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[摘要]電子技術在現代汽車上應用越來越廣泛,電子技術的應用對于改進汽車性能、提高行駛安全、降低污染、節(jié)約能源有著非常重要的作用。文章就現代汽車電子技術的應用、發(fā)展趨勢及應用前景進行了綜述。
[關鍵詞]電子技術微處理器電子控制裝置汽車傳感器
隨著微電子技術的不斷發(fā)展,車輛中的電子自動化程度越來越高。可以說,機械技術構成了現代車輛的筋骨,電子技術則構成了現代車輛的神經中樞。汽車電子化的程度被看作是衡量現代汽車水平的重要標志,是用來開發(fā)新車型,改進汽車性能最重要的技術措施。增加汽車電子設備的數量、促進汽車電子化是汽車制造商奪取未來汽車市場的重要的有效手段。
汽車電子技術主要包括硬件和軟件方面的內容:硬件包括微處理器及其接口、執(zhí)行部件、傳感器等;軟件主要是以匯編語言及其他高級語言編制的各種數據采集、計算判斷、報警、程控、優(yōu)化控制、監(jiān)控、自診斷系統(tǒng)等程序。
特別是微處理器的出現給汽車的電子自動化程度帶來了革命性的變化,車輛上微處理器的使用數量激增,電子裝置在整個汽車制造成本中所占的比例越來越大。例如,一些豪華轎車上,使用單片微型計算機的數量已經達到50個左右,電子產品占到整車成本的50%以上,微處理機將更廣泛地應用于汽車安全、環(huán)保、發(fā)動機、傳動系統(tǒng)、速度控制和故障診斷中,目前電子技術的應用幾乎已經深入到汽車所有的系統(tǒng)。
一、電子技術在現代汽車中的應用
按照對汽車行駛性能作用的影響劃分,可以把汽車電子產品歸納為兩類:一類是汽車電子控制裝置,汽車電子控制裝置要和車上機械系統(tǒng)進行配合使用,即所謂“機電結合”的汽車電子裝置;它們包括發(fā)動機、底盤、車身電子控制。例如電子燃油噴射系統(tǒng)、制動防抱死控制、防滑控制、牽引力控制、電子控制懸架、電子控制自動變速器、電子動力轉向等,另一類是車載汽車電子裝置,車載汽車電子裝置是在汽車環(huán)境下能夠獨立使用的電子裝置,它和汽車本身的性能并無直接關系。它們包括汽車信息系統(tǒng)(行車電腦)、導航系統(tǒng)、汽車音響及電視娛樂系統(tǒng)、車載通信系統(tǒng)、上網設備等。
1.在發(fā)動機上的應用
現代汽車發(fā)動機的基本功能沒有根本變化,但引入了大量的電子控制裝置,極大地改進了車輛的排放性能、燃油經濟性和耐用性。發(fā)動機電子控制系統(tǒng)包括很多電子控制裝置,電子燃油噴射和點火裝置是其重要組成部分,除此外,還有自適應控制裝置、智能控制裝置及自診斷操作裝置等。
現代汽車上,電子控制燃油噴射裝置,因其優(yōu)越的性能,已得到普及。這種新型燃油噴射裝置可以自動保證發(fā)動機始終工作在最佳狀態(tài);電子點火裝置(ElectronicSparkAdvance,ESA)由計算機、傳感器及其接口、執(zhí)行機構等部分構成。該裝置可根據傳感器送來的發(fā)動機各種參數進行運算、判斷,然后進行點火時刻調節(jié)。在輸出一定功率的條件下最大限度地節(jié)約燃油和凈化空氣。
各公司相繼研制成功了多種新技術,并且投入了使用,取得了很好的效果。例如,由RobertBosch公司制造的計算機控制系統(tǒng)使用嵌入式微處理器技術實時監(jiān)測發(fā)動機運轉情況,確保噴射燃油量恰到好處,使燃油噴射量剛好滿足要求,對清潔這些發(fā)動機大有幫助。
特別是電控直接噴射和共軌燃油系統(tǒng)兩項技術的突破,催生了具有優(yōu)良性能的新型柴油機的出現。這些新型柴油機電控、加速性良好、氣味不濃也不產生煙塵、行程大并且耐用。
在通常的柴油機中,噴油泵在同一時間射出所有燃油,其結果就是產生柴油機標志性的乓乓的敲擊聲。在直接噴射時,燃料射入之前先有一小部分先行射入,這樣當燃料射入時產生的敲擊聲會變得柔和。與此同時也可以降低燃燒溫度,減少NOx(氮氧化物)的排放量。
共軌燃油系統(tǒng)的作用則在于它可以更好地控制燃油數量和噴射定時。共軌系統(tǒng)有一個高壓泵,當噴油嘴開啟時,高壓使燃油產生很好的薄霧使得燃燒更加充分,同時還減少了尾氣排放。
現代汽車的各種性能(燃油經濟性、排放、駕駛性能和功率等)越來越好,而使這一切成為現實的正是電子技術與計算機輔助設計的結合。
2.在底盤上的應用
