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1.1位置識別功能
施工機械自動化技術下的位置識別功能指,利用自動化技術或自動化識別系統來自動辨認機械所在位置的一種能力。就國內當前的土木施工而言,大部分應用于土木施工現場的機械設備都有安裝自動化識別系統,只是有的設備會選擇外部位置識別法,而有的設備則會采用內部位置識別法來進行施工位置識別。外部位置識別與內部位置識別的根本區別是:前者需要在工程施工現場設置幾處基準點,然后利用超聲波或電磁波技術來識別機械設備所在的位置;而后者則無需借助現場,只需利用速度測定傳感器或其他相關傳感器就可對設備的位置進行識別。
1.2位置誘導能力
位置誘導能力是在自動化施工作業中,機械設備必須按照設定路線作業,假如位置識別機能確認它在施工中已偏離了既定路線,機械設備要具有自動復位的控制機能,即稱位置誘導控制機能,該機能使機械設備的位置、速度、方向始終按設定路線行走。
1.3認識和評價施工對象的能力
機械設備在施工中,要隨時了解、掌握施工對象的位置、形狀、大小等信息,既具有對施工對象的認識機能。一般大多采用超聲波傳感技術或畫像處理技術來識別施工對象。應用平面超聲波信號感知器在無人液壓挖掘機上,通過安裝在液壓挖掘機鏟斗上的超聲波傳感器來識別施工對象的形狀。
1.4安全管理機能
在施工現場,多種機械和多種作業同時進行,建筑材料及其它施工設備的存放等將會給施工機械運行帶來困難,成為施工機械無人化作業的障礙物。所以,機械本身要有感知一警告一機械停止一安全域誘導等機能。障礙物感知機能有超聲波感知,光、電波感知以及畫像處理方法等。
1.5機群控制機能
機群控制功能是機械自動化控制技術所具備的一項綜合管理能力。在土木工程現場施工中,難免會遇到多個工種同時施工的情形,這個時候就需要多種機械設備同時進行作業。為了保證現場多種機械設備同時施工的有序性,實現各個工種、各類機械之間的配合施工,就必須引入自動化技術,實現機械設備的自動化。而要實現自動化,就應該有一個能把各種作業機械位置、工作狀況傳送到中央控制室,再由中央控制室指令各機械設備施工方式的控制系統。
2機械自動化控制技術在土木施工中的應用
2.1攤鋪機的自動化
工程機械施工中,為了更好的實現工程機械自動化作業,達到提高工程施工技術水平,保證工程施工質量的目的,人們開始大力引進機械自動化控制技術。常見的如攤鋪機上安裝的自動調平裝置等,它能夠幫助攤鋪機實現攤鋪作業上的橫向,或縱向自動找平;還有一些攤鋪機械上安裝了混合料自動供料裝置,這一裝置在安裝完成,并具體使用時可以實現自動供料,并且能按照要求嚴格控制好攤鋪料層的厚度,全面保證工程施工中的攤鋪質量。除了以上兩種情況之外,土木工程施工中所用到的攤鋪機設備還能通過安裝電子監測系統來實現轉向自動化,并利用這一自動化技術來對攤鋪機、推土機的工作情況進行自動監控,實現工程挖掘機部分功能自動化控制。近幾年,隨著無線電遙感技術的發展,土木工程施工、挖掘機械已經實現了無線遙控,通過在挖掘機中安裝遙控裝置或遙感系統,普通的工程挖掘機已演變成了無線遙控挖掘機。
2.2推土機、挖掘機作業的自動化
推土機、挖掘機等土方機械作業的自動化,將會大大提高作業質量和作業生產率。最早實現推土機鏟刀和挖掘機鏟斗位置控制的是一種以開關系統為基礎的反饋控制系統。利用激光實現推土自動化系統的研究是從70年代中期開始的。1976年開發研制了推土機鏟刀的激光控制裝置一激光測平裝置,它由投光器、感光器、控制裝置等組成,由于控制系統存在著速度響應問題,當時并未用于實際施工作業。隨后,由于電子技術的發展促進了自動控制系統的開發研究。該系統由自動直線加工系統和激光系統組成。激光感光器測出加工面的激光位置,激光系統測得挖掘機車體高度,將信號傳送到自動掘削系統,系統根據這些情報及各傳感元件的信息,將處理后的信號傳給控制控掘軌跡的各電磁比例控制閥,實現動臂油缸、斗桿油缸、鏟斗油缸的自動控制。這種控制比一般的施工作業提高加工精度3倍,提高施工能力1.6倍。
3結束語
關鍵詞:電子標簽;物聯網;流轉及入庫管理;入庫單;報告電子代碼
中圖分類號:F253.4;TP393文獻標識碼:A 文章編號:1672-3198(2010)06-0266-03
1 引言
在報告流轉及入庫管理過程中,最重要、最核心的問題是報告的識別和流轉及入庫單信息的獲取,傳統的人工或條碼識別技術雖然得到一定的應用,但都存在一些固有的缺陷。以往的流轉及入庫管理系統在自動化和智能化方面的發展水平較低,主要面臨以下幾個問題:
(1)報告識別困難。條碼識別技術雖有一定的應用,但條碼掃描儀必須“看到”條碼才能讀取,條碼容易撕裂或污損,給報告識別帶來一定困難,而且條碼的識別距離很短,也不能對多個報告進行同時識別,這些缺陷使條碼識別技術在入庫管理方面的應用受到一定限制;
(2)報告信息難以實時獲取。當報告流轉及入庫時,必需對流轉及入庫報告編號、報告的名稱、分類、規格、受檢單位、數量、流轉及入庫時間等信息進行記錄,并生成流轉及入庫清單,以便以后核對、查實。但這些信息的獲取往往比較困難,有時需要報告出具人員的協助,協調難度大,信息實時性也較差;
(3) 流轉及入庫操作自動化程度不高,人工依賴性強。當進流轉及入庫的報告種類繁多且集中流轉及入庫時,更是需要人工清點、登記,遠遠不能滿足快速、準確流轉及入庫的需要。人工清點流轉及入庫不但工作量大,而且十分復雜,非常容易出錯。
電子標簽和物聯網的出現使流轉及入庫管理的局面煥然一新。電子標簽是用來標識各種物品的一種新的識別技術,這種標簽根據無線射頻標識原理(RFID,Radio Frequency IdentificationSystem)而生產,它與讀寫器通過無線射頻信號交換信息,是未來標識技術的首選產品。電子標簽在報告流轉及入庫中最大的優點就在于: ①可以實現非接觸、無視覺識別,因此完成報告識別工作時無須人工干預,便于實現自動化; ② 閱讀距離遠,識別速度快,可實現遠距離監測報告快速流轉及入庫; ③可進行多目標同時讀取,便于監測大量報告快速流轉及入庫; ④電子標簽相對于條碼來說是進行單個產品的標識,因此便于通過物聯網來實時獲取報告的信息。
本文以電子標簽和物聯網為基礎,提出了基于物聯網的自動流轉及入庫管理系統的基本原理,對其結構和功能進行了分析,并根據物聯網利用電子標簽實現了一個典型的自動化流轉及入庫管理系統,大大提高報告流轉及入庫的快速性和準確性,不但提高了工作效率,而且還減少人為的差錯。
