电气工程及其自动化的智能化技术应用初探

前言

随着数字化时代的到来，智能化技术在电气工程中的应用愈加广泛，新一代工程技术与传统工程的结合已经成为相关行业领域的热议话题。智能化技术作为电气工程中一项关键性的赋能技术，正在逐步改变电气工程及其自动化领域的运行方式。然而，电气工程及其自动化在技术集成过程中仍然面临诸多问题。基于此，本文通过梳理智能化技术在电气工程自动化领域的应用现状，深入剖析其实施过程中遇到的挑战，提出以下观点。

一、智能化转型中面临的核心问题与挑战

（一）数据质量与稀缺性的难题

现阶段，大部分电气设备型号不一且年代跨度大，其中的数据记录格式也千差万别，很难进行统一的数据整合。此外，智能化中的维护与诊断等功能需要大量的设备故障样本作为模拟学习的模型，但其设备通常情况下都被精细维护，因此故障样本数据十分的稀缺，以上现象严重制约了电气工程以及自动化领域的智能化发展。

（二）系统集成与安全性的挑战

智能化系统与传统自动化系统在集成过程中，不仅会涉及技术架构的差异问题，还有各种设备之间兼容性的问题，稍有不慎就将影响整个系统的稳定性。此外，随着工业中物联网的普及，电气工程中大量设备被网络连接在一起，在方便管理的同时，也扩大了系统的攻击面，一旦网络遭到攻击其后果不堪设想。

（三）高投入与回报效益的波动

智能化转型是一项系统性的工程，其前期成本的投入不仅是涵盖软件与算法的授权费用，还包含着大量的硬件设备的投入，如传感器、兼容部件、网络升级等基础设施的建设费用。此类初始投资的高昂支出与后期的投资回报效益的不稳定性，致使许多企业在进行智能化转型这一决策时难以抉择。

二、电气工程及其自动化的智能化技术应用策略

（一）构建统一开放的数据基础

互联互通是工程自动化的智能化特征，其主要通过多元化的通信方式打通装备、控制平台与企业管理系统间的信息壁垒，进而实现信息数据间的自由流通[1]。在面对数据质量多样化的难题时，电气工程及其自动化领域可采用如 OPC 统一架构这样的标准化数据通信协议，不仅可以打破传统的工业协议之间不同厂商以及不同平台设备间的无缝数据交换与语言互通，还可以通过内置对象类型和行业配套规范实现语义的统一描述，且将统一架构与确定性传输能力的时间敏感网络相互结合，更能够为工业自动化提供统一、开放、安全且具有实时准确性的通信网络，有助于从根本上打破各个设备之间的数据壁垒。在应对故障样本数据的稀缺问题上，可利用迁移学习与元学习等小样本的学习技术，将数据丰富的设备作为智能化应用的故障诊断模型，通过不断进行样本数据的微调，进行相应故障的数据分析，再快速适配于其他相似类型但数据不足的设备进行故障诊断，进而验证智能化应用技术的学习成果。此外，也可以通过利用数字孪生技术在虚拟环境下生成大量设备故障数据作为模型，经过反复测试以扩充智能化技术的训练数据库，从而提高系统对于故障数据的识别与分析能力。通过构建统一开放的数据基础，有利于实现电气工程及其自动化的智能化技术的深度融合，提高系统整体运行的效率与灵活性。

（二）建立安全可控的融合框架

科技的进步推动着智能化技术在电气工程自动化中的深度融合，智能化技术为其提升系统运行可靠性与准确性的同时，引发的集成与安全问题也不容小觑[2]。为解决新旧系统之间的融合问题，须在技术上采用分层以及模块化的集成方法，利用边缘计算机网关作为新旧系统的翻译器，并通过其特有的数据采集，协议转换、边缘计算、数据传输以及远程管理等功能特点，在不改变原有设备系统结构框架的基础上，稳步进行智能化技术的引入，在新旧系统上做好连接与集合。在构建防御安全体系时，其手段不能单一地依赖于技术上的防范，更应该从以下几个方面进行多层次的纵向深度防御体系的构建。其设备上，应加强内部硬件的安全性能，确保所有设备均能通过相关的安全认证，同时应该定期对设备部件进行安全检测，以保证及时发现问题并解决其中存在的安全漏洞。在网络方面，应采用先进的加密技术和防火墙措施，实时更新安全数据库，以预防不断更新的网络安全侵扰。在平台层面，一旦发现系统的异常行为，应立即进行干预措施并及时处理。在应用过程中，须加强应用程序的安全审查与权限管理，确保所访问的用户均为经过授权的用户，并对用户权限进行定期查证，从而确保其准确性。通过构建安全可控的融合架构，不仅可以实现新旧系统集成过程中的平稳过渡，还能进一步提高系统的整体安全性。

（三）智能化云试点的降本增效

在电气工程及其自动化领域，智能化技术的应用面临着高昂的投资与投资回报不稳定性的双重考验[3]。为此，可以通过云试点的方式验证其智能化技术在投资回报上的效益高低。在对应场景的选择上，应选择历史投资回报率较高，当下技术相对成熟且试验周期较短的应用场景。例如，预测性维护场景，通过部署连接网络的传感器，并联合使用智能算法，实时监测电气工程中关键设备的运行状态，提前预测潜在故障，减少突发性的停机事件，进而降低亏损成本。同时，利用试点项目周期短与风险可控性高的特点，既能验证其智能化技术方案的可行性，又能以最快的速度累计相关案例的实际投资回报数据，为后续系统大规模智能化技术推进提供坚实的数据基础。此外，还可以采用基于云服务的试点方式降低初始投资，相较于对传统的电气工程设备进行整体的智能化技术的应用与改造，云服务模式下的试点方法可以省去高昂的硬件购入成本、软件许可成本以及设备运维成本。在云服务的模式下，企业无需购买整套的专业服务器或者是专用软件，只需要根据自身情况进行按需付费即可，并且可以利用云平台弹性扩展的特性，实现对不同电气工程设备的灵活适配，减少投入成本的同时，又能总结归纳其技术在电气工程以及自动化系统的实际应用效果与相应的投资回报率高低，为后续的大规模智能化改造提供可靠的实际案例支持。

三、结论

综上所述，智能化技术在电气工程的应用面临着诸多问题与挑战。因此，应充分认识到智能化技术在提升电气工程效能方面的重要性，准确把握数字化背景下电气工程及其自动化发展中存在的问题，通过技术升级与创新方案，完善智能化技术的应用策略，为电气工程及其自动化领域的智能化转型提供有力的技术支撑。未来，随着科技的不断进步与发展，智能化技术将在电气工程领域发挥更加重要的作用，并推动电气工程向更高效、更智能的方向发展。

参考文献

[1]张少波.基于 OPCUA 的模具制造车间装备互联互通及控制关键技术研究[D].华南理工大学,2023.

[2]王晖.电力系统及其自动化技术的安全问题[J].前卫,2020(11):3.

[3]王晶.智能化技术在建筑电气工程中的应用及造价控制[J].砖瓦世界,2023(8):181-183.