底盤電子控制系統(tǒng)包括很多電子控制裝置,電子控制自動變速器(Electronic-C0ntrolledAutomaticTransmission,ECAT)是其重要組成部分?,F在許多轎車的自動變速器是電子控制的,電子控制也就是微處理器控制。
自動變速器主要由液力變矩器和行星齒輪變速器組成,微處理器根據傳感器輸入信號和開關信號,通過電磁閥控制換檔和變矩器鎖止這兩個工作過程,達到自動變檔的最佳控制精度。發(fā)動機曲軸與變矩器渦輪之間通過離合器接合的裝置也稱為變矩器鎖止,其作用是減輕變矩器渦輪與葉輪之間的打滑現象,改善燃油經濟性。ECAT優(yōu)點是加速性能好、靈敏度高、能準確地反映車輛行駛負荷和道路條件等。
自動變速器的電子控制裝置是由信號輸入系統(tǒng)、計算系統(tǒng)和控制信號輸出系統(tǒng)這三部分組成。信號輸入系統(tǒng)有:變速器輸入速度傳感器、變速器輸出速度傳感器、發(fā)動機冷卻溫度傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、發(fā)動機曲軸轉速傳感器、油溫度傳感器、歧管壓力開關、制動開關等信號。這些信號反饋到ECU(在通用汽車上稱為PCM-動力傳動控制組件),在ECU進行計算然后輸出控制信號,通過換檔電磁閥、離合器電磁閥等控制換檔和鎖止動作。微處理器接到傳感器反饋信號后,根據程序計算的結果發(fā)出控制信號接通變矩器的離合器電磁閥電源,驅使電磁閥啟動,使離合器接合;如果切斷離合器電磁閥電源則離合器分離。ECU是根據汽車行駛狀態(tài)來操縱電磁閥通電開關開啟或關閉的。當汽車速度比較慢或停止時,ECU不啟動電磁閥,當汽車速度達到一定值時,ECU就會啟動電磁閥使離合器接合。微處理器接到傳感器反饋信號后,根據汽車車速、發(fā)動機轉速及工作溫度、節(jié)氣門位置、歧管真空度、選檔位置等輸入信號參數選擇換檔。ECU根據即時變速桿的位置,對照參數計算選擇最佳的檔位位置,發(fā)出控制信號驅動換檔電磁閥,令變速器換檔。
通用、福特、豐田等等大廠商采用的自動變速器電子控制系統(tǒng),根據與其連接的變速器和發(fā)動機的不同型號而不同,每個系統(tǒng)中的元件和系統(tǒng)的工作過程也隨著不同的變速器而有所變化,但其基本的工作方式及基本部件還是一樣的。
除此外,還有電子穩(wěn)定智能控制裝置(ElectronicStabilitvPro-gram,ESP)、電控懸架操作裝置等。ESP將多種功能整合在一起,并在此基礎上進行了擴展。與其他牽引力控制系統(tǒng)比較,電子穩(wěn)定控制程序不但控制汽車驅動輪,而且可控制從動輪。通過安裝在車輛上的輪速傳感器、側向加速度傳感器和橫擺角速度傳感器,電子穩(wěn)定控制程序能對車輛的狀態(tài)進行實時監(jiān)控,當感應到輪胎與地面失去附著力,車輛存在側滑危險時,電子穩(wěn)定控制程序會快速而有選擇地對需要制動的車輪實施獨立操作或降低發(fā)動機輸出,以使車輛行駛方向盡可能保持與駕駛員的預期相一致,從而提升車輛在各種工況下的方向穩(wěn)定性及可控性。
目前電控懸架,汽車的懸架系統(tǒng)一般是彈簧剛度和減振器阻尼特性不能改變的被動懸架,它不能根據使用工況和路面輸入的變化進行控制和調整,故難以滿足平順性和操縱穩(wěn)定性的更高要求5近年來,隨著電控和隨動液壓技術的發(fā)展,彈簧剛度和減振器阻尼特性參數可調的電控主動和半主動懸架,在汽車上逐步得到應用和發(fā)展。
3.整車控制技術
整車控制技術包括車身電子控制、駕駛電子控制等系統(tǒng)。汽車車身電子控制技術所涉及的內容很多,主要包括對汽車照明燈和轉向信號燈的電子控制、對電動座椅、電動門窗、電動門鎖、自動雨刮等的電子控制以及多媒體系統(tǒng)等。目的是保證視野性、方便性、舒適性、娛樂性、通信功能等。目前車身電控技術呈現如下的發(fā)展趨勢:進一步滿足用戶個性化的需求;先進的駕駛和乘坐信息系統(tǒng),如車輛遙控檢測、智能型防盜、乘座適應性控制、42V電子系統(tǒng)、環(huán)保設計系統(tǒng)等等。