2 物聯網的基本工作原理
物聯網是以電子標簽和EPC碼為基礎,建立在計算機互聯網基礎上的實物互聯網絡,其宗旨是實現全球物品信息的實時共享和互通。物聯網的系統結構如圖1所示,它由信息采集系統、PML信息服務器、產品命名服務器(ONS)和應用管理系統四部分組成。它們的功能分別如下:
圖1 物聯網的系統結構(1)信息采集系統。信息采集系統包括產品電子標簽、讀寫器、駐留有信息采集軟件的上位機組成,主要完成產品的識別和產品EPC碼的采集和處理。存儲有EPC碼的電子標簽在經過讀寫器的感應區域時,產品EPC碼會自動被讀寫器捕獲,從而實現自動化EPC信息采集,采集的數據將交由上位機信息采集軟件進行進一步的處理,如數據校對、數據過濾、數據完整性檢查等,這些經過整理的數據可以為上層應用管理系統使用。
(2)PML信息服務器。PML(PhysicalMarkupLanguage,實體描述語言)信息服務器由產品生產商建立并維護,他們根據事先規定的原則對產品進行編碼,并利用標準的XML對產品的詳細信息進行描述。PML服務器在物聯網中的作用在于以通用的格式提供對產品原始信息的描述,便于其它節點的訪問。
(3)產品命名服務器(ONS)。產品命名服務器 (ONS ObjectNameService)在各信息采集節點與PML信息服務器之間建立聯系,實現從產品EPC碼到產品PML描述信息之間的映射。
(4)應用管理系統。應用管理系統通過和信息采集軟件(如Savant)之間的接口獲取產品EPC信息,并通過ONS找到產品的PML信息服務器,從而獲取產品詳細信息以實現諸如入庫管理、產品路徑跟蹤等應用功能。
物聯網通過Internet信息世界的互聯實現物理世界任何產品的互聯,實現在任何地方、任何時間可識別任何產品,使產品成為附有動態信息的“智能產品”,并使產品信息流和物流完全同步,從而為產品信息共享提供了一個高效、快捷的網絡平臺。這也為產品入庫時獲取產品原始信息并自動生成入庫清單提供了一種有效的手段。
3 基于物聯網的報告自動流轉及入庫管理系統
流轉及入庫管理就是對流轉及入庫的報告進行識別,并對報告進行分類、核對和登記,生成流轉及入庫報告清單,記錄報告的名稱、分類、規格、流轉及入庫時間、受檢單位、報告出具日期、數量等信息,并將這些信息更新到庫存記錄。這些工作準確性要求高、工作量大,人工作業強度和難度都十分巨大。因此,迫切需要能自動識別報告的技術和方法,以減輕管理人員的工作量,提高工作效率。流轉及入庫管理的關鍵在于對報告的識別和報告信息的采集,電子標簽以其獨特的優點成為報告自動識別的關鍵技術,而物聯網則為報告信息共享和互通提供了一個高效、快捷的網絡平臺。基于物聯網的自動流轉及入庫管理系統的基本原理就是以電子標簽作為報告識別和信息采集的技術紐帶,通過在流轉及入庫出入口設置讀寫器對報告進行自動識別,同時通過物聯網獲取報告的詳細信息從而自動生成流轉及入庫清單,以達到自動化流轉及入庫管理的目的。基于物聯網的自動流轉及入庫管理系統的結構如圖2 所示。它由報告識別、流轉及入庫管理、PML服務器和本地數據中心四大功能模塊組成。它們的作用分別如下:
圖2 基于物聯網的報告自動流轉及入庫管理系統(1)報告識別。報告識別系統的核心是報告的編碼和識別。在基于電子標簽的流轉及入庫管理系統采用EPC碼作為報告的唯一標識碼, EPC碼是Auto-ID研究中心提出的應用于電子標簽的編碼規范,它使全球所有的商品都具有唯一的標識,其最大特色就是可以進行單品識別。報告識別系統包括電子標簽和讀寫器。每個報告都附有一個電子標簽,電子標簽內寫有EPC碼作為報告的唯一編碼。存儲有EPC碼的電子標簽在經過讀寫器的感應區域時, EPC碼會自動被讀寫器捕獲,從而實現自動化的報告識別和EPC信息采集。流轉及入庫讀寫器設置在倉庫入口,對進入倉庫的報告進行自動識別,并將捕獲的報告EPC碼通過數據采集接口傳送到流轉及入庫管理模塊作相應處理。
圖3 基于物聯網的報告流轉及入庫流程(2)流轉及入庫管理。報告的流轉包括:錄入、審核、審批、打印、蓋章。流轉及入庫管理模塊是系統的核心功能模塊,它通過數據采集接口、遠程數據接口和本地數據接口三個接口同其它幾個功能模塊進行交互,從而實現報告自動流轉及入庫管理的功能。流轉及入庫管理的作業流程圖3所示:報告流轉及入庫時,由設置在倉庫入口的流轉及入庫讀寫器讀取報告的EPC 碼并通過數據采集接由流轉及入庫管理模塊,流轉及入庫管理模塊通過遠程數據接口訪問PML服務器以獲取報告的詳細信息,并自動生成報告流轉及入庫清單,然后通過本地數據接口將流轉及入庫報告信息更新到本地數據中心。一般來說,流轉及入庫單具有如下的信息結構:流轉及入庫單(報告編號、報告EPC碼、報告名稱、生產廠商、報告分類名、單位、報告出具日期、有效期、流轉及入庫時間、報告說明),在這一信息結構中,報告EPC碼由流轉及入庫讀寫器自動識別,同時記錄報告的流轉及入庫時間,其它的報告信息則可以根據報告的EPC碼通過訪問PML服務器獲取,整個流轉及入庫清單的生成都是自動進行的,這不但提高了報告流轉及入庫的自動化水平和智能化水平,而且也確保了流轉及入庫報告信息的準確性,為科學的庫存管理與決策奠定了良好的基礎。
當然,上述流轉及入庫作業流程的正常進行離不開各種接口模塊的支持,接口模塊包括數據采集接口、遠程數據接口和本地數據接口,它們的功能分別如下:
①數據采集接口:將報告識別模塊捕獲的報告EPC碼傳送給流轉及入庫管理模塊進行相應處理。
②遠程數據接口:由流轉及入庫管理模塊調用,它根據報告EPC碼通過Internet訪問遠程的PML服務器,以獲取報告的詳細信息,自動生成報告流轉及入庫清單,從而避免流轉及入庫時手工錄入數據的低效和繁雜。
③本地數據接口:提供流轉及入庫管理模塊訪問本地數據中心的接口,通過該接口將流轉及入庫報告信息更新到本地數據中心。
(3)ML服務器。PML服務器是由報告生產商建立并維護的報告信息服務器,它以標準的XML為基礎,提供報告的詳細信息,如報告編號、報告名稱、報告分類、受檢單位、報告出具日期、報告說明等。PML服務器的作用在于提供自動生成報告流轉及入庫清單所需的報告詳細信息,并允許通過報告EPC碼對報告信息進行查詢。PML服務器的工作原理如圖4所示,它架構在一個Web服務器之上,服務處理程序將數據存儲單元中的報告數據轉換成標準的XML格式,并通過SOAP (簡單對象訪問協議)引擎向客戶端提供服務, PML服務器的優勢在于它屏蔽了報告數據存儲的異構性,以統一的格式和接口向客戶端提供透明的報告信息服務。
