行，确保整个电气自动化控制系统的可靠性与安全性。

3.2 网络层可靠性提升策略

在网络层，技术人员为了使感知层收集到的数据能高效、可靠地传输，采取了一系列措施对通信网络进行优化。他们首先优化了网络结构，通过对网络布局的重新配置以及传输路径的调整，提高了数据传输的效率，降低了传输延迟。另外，技术人员利用多路径传输技术来应对可能产生的链路故障或者网络拥堵，可以从多路径发来数据，即使某路径发生故障，其他路径依然能够保持通信，从而大大提高了数据传输的可靠性。同时系统又引入了故障检测与恢复机制，从而进一步提高网络层的稳定性和可靠性。这种机制可以及时监测到网络的状态，如果发生故障，系统会立即开启恢复程序，自动切换到备用路径或启动修复过程，保证网络服务的中断时间最小化。这种自愈能力的提高，不仅减少了因网络问题引起的系统停机时间，还增加了电网在面对外部干扰和内部故障时抗风险能力，为整个电气自动化控制系统的连续稳定运行提供了坚实保障。

3.3 应用服务层可靠性提升策略

在应用服务层，技术人员积极运用大数据分析技术，提高数据处理的准确性，实现对电网运行的智能决策和优质服务。大数据分析技术通过收集整合感知层和网络层传输的海量数据，可以揭示电网运行的深层次规律和趋势，为决策者提供更为精准的数据。与此同时，系统采用了智能决策算法，这些算法可以根据实时数据和历史信息，进行自我学习和优化，提高电网运行的可靠性。通过智能决策算法，使系统能够对复杂多变的环境做出快速、准确的响应，有效地提高电网的自调节和适应能力。另外，系统建立了一套完善的故障预警体系，以便能事先发现并处理潜在故障。该体系实时监测电网的运行状态，结合大数据分析和智能决策算法，及时发现异常信号并预警，在故障发生前采取预防措施，降低故障发生的风险。这种前瞻性的故障管理策略，提高了电网的安全运行水平，也大大减少了因故障带来的经济损失和社会影响。

结束语

综上所述，基于物联网技术的智能电气自动化控制系统是一种创新的解决方案，可有效解决传统自动化控制系统面临的智能化、高效化和可靠性等挑战。该系统将先进的感知层可靠性提升、网络层可靠性提升策略、应用服务层可靠性提升策略，大幅提升了系统性能。

参考文献

［1］丁光，王义丹，朱兴兵.发电厂电气设备物联网智能锁的研究［J］.水电与抽水蓄能，2024，10（1）：84-86.

［2］丁治雄，余万纤子.智能电气技术在工业自动化系统中的应用［J］.集成电路应用，2024，41（2）：335-337.

［3］谢百煌，李旭辉.基于物联网和传感器技术的电网二次设备信息智能移动系统［J］.制造业自动化，2023，45（8）：12-16，27.

［4］金玉柱.基于物联网技术的智慧楼宇照明无线智能控制方法［J］.光源与照明，2023（2）：61-63.