圖4 PML服務器工作原理圖(4)本地數據中心。本地數據中心是流轉及入庫管理系統存儲和維護本地庫存的本地數據庫,報告流轉及入庫信息最終都通過本地數據接口存儲在本地數據中心中,以便查詢和核對。
基于物聯網的自動流轉及入庫管理系統圍繞電子標簽和物聯網這兩個核心,通過電子標簽實現報告的自動識別,利用物聯網獲取報告原始信息并自動生成流轉及入庫清單,從而為自動化的流轉及入庫,不僅大大提高報告流轉及入庫管理的管理提供了一種行之有效手段自動化和智能化水平,而且使流轉及入庫管理的準確性更高,為科學的庫存管理與決策奠定了良好的基礎。
關鍵字 PLC;自動化控制;I/O點數;控制系統;應用
中圖分類號TP2 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708(2013)90-0029-02
0 前言
PLC技術的提出和研制最早是在一九八六年的時候,美國的通用汽車生產公司,隨后PLC技術開始傳播到世界越來越多的國家,我國與一九七四年研制出第一臺自己的PLC。PLC技術隨著電子技術的不斷更新和突破,有了進一步的發展,并且在逐漸的完善,更多先進技術被融入PLC中,增強了PLC的數據處理和傳送能力,增強了它的控制能力。在PLC中,能夠對I點數和O點數進行識別,然后通過數據的識別和傳輸對外部系統進行控制。近些年來,PLC的發展有了可編程系統使用,更加適應了現代工業生產的需要,更好的為人們的生產和生活服務,使得控制和管理能夠集中處理,數據能夠更好的識別和傳輸。
1 PCL及PLC自動化控制
PLC現在已經在國內外都有了非常廣泛的應用,PLC是一種可編程控制器英文全稱是Programmable Logic Controller,PLC包括電源、中央處理器(CPU)、儲存器、輸入輸出接口電路、功能模塊和通信模塊。它是一種數字操作的電子產品,它負責進行數字控制。主要通過對I點數和O點數進行識別,進行數據的傳輸和識別,然后對電機的開關或者是電磁閘進行管理,還有就是對某些設備壓力、流量、溫度等進行控制。
PLC自動化控制是選擇正確型號的PLC設備,對某些設備進行自動化的的控制,在這個過程中,人為的參與度較少,PLC設備的智能化和自動化程度較高,只需要專業的技術人員進行集中管理和控制即可。PLC自動化控制技術,能夠讓工業生產更為高效和合理,減少了人工控制過程中所產生的失誤,能夠提高控制和生產的質量。
2 PLC自動化控制現狀分析
PLC技術能夠在眾多領域的到應用,并且現在的生產和控制越來越依賴于PLC技術,這說明PLC設備和技術的優點非常明顯。但是現在工業和生產環境和過程都比較復雜,PLC在當代使用中還是會存在著一些不足。
2.1 PLC自動化控制的優化效果
2.1.1控制智能化
PLC是針對外部控制的,它能夠對設備的開關、流量、溫度等一些信息進行控制。通過軟件編程,把程序輸入到PLC設備中,通過中央處理器進行集中處理,并且通過識別I/O點數對外部的設備進行管理和控制。這個過程是在軟件編程的輔助下進行的,選擇合適的程序和PLC設備,就能夠很好的對設備進行控制。減少人工的參與,并且整個工作流程相對流暢和穩定。
2.1.2工作效率高
PLC自動化控制能夠對數據進行快速的識別,并且在短時間內完成輸入和輸出信息,對設備進行控制。這些工作都由CUP進行處理的,在短時間內能夠進行高速運算,并且對命令做出反應,工作效率非常高。
2.1.3經濟性良好
PLC自動化控制系統從長久的發展眼光來看,是相對經濟的一種控制手段。PLC程序能夠被遵循一定規則來編寫,較為模式化,并且能夠根據不同的使用需要快速進行改革和制作。這就能夠減少人工的參與,并且減少人員培訓和雇傭的費用。
2.2 PLC自動化控制的缺點
PLC自動化控制還是存在一些不足的,在現在生產中,PLC自動化控制不能夠較好的使用與復雜的生產環境,并且沒有較好的穩定性,另一方面就是如果有突況PLC設備不能夠智能識別。
3 PLC自動化控制優化措施
3.1穩定性增強
PLC自動化控制由于是電路和晶體管接受和進行信息處理,所以對于許多的生產環境如,強震動、灰塵大、溫差大等情況可能對其穩定性造成一定的影響。這就需要對PLC設備進行改進,運用新型材料,增強其工作時的穩定性,能夠承受將強外界的干擾。
3.2雙CPU處理器
由于在現實工作中,PLC控制系統可能出現故障,在出現故障時CPU會停止工作,所以文章提倡用雙CPU處理器,如果一個CPU不能夠正常工作,另一個可以繼續工作不影響正常的使用。而且雙CPU還能夠增強PLC的處理效率,能夠對信息進行快速反應。
4結論
PLC技術能夠給生產帶來更大的效益,而且能夠提高工作的效率,對外部設備的控制更加智能化,減少人工的投入。在生產社會化和國際化的今天,我國控制技術必須與國際相接軌,讓我國的生產效率有大幅度的提高,才能夠促進國家的經濟發展。
參考文獻
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【關鍵詞】變電站;監控系統;優化分析
變電站具有完成電壓變換、電能傳輸和分配等功能,是電力系統運行的一個關鍵節點,而對變電站的安全監視和控制管理成為一項重要課題。隨著鋼鐵企業的不斷發展,電力系統容量也在不斷發展變化,變電站的可靠性越來越重要,這就對變電站的監控系統提出了越來越高的要求。
為確保變電站安全正常運行,變電站的監控系統就需要進一步改造完善。本文針對以往的變電站監控系統存在的問題,探討了變電站監控系統采用新技術改造處理情況。
一、變電站監控系統的組成與功能
1.變電站監控系統的組成
變電站的監控系統主要分為監控前端控制器、監控數據傳輸網絡、客戶端應用程序三部分。監控前端控制器通常使用ARM9芯片作為主處理器,再加上煙霧火災報警設備電路、紅外線防盜報警設備電路、攝像頭等。而監控數據傳輸網絡則通過網線將監控前端控制器互相連接組成一個局域網。
2.變電站監控系統功能
變電站安裝監控系統的目的是將各監視點的報警信息傳輸到監控中心,使監控人員通過實時傳輸的監控信息,及時了解和分析變電站的運行情況。其功能是:通過視頻實時監視變電站的運行狀態,實現防火、防盜等。當發生安全報警時,變電站監控系統的錄像設備能自動進行錄像并保存資料,聯動相關其他設備。其控制功能可對所有攝像機進行自動控制,實現全面細致的視頻監控。并且通過紅外、煙霧等感應探測傳感器,對監控現場進行全面監測。
二、傳統變電站監控系統的問題
傳統變電站的監控系統存在一些問題,如設備的實時數據因驅動程序問題而難以實現共享。當多個應用同時訪問設備時,由于對設備的訪問不能相互協調,就難以做到有效控制,容易導致系統的崩潰,甚至可能對硬件設備造成損壞。
在一個就是硬件與軟件之間高度依賴。監控系統每增加1個需要訪問設備的應用軟件,就需要再開發所有硬件設備數量的驅動程序;每增加1個新的硬件設備,就需要開發新的所有硬件設備的驅動程序。一個軟件升級了就需要重新開發該軟件所使用的設備驅動程序,一個設備升級了就需要更新所有使用該設備的應用程序。
三、變電站監控系統的改造優化技術
1.數字化技術
隨著科學技術的快速發展,近幾年來,數字化方面的高新技術已在諸多領域推廣應用,為使用者帶來了前所未有的便捷。數字技術與智能監控系統相結合,給傳統的視頻監控領域帶來了巨大的變革。數字技術具有在模擬信號處理技術中很難實現的一些便捷功能,該技術的應用大大提高了現代視頻安全監控系統的自動化和智能化程度,基于數字圖像處理與模式識別技術的人像識別、人體行為特征識別的應用系統也已開始應用到實際領域,在有指紋或虹膜識別的控制系統中,可以進一步結合視頻人像復核技術來確認出入口人員的身份情況。
2.行為和步態識別技術
行為識別技術以軟件為主導,在系統設備安裝方面非常靈活便利,除了對攝像機的設置點要求嚴格外,僅需要在布防區域設置好攝像機就可以了。行為識別技術是自動化人工智能監控的典型技術,該技術能夠實現自動化人工智能監控技術可以實現的很多方面的功能。行為識別技術的缺點是以照片的形式而不是視頻形式來提供報警信息的,且只能探測到可疑物體而無法對可疑物體進行具體識別。行為識別技術存在的這些缺陷就不能滿足用戶對安全監控的更高要求。而步態識別技術是一種新興的智能監控技術,該技術在視頻監控的硬件要求、采集區域的光線要求、被識別人的不可偽裝性、采集識別信息的距離等方面都要比面像識別技術具有更多更大的優處。
3.多媒體信號的數字化處理和遠距離傳輸技術
變電站的自動化運行水平隨著電子信息技術、網絡傳輸技術、電力系統保護及自控技術的發展不斷提高,極大地減少了人為操作事故的發生。目前變電站的自動化技術已經可以將現場的設備運行數據傳送到較遠距離的調度中心,而調度中心也能夠對較遠距離的現場設備進行調節控制。隨著科學技術的進一步發展,將音像等多媒體信號進行數字化處理并實現遠距離傳輸的技術也更加成熟,把這項技術引入變電站監控系統,就可以對變電站進行實時監視和遙控,實現無人化安全管理。
4.核心主機個性化
數字矩陣主機是監控管理的核心設備,也是智能監控發展的必然產物,以前很多開發生產模擬矩陣設備的制造商如今都改為對數字化監控主機進行開發生產,除了實現原有的矩陣功能之外,還合并了DVR功能,非常適用于大型監控系統工程中。DVR的產品模式對其他的監控管理主機發展具有很好的借鑒參考意義。
四、結語
為進一步加強鋼鐵企業變電站在安全運行、防火防盜等方面的監控和管理,實現自動化、智能化、簡單化、便捷化的目標水平,很多的鋼廠都在考慮建設集中式遠程圖像視頻監控系統,對變電站的主控室、高壓室、斷電器、室外場地等所有監視點的現場進行實時監控,將圖像信息實時傳輸到集控站或調度中心,還能夠按照多種方式進行錄象并保存視頻資料。
變電站監控系統的智能識別和自動跟蹤等新技術改變了傳統監控系統過于依賴人的狀況,并提高了監控的效果。
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關鍵詞:RFID技術;圖書館應用;電子標簽
中圖分類號:TP311 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2014)11-2612-02
1 圖書館應用RFID優勢
當前,在圖書館管理應用中,主要通過光電掃描設備來完成識別條碼。它是通過將信息進行數據處理自動識別機器中的資料準確快速錄入信息到計算機中,從而實現讀寫功能。但是常因條碼閱讀器誤讀或拒讀質量問題的發生等影響借閱效率和服務質量,所以它的局限性在于只能借助人工讀寫設備進行數據采集。而RFID無線射頻識別技術(Radio Frequency IDentification)是采用射頻信號中的高變磁場和電磁場空間耦合以達到無接觸信息傳遞識別信息目的。是一種利用自動識別的非接觸式射頻信號自動識別追蹤目標對象的相關數據。RFID技術識別需要的資料是通過特殊編碼寫入電子標簽中。它的優點有以下幾點。
1)它防磁、防水、耐高溫、使用壽命長、能夠同時處理多個標簽、能在惡劣環境下工作、安全性更高、數據有密碼保護、可以動態改變標簽內容、可輕易嵌入或附著在不同類型,形狀的產品上追蹤定位、讀取距離更遠的這些優點便利開展讀者自助借還書業務、提升借還書效率。
2)簡化工作必要程序,降低圖書容易丟失率,提升盤點、排架、上架工作速率,減少流通環節工作,;
3)簡便亂架圖書查找、改進上架業務流程,讀取方便快捷,識別速度快,增加工作人員館藏目錄的準確性;
4)統計分析圖書館利用率,還可以為如兒童、盲人群體提供特殊服務。提高圖書防盜系統的安全性。
RFID真正體現了圖書館大眾服務理念,為數字圖書館建設提供了真正的硬件平臺,加快了圖書館管理自動化進程。
2 RFID 的發展歷史及應用
二十世紀四十年代:射頻識別技術在1948年奠定了技術理論基礎,由于雷達的改進和應用。
二十世紀五十年代:射頻識別技術處于早期實驗室探索研究的階段。
二十世紀六十年代:射頻識別技術的理論應用開始發展。
二十世紀七十年代:射頻識別技術得到了一些最初的應用。射頻識別技術與產品測試、處于一個研發的大發展時期。
二十世紀八十年代:射頻識別技術及產品的商業規模應用進入一個新的階段。
二十世紀九十年代:射頻識別技術產品開始廣泛采用,制定標準化問題日趨得到各方重視,,射頻識別產品開始深入人心。
2000年后:射頻識別技術的理論得到豐富和完善,射頻識別產品更加豐富。有單芯片電子標簽、多電子標簽、有源電子標簽、無源電子標簽及半無源電子標簽等種類產品。現實產品包括無源電子標簽的遠距離識別、無線可讀可寫、適應高速移動物體的射頻識別技術與產品正在走向應用。電子標簽規模應用行業擴大,成本不斷降低。
RFID射頻識別技術已經廣泛應用于眾多領域:用于電子通關,通車車輛驗證與放行的停車場、物流、海關等場所;用于垃圾稱重管理的物流管理;用于瓦斯鋼瓶安檢與記錄、消防器材方面的物流物品標識與管理;用于車牌防偽、識別與管理的公共交通項目;用于調整公路不停車收費系統;用于不需刷卡自動安全門禁系統的門禁安檢;用于安全出入檢查、車輛防盜、倉儲管理、動物管理、工業自動化、流水線生產自動化、商業自動化等很多領域。國外射頻產品發展非常迅速,大洋洲、歐洲、北美、亞太地區及非洲南有種類繁多射頻識別產品,。而在中國應用的領域不是很廣,射頻識別技術起步較晚。在上海、深圳、北京等地陸續采用了第二代公民身份證、射頻公交卡和鐵路應用的車號自動識別系統,應用也只局限于校園、公共交通、地鐵、社會保障等方面。我國射頻識別技術應用之路將會在倉儲管理、畜牧管理、生產線自動化、貨運集裝箱的識別、電子物品監視系統等方面有很大的發展。
無線射頻識別技術在圖書館的應用,國外主要局限在經濟發達國家如新西蘭、韓國、北美、新加坡等國家就有超過100家的圖書館使用RFID技術。國內目前很多家圖書館也在規劃系統性地采用RFID技術。
3 RFID工作原理
RFID是由識讀器、天線、電子標簽、組成。根據電子標簽內是否裝有電池為通信提供能量 ,可將其分為有源系統與無源系統。有源系統是在標簽進入識讀器工作后,由自身內嵌電池為芯片供電來源以完成與識讀器的相應通信過程。無源系統是當標簽進入磁場,識讀器通過耦合元件天線發送出一定頻率的射頻信號,從中獲得能量以驅動芯片與識讀器進行通信。識讀器讀取標簽自身編碼等信息并解碼后發至管理計算機數據交換的系統進行處理的過程。
RFID按采用的頻率不同可分為低頻系統、中頻系統、高頻系統三大類。低頻系統,一般工作頻率在100-500KHz之間。主要工作頻率有:125KHz、134.2KHz、225KHz等典型用于低成本、短距離的應用中,如多數的校園卡、門禁控制、資產管理、家畜識別、水電煤氣表等場合;中頻系統,一般工作頻率在10-15MHz之間。典型工作頻率有:13.56MHz.主要用于成本較高、標簽內保存數據量較大、閱讀距離較遠且具有中等閱讀速度、外形一般為卡狀、閱讀天線方向性不強的應用中,如門禁系統和智能卡的場合;高頻系統,一般工作頻率在850-950MHz和2.4-5.8GHz之間。典型工作頻率有:915MHz、2.45GHz、5.08GHz等.主要用于需傳送大量數據的、閱讀距離遠且具有高速閱讀速度、適應物體高速運性能好、標簽及閱讀器成本較高且閱讀器與標簽工作時多為視距讀取時的應用系統中,如火車皮監視和零售系統、高速公路收費系統等場合。
4 RFID在應用中存在問題與解決方法
安全方案與技術方案的兼容問題。最初的RFID設計和開發過程中沒有考慮技術與安全問題,現在已經成為制約RFID應用的因素。雖然有如HASH-LOCK協議、隨機化HASH-LOCK協議、分布式RFID詢問-響應認證協議 、DAVID的數字圖書館RFID協議、、再加密機制等已經被提出,但還是缺乏針對這些協議進行的在技術與安全上的融合,如RFID電子標簽在通信能力和存儲空間非常有限、計算速度慢情況下可以使用設計安全機制,避免偽造的標簽干擾正常的系統,滿足隱私性保護和安全性保護,為RFID系統創造一個相對安全的工作環境。數據安全方面,通過使多路存取無故障運行,也就是防碰撞法,如ALOHA算法可進行身份驗證和數據訪問控制。還可采取雙標簽聯合認證、停止標簽服務、物理隔離等方法在安全與技術上很好融合。
標準統一問題。目前RFID推廣倍受標準問題困擾RFID技術存在著多重標準和多個標準化組織。世界部分知名公司分別推出了自己互不兼容很多標準。RFID系統只有解決RFID產品各制造商及配套系統在數據格式上和頻段上差異的互連問題,尤其是ISO/IEC和EPCGLOBAL兩大標準體系的整合問題,才能真正走向實用。這就給RFID的大范圍應用帶來了困難。當前中國正在積極考慮制定適合我們情況的一套既兼容國際標準,又有自己特色的RFID標準,縮小與國際技術的差距,在RFID領域爭取更多的支持和主動權。
關鍵詞:數字技術;工業;電氣自動化;應用分析;創新
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.13.039
0 前言
現如今,計算機技術有了更為廣闊的發展空間,其應用的領域也開始更加廣泛。尤其是對于工業電氣自動化來說,計算機技術一直占據著十分重要的地位。且將數字技術運用到電氣自動化操作系統中還可以促進其實現更好的發展,同時也提高了工業電氣自動化的工作效率與運作的時速,所以說,將數字技術運用到工業電氣自動化中有著極為重要的意義。
1 在工業電氣自動化中運用數字技術
1.1 操作性較強
隨著科學技術的不斷發展,數字技術已經成為了必然的發展結果,且對于數字技術來說,有著高效快捷等優勢。通過數字技術可以對相關數據進行全面的分析,找出其中存在問題的地方,這樣也就可以避免出現失誤,造成損失。同時通過在工業自動化可以保證自愿的有效利用,同時也可以實現輕松與安全的運用。此外,對于數字技術來說,具有極強的識別判斷能力,通過數字技術可以自動對任務進行識別,并具有可操行強的特點,這樣只要保證數據的輸入準確,就可以識別好每一個任務,同時也可以高效的完成任務。另外,實現微電子處理器與微電子應用技術的合理運用而已增強數字技術中的時代感與科技感,這樣也可以說數字技術的影響下,我國的工業電氣自動化有著極為廣泛的發展空間。
1.2 性價比相對較高
對于性價比來說,一直被運用到了對商品的評價上,而對于數字技術的實際運用來說,也可以被看做是商品的形式之一,所以也具有一定的性價比。在數字技術中,具有極強的邏輯性,它可以實現對所輸入的信息進行識別,以此來作出精準的判斷,這樣不僅節約了工作量,還實現高安全的目標[1]。且將數字技術運用到工業自動化中可以實現在最短的時間里實現最大的經濟效益,除了智能識別以外,數字技術在通訊等方面也具有極強的優越性,不僅可以提供出有效的資源與信息,還可以實現人機之間的高效互動,這樣也就提高了性價比。
1.3 具有高度的可靠性
在現代科技中數字技術已經成為了必然的發展趨勢,同時也是將計算機技術與智能技術實現完美融合,所以對于數字技術來說,其可靠性首先就體現在了數據的準確性。對于數據組成的指令來講,具有一定的指導作用,同時所輸入的數據也是滿足邏輯的,并具有高度的可操作性,并不是隨便就出現的數字,在實際運行的過程中也存在一定的錯誤,這樣系統也就可以通過實現智能識別來作出相關的判斷。
2 在工業電氣自動化中運用數字技術的創新
2.1 優化好操作系統
對數字技術進行不斷的創新是保證操作系統高效性的基礎。因此,也可以說操作性性能的高低已經成為了工業發展中的基礎保障。所以企業想要實現不但的發展就要及時對系統進行改革,同時還要保證操作系統與硬件等方面的有機配套,同時還要使其可以實現對信息與數據的自動化控制。其中應當要注意的是,要綜合好各方面的因素[2]。
2.2 運用好虛端子技術
對于虛端子技術來說是對傳統的二次回路所進行的以此較大的改革,同時也是具有十分重要影響的一次改革。且運用虛端子技術可以更加精準的對設備進行控制與檢驗,并可以實現高效的交流。且就目前來說,這種技術已經受到了廣泛的運用于認可。
2.3 利用好光纖材料
新技術與材料的不斷涌現極大促進了社會的發展與變革。且隨著我國科學技術的不斷發展,新材料也開始被廣泛的運用到了實際中,且其種類也開始不斷增多[3]。如納米材料、光纖材料等。其中對于光纖材料來說也受到了越來越多人的關注。且對于光纖材料來說,具有極強的保密性,同時也具有一定的抗干擾能力,這樣也就擴大了光纖材料的運用。如果將其運用到工業電氣自動化發展中,可以有效提高信號的傳輸效率,這樣也就實現了對數據的分析總結,提高了控制的效果。
3 數字技術的應用及發展趨勢
3.1 在雷達接收機中的應用
隨著數字電子技術的不斷發展以及成熟,其應用的范圍越加的廣泛,已經逐漸在一些精密制造儀器中得到了廣泛的應用。對于雷達接收機來說,屬于軍民兩用的高度精密電子儀器設備,這樣就要求其具備高強的抗干擾能力,同時其好也要具備較寬的工作頻段以及高靈敏度,所以現今雷達接收機已經逐漸由模擬接收機轉變為數字接收機。
3.2 數字電子技術未來發展的趨勢
隨著信息化時代的不斷發展以及進步,社會的需求逐漸推動電子技術的發展,并且數字電子技術已經逐漸成為了社會以及經濟發展的主力軍,市場的需求在不斷推動信息技術的發展,并且科學技術的發展有效加速了產業的升級以及換代,這也要求數字電子技術必須要與市場的需求相符合。數字化是電子技術的必由之路。現今半導體共同工藝水平不斷進步,已經逐步達到了深亞微米,芯片技術也得到了有效的發展,達到了千兆位,時鐘頻率也在想著千兆赫茲發展,數據傳輸的速度在不斷加快,每秒逐漸達到幾十億次。
4 結語
綜上所述可以看出,對于數字技術來說,作為科學技術發展下的產物之一,想要發揮出其應有的作用,就要不斷進行創新與改革,這樣才能分析出數字技術的優勢,同時對于工業電氣自動化發展來說,也有著深遠的影響。
參考文獻:
[1]蔣健榮,丁兆明.數字技術在工業電氣自動化中的應用及創新分析[J].山東工業技術,2014(15):89.
[2]張凌龍,田建輝.淺談數字技術在工業電氣自動化中的應用與創新[J].科技創新與應用,2013(06):34-36.
物聯網的理念最初基于射頻識別/產品電子代碼(以下簡稱RFID/EPC)技術提出,隨著感知技術與網絡技術的突破而不斷提升和完善。以物聯網為核心的信息技術被譽為第三次信息技術革命,物聯網是從信息自動提取、信息整合、物品局域聯網、局部系統的智能服務與管控等向全網融合逐步深化的過程。
倉儲管理可以簡單概括為8項關鍵內容:追-收-查-儲-揀-發-盤-退,隨著制造環境的改變,產品周期越來越短,訂單式生產、大批量定制的生產模式,對庫存限制的要求越來越高,倉儲管理及精確定位在企業的整個管理流程中起著非常重要的作用,及時準確的進發貨及精準的庫存控制,對企業的競爭能力有著至關重要的影響。基于物聯網技術的倉儲系統管理能夠有效地幫助企業實現倉儲精準管理和智能化。
物聯網技術概述
從物聯網本質上看,物聯網是現代信息技術發展到一定階段后出現的一種聚合性應用與技術提升,將各種感知技術、現代網絡技術和人工智能與自動化技術聚合與集成應用,使人與物實現智慧對話。物聯網技術的發展幾乎涉及到了信息技術的方方面面,是一種聚合性,系統性的創新應用與發展,因此被稱為信息技術的第三次革命性創新。
物聯網主要有三層架構,即感知層、網絡層和應用層。結合物聯網基礎架構,物聯網主要分為三大技術體系:一、感知技術體系,二、通信與網絡技術體系,三、智能技術體系。物聯網的本質概括起來,主要體現在三個方面一是互聯網特征,即對需要聯網的物一定要能夠實現互聯互通的互聯網絡;二是識別與通信特征:即納網的“物”一定要具備自動識別與物物通信(M2M)的功能;三是智能化特征:即網絡系統應該具有自動化、自我反饋與智能控制的特點。圍繞三大技術本質,目前物聯網實現多樣化發展感知技術更加豐富,除RFI技術以外,面向所有感知技術開放,凡是能夠起到自動感知的技術體系都可以納入物聯網感知技術體系,目前常用的傳感知技術、RFID技術、GPS衛星定位與識別技術、視頻識別或機器視覺技術等都可納入物聯網終端感知技術體系:網絡方面,互聯網、傳感網、局域網、電視網、電信網也在走向融合,也可納入物聯網網絡技術體系:智能應用則更加廣泛了,從而打開了智能物流發展創新的空間,一個智慧物流的時代正向我們走來。
物聯網技術在倉儲管理中的應用概述
現代倉儲系統內部不僅物品復雜、形態各異、性能各異,而且作業流程復雜,既有存儲,又有移動,既有分揀,也有組合。借助物聯網技術實現的智能倉儲管理系統在物聯網三層架構基礎上,支撐倉儲管理具體業務的實現。一般應用框架如圖所示。
1、智能倉儲感知技術應用
在智能倉儲中,為了對倉儲貨物實現感知、定位、識別、計量、分揀、監控等,一般采用傳感器、RFID,條碼、激光、紅外、藍牙、語音及視頻監控等感知技術。目前在倉儲系統中感知技術應用最為廣泛的是條碼和RFID技術。在物流作業系統,基于RFID技術能夠實現對高附加值產品自動識別與定位,使產品信息自動進入物流管理信息網絡系統,對產品的生產、加工等物流的全過程進行信息追溯和網絡檢索查詢。借助物流運作的單元化技術,以物流單元為終端節點,實現對物流單元的自動感知、定位、追蹤、管理與控制,形成以物流單元為終端節點的物聯網體系,從而實現智慧物流運作與管理。
智能倉儲的網絡與傳輸技術應用
現代物流趨勢之一是實現網絡化和智能化,在制造企業內部,現代倉儲配送中心往往與企業生產系統相融合,倉儲系統作為生產系統的一部分。物流行業為了使移動或存儲中形態各異“物”能夠聯網,最常采用的網絡技術是局域網技術、無線局域網技術、互聯網技術、現場總線技術和無線通信技術。
在區域范圍內的物流管理與運作的信息系統,常采用企業內部局域網直接相連的網絡技術,并留有與互聯網、無線網擴展的接口;在不方便布線的地方,常采用無線局域網技術;
在大范圍物流運輸的管理與調度信息系統,常采用互聯網技術、GPS技術、GIS地理信息系統技術相結合,組建貨運車聯網,實現物流運輸、車輛配貨與調度管理的智能化、可視化與自動化:在以倉儲為核心的物流中心信息系統,常采用現場總線技術、無線局域網技術、局域網技術等網絡技術;在網絡通信方面,常采用無線移動通信技術、3G技術、M2M技術、直接連接網絡通信技術等。
3、智能倉儲作業與管控技術
智能倉儲管理系統,借助物聯網技術與倉庫管理系統(WMS)相結合,實現倉儲業的智能化與自動化。常采用的智能技術有:自動控制技術、智能機器人技術、智能信息管理系統技術、移動計算技術、數據挖掘技術等等。
目前,能夠實現物流全過程智能控制與管理的還不多,物聯網及物流信息化還僅僅停留在對物品進行自動識別、自動感知、自動定位、過程追溯、,在線追蹤、在線調度等一般應用水平上。在專家系統、數據挖掘、網絡融合與信息共享優化、智能調度與線路自動化調整管理等智能管理技術的應用方面還存在很大差距。
未來物聯網在智能倉儲方面的發展趨勢
1、統一標準,共享物流的物聯信息
目前物聯網技術絕大部分的應用還是局部的、局域網絡的應用,系統間難以融合,各自的網絡有各自的標準體系,易形成物聯網信息孤島。盡管目前的物聯網倉儲應用是閉環和相對獨立的,沒必要實現全部的物品互聯到一個統一的網絡體系。但是,在物聯網基礎層面,統一的標準與平臺是必須的。局部的物聯網系統、物聯局域網等都可以在統一的標準體系上建立。
2、互聯互通,融入社會物聯網
物聯網是聚合型的系統創新,必將帶來跨系統、跨行業的網絡建設與應用。隨著標簽與傳感器網絡的普及,物與物的互聯互通,將給企業的物流系統、生產系統、采購系統與銷售系統的智能融合打下基礎,網絡的融合必將產生智慧生產與智慧供應鏈的融合,企業物流完全智慧的融入企業經營之中,打破工序、流程界限,打造智慧企業。
關鍵詞:人工智能 電氣 自動化
人工智能是研究、開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法 技術及應用系統的一門新的技術科學。人工智能是計算機科學的一個分支 它企圖了解智能的實質,并生產出一種新的能以人類智能相似的方式作出反應的智能機器.該領域的研究包括機器人.語言識別、圖像識別 自然語言處理和專家系統等。電氣自動化是研究與電氣工程有關的系統運行、自動控制,電力電子技術、信息處理、試驗分析 研制開發以及電子與計算機應用等領域的一門學科。實現機械的自動化,讓機械部份脫離人類的直接控制和操作自動實現某些過程是電氣自動化和人工智能研究的交匯點。積極運用人工智能的新成果無疑有利于電氣自動化學科特別是自動控制領域的發展.也有利于提高電氣設各運行的智能化水平.對改造電氣設備系統,增強控制系統穩定性.加快生產效率都有重大意義。
1、人工智能應用理論分析
人工智能(Artificial Intelligence),英文縮寫為AI。它是研究、開發用于模擬,延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學。人工智能是計算機科學的一個分支,它企圖了解智能的實質.并生產出一種新的能以人類智能相似的方式作出反應的智能機器 該領域的研究包括機器人、語言識別、圖像識別 自然語言處理和專家系統等。自從1956年“人工智能 一詞在Dartmouth學會上提出以后,人工智能研究飛速發展,成為以計算機為主.涉及信息論.控制論, 自動化、仿生學、生物學、心理學、數理邏輯、語言學、醫學和哲學的一門學科。人工智能研究的一個主要目標是使機器能夠勝任一些通常需要人類智能才能完成的復雜的工作。
當今社會,計算機技術已經滲透到生產生活的方方面面.計算機編程技術的日新月異催生自動化生產,運輸 傳播的快速發展。人腦是最精密的機器,編程也不過是簡單的模仿人腦的收集、分析、交換、處理、回饋.所以模仿模擬人腦的機能將是實現自動化的主要途徑。電氣自動化控制是增強生產.流通、交換、分配等關鍵一環.實現自動化,就等于減少了人力資本投入,并提高了運作的效率。
2、人工智能控制器的優勢
不同的人工智能控制通常用完全不同的方法去討論。但Al控制器例如:神經、模糊、模糊神經以及遺傳算法都可看成一類非線性函數近似器。這樣的分類就能得到較好的總體理解.也有利于控制策略的統一開發。這些Al函數近似器比常規的函數估計器具有更多的優勢.這些優勢如下:
(1)它們的設計不需要控制對象的模型(在許多場合,很難得到實際控制對象的精確動態方程,實際控制對象的模型在控制器設計時往往有很多不確實性因素,例如:參數變化,非線性時,往往不知道)。
(2)通過適當調整(根據響應時間 下降時間、魯棒性能等)它們能提高性能。例如模糊邏輯控制器的上升時間比最優PID控制器快1.5倍 ,下降時間快3.5倍, 過沖更小。
(3)它們比古典控制器的調節容易。
(4)在沒有必須專家知識時.通過響應數據也能設計它們。
(5)運用語言和響應信息可能設計它們。
總而言之,當采用自適應模糊神經控制器、規則庫和隸屬函數在模糊化和反模糊化過程中能夠自動地實時確定。有很多方法來實現這個過程,但主要的目標是使用系統技術實現穩定的解,并且找到最簡單的拓樸結構配置.自學習迅速,收斂快速。
3、人工智能的應用現狀
隨著人工智能技術的發展,許多高等院校及科研機構就人工智能在電氣設備的應用方面展開了研究工作,如將人工智能用于電氣產品優化設計,故障預測及診斷、控制與保護等領域。
3.1 優化設計
電氣設備的設計是一項復雜的工作 它不僅要應用電路、電磁場、電機電器等學科的知識,還要大量運用設計中的經驗性知識。傳統的產品設計是采用簡單的實驗手段和根據經驗用手工的方式進行的.因此很難獲得最優方案。隨著計算機技術的發展,電氣產品的設計從手工逐漸轉向計算機輔助設計(CAD),大大縮短了產品開發周期。人工智能的引進.使傳統的CAD技術如虎添翼.產品設計的效率及質量得到全面提高。用于優化設計的人工智能技術主要有遺傳算法和專家系統。遺傳算法是一種比較先進的優化算法,非常適合于產品優化設計。因此電氣產品人工智能優化設計大部分采用此種方法或其改進方法。
3.2 故障診斷
電氣設備的故障與其征兆之間的關系錯綜復雜,具有不確定性及非線性.用人工智能方法恰好能發揮其優勢。已用于電氣設備故障診斷的人工智能技術有:模糊邏輯、專家系統、神經網絡。
變壓器由于在電力系統中的特殊地位而備受關注,有關方面的研究論文較多。目前對變壓器進行故障診斷最常用的方法是對變壓器油中分解的氣體進行分析.從而判斷變壓器的故障程度。人工智能故障診斷技術在發電機及電動機方面的研究工作也較為活躍。
3.3智能控制
人工智能控制技術在自動控制領域的研究與應用已廣泛展開.但在電氣設備控制領域所見報道不多。可用于控制的人工智能方法主要有3種:模糊控制、神經網絡控制、專家系統控制。由于模糊控制是其中最為簡單、最具實際意義的方法.因而它的應用實例最多。
4、結語
人類智能主要包括三個方面.即感知能力.思維能力 行為能力。而人工智能是指由人類制造出來的 機器”所表現出來的智能。人工智能主要包括感知能力、思維能力和行為能力。人工智能的應用體現在問題求解.邏輯推理與定理證明,自然語言理解 自動程序設計.專家系統,機器人學等方面,而這諸多方面都體現了一個自動化的特征.表達了一個共同的主題,即提高機械人類意識能力,強化控制自動化.因此人工智能在電氣自動化領域將會大有作為,電氣自動化控制也需要人工智能的參與。
參考文獻:
關鍵詞:人工智能;電氣;自動化
人工智能是研究、開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法 技術及應用系統的一門新的技術科學。人工智能是計算機科學的一個分支 它企圖了解智能的實質,并生產出一種新的能以人類智能相似的方式作出反應的智能機器.該領域的研究包括機器人.語言識別、圖像識別 自然語言處理和專家系統等。電氣自動化是研究與電氣工程有關的系統運行、自動控制,電力電子技術、信息處理、試驗分析 研制開發以及電子與計算機應用等領域的一門學科。實現機械的自動化,讓機械部份脫離人類的直接控制和操作自動實現某些過程是電氣自動化和人工智能研究的交匯點。積極運用人工智能的新成果無疑有利于電氣自動化學科特別是自動控制領域的發展.也有利于提高電氣設各運行的智能化水平.對改造電氣設備系統,增強控制系統穩定性.加快生產效率都有重大意義。
1、人工智能應用理論分析
人工智能(Artificial Intelligence),英文縮寫為AI。它是研究、開發用于模擬,延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學。人工智能是計算機科學的一個分支,它企圖了解智能的實質.并生產出一種新的能以人類智能相似的方式作出反應的智能機器 該領域的研究包括機器人、語言識別、圖像識別 自然語言處理和專家系統等。自從1956年“人工智能 一詞在Dartmouth學會上提出以后,人工智能研究飛速發展,成為以計算機為主.涉及信息論.控制論, 自動化、仿生學、生物學、心理學、數理邏輯、語言學、醫學和哲學的一門學科。人工智能研究的一個主要目標是使機器能夠勝任一些通常需要人類智能才能完成的復雜的工作。
當今社會,計算機技術已經滲透到生產生活的方方面面.計算機編程技術的日新月異催生自動化生產,運輸 傳播的快速發展。人腦是最精密的機器,編程也不過是簡單的模仿人腦的收集、分析、交換、處理、回饋.所以模仿模擬人腦的機能將是實現自動化的主要途徑。電氣自動化控制是增強生產.流通、交換、分配等關鍵一環.實現自動化,就等于減少了人力資本投入,并提高了運作的效率。
2、人工智能控制器的優勢
不同的人工智能控制通常用完全不同的方法去討論。但Al控制器例如:神經、模糊、模糊神經以及遺傳算法都可看成一類非線性函數近似器。這樣的分類就能得到較好的總體理解.也有利于控制策略的統一開發。這些Al函數近似器比常規的函數估計器具有更多的優勢.這些優勢如下:
(1)它們的設計不需要控制對象的模型(在許多場合,很難得到實際控制對象的精確動態方程,實際控制對象的模型在控制器設計時往往有很多不確實性因素,例如:參數變化,非線性時,往往不知道)。
(2)通過適當調整(根據響應時間 下降時間、魯棒性能等)它們能提高性能。例如模糊邏輯控制器的上升時間比最優PID控制器快1.5倍 ,下降時間快3.5倍, 過沖更小。
(3)它們比古典控制器的調節容易。
(4)在沒有必須專家知識時.通過響應數據也能設計它們。
(5)運用語言和響應信息可能設計它們。
總而言之,當采用自適應模糊神經控制器、規則庫和隸屬函數在模糊化和反模糊化過程中能夠自動地實時確定。有很多方法來實現這個過程,但主要的目標是使用系統技術實現穩定的解,并且找到最簡單的拓樸結構配置.自學習迅速,收斂快速。
3、人工智能的應用現狀
隨著人工智能技術的發展,許多高等院校及科研機構就人工智能在電氣設備的應用方面展開了研究工作,如將人工智能用于電氣產品優化設計,故障預測及診斷、控制與保護等領域。
3.1 優化設計
電氣設備的設計是一項復雜的工作 它不僅要應用電路、電磁場、電機電器等學科的知識,還要大量運用設計中的經驗性知識。傳統的產品設計是采用簡單的實驗手段和根據經驗用手工的方式進行的.因此很難獲得最優方案。隨著計算機技術的發展,電氣產品的設計從手工逐漸轉向計算機輔助設計(CAD),大大縮短了產品開發周期。人工智能的引進.使傳統的CAD技術如虎添翼.產品設計的效率及質量得到全面提高。用于優化設計的人工智能技術主要有遺傳算法和專家系統。遺傳算法是一種比較先進的優化算法,非常適合于產品優化設計。因此電氣產品人工智能優化設計大部分采用此種方法或其改進方法。
3.2 故障診斷
電氣設備的故障與其征兆之間的關系錯綜復雜,具有不確定性及非線性.用人工智能方法恰好能發揮其優勢。已用于電氣設備故障診斷的人工智能技術有:模糊邏輯、專家系統、神經網絡。
變壓器由于在電力系統中的特殊地位而備受關注,有關方面的研究論文較多。目前對變壓器進行故障診斷最常用的方法是對變壓器油中分解的氣體進行分析.從而判斷變壓器的故障程度。人工智能故障診斷技術在發電機及電動機方面的研究工作也較為活躍。
3.3 智能控制
人工智能控制技術在自動控制領域的研究與應用已廣泛展開.但在電氣設備控制領域所見報道不多。可用于控制的人工智能方法主要有3種:模糊控制、神經網絡控制、專家系統控制。由于模糊控制是其中最為簡單、最具實際意義的方法.因而它的應用實例最多。