傳統(tǒng)的機械和液力駕駛控制系統(tǒng)由于結構的原因(間隙、運動慣量等),從控制指令發(fā)出到指令執(zhí)行會有一定的延遲,這在極限情況下是不能允許的。電控駕駛控制系統(tǒng)是沒有機械和液力后備系統(tǒng)的,電控駕駛控制系統(tǒng)主要由三部分組成:控制系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)??刂葡到y(tǒng)的功能是根據駕駛員的意圖和車輛行駛狀況,對執(zhí)行器給出執(zhí)行的設定值。執(zhí)行系統(tǒng)的功能是在控制系統(tǒng)的控制下,完成具體的執(zhí)行動作(轉向、制動等)。駕駛電子控制技術在現代汽車中,已大量使用,完全取代傳統(tǒng)的機械和液力駕駛控制系統(tǒng)是必然趨勢。
4.主被動安全系統(tǒng)
汽車的操縱穩(wěn)定性和安全性是衡量汽車性能的重要指標。電子控制技術的引入為汽車的穩(wěn)定性和安全性提供了保障。
提高汽車的操縱穩(wěn)定性,過去一直局限于通過改進輪胎、懸架、轉向與傳動系的性能來實現。隨著計算機、傳感器和執(zhí)行機構的迅速發(fā)展,研發(fā)了各種顯著改善操縱穩(wěn)定性和安全性的電子控制系統(tǒng)如防抱死制動系統(tǒng)(Anti-LockBrakingSystem,簡稱ABS)、牽引力控制系統(tǒng)(TractionControlSystem,簡稱TCS,也稱ASR)、四輪轉向系統(tǒng)(4WS)、車輛動力學控制系統(tǒng)(VehicleDynamicControl,簡稱VDC,也稱VSC、ESP)。其中,VDC是在ABS和TCS的基礎上,增加轉向行駛時橫擺運動的角速度傳感器,通過ECU控制各個車輪的驅動力和制動力,確保汽車行駛的橫向穩(wěn)定性,防止轉向時車輛被推離彎道或從彎道甩出。
輪胎壓力檢測系統(tǒng)(TirePressureM0nit0ringSystem,簡稱TPMS)是在每一個輪眙上安裝高靈敏度的傳感器,在行車狀態(tài)下實時監(jiān)視輪胎的各種數據,通過無線方式發(fā)射到接收器,并在顯示器上顯示各種數據,任何原因(如鐵針扎入輪胎、氣門芯漏氣)等導致的輪胎漏氣、溫度升高,系統(tǒng)都會自動報警,從而確保行駛中的安全,延長輪胎的使用壽命。
為了保證行車安全,安全氣囊和座椅安全帶控制系統(tǒng)是必不可少的。安全氣囊的合理觸發(fā)以及座椅安全帶的及時束緊,需要安全系統(tǒng)對行駛狀況的及時監(jiān)測和判斷。安全氣囊和座椅安全帶控制系統(tǒng)將采用越來越多的先進電子傳感器、控制芯片以及電子控制裝置。
二、電子技術在現代汽車中的發(fā)展趨勢
隨著高性能傳感器、微處理器的研制成功以及網絡、總線技術的完善,汽車電子技術將向集中綜合控制和網絡化方向發(fā)展。
1.集中綜合控制
目前汽車電子技術向集中綜合控制方向發(fā)展。例如,將發(fā)動機管理系統(tǒng)和自動變速器控制系統(tǒng),集成為動力傳動系統(tǒng)的綜合控制(PCM);將制動防抱死控制系統(tǒng)(ABS)、牽引力控制系統(tǒng)(TCS)和驅動防滑控制系統(tǒng)(ASR)綜合在一起進行制動控制;通過中央底盤控制器,將制動、懸架、轉向、動力傳動等控制系統(tǒng)通過總線進行連接??刂破魍ㄟ^復雜的控制運算,對各子系統(tǒng)進行協(xié)調,將車輛行駛性能控制到最佳水平,形成一體化底盤控制系統(tǒng)(UCC)。汽車的機械結構還將發(fā)生重大的變化,汽車的各種操縱系統(tǒng)向電子化和電動化發(fā)展,實現“線操控”。用導線代替原來的機械傳動機構,例如“導線制動”、“導線轉向”、“電子油門”等。
隨著汽車電子裝置越來越多,消耗的電能正在大幅度地增加?,F有的12伏動力電源,已滿足不了汽車上所有電氣系統(tǒng)的需要,汽車12伏供電系統(tǒng)需向42伏轉化。今后將采用集成起動機-發(fā)電機42伏供電系統(tǒng),發(fā)電機最大輸出功率將會由目前的1千瓦提高到8千瓦左右,發(fā)電效率將會達到80%以上。42伏汽車電氣系統(tǒng)新標準的實施,將會使汽車電器零部件的設計和結構發(fā)生重大的變革,機械式的繼電器、熔絲式保護電路將被淘汰。
2.網絡化
汽車上的電子電器裝置數量急劇增多,為了減少連接導線的數量和重量,網絡、總線技術十分重要。集中綜合控制要求有一個龐大而復雜的信息交換與控制系統(tǒng),車用計算機的容量要求更大,計算速度要求更高。采用高速數據傳輸網絡日益顯得必要。光導纖維可為此傳輸網絡提供傳輸介質,以解決電子控制系統(tǒng)防電磁干擾的問題。通訊線將各種汽車電子裝置連接成為一個網絡,通過數據總線發(fā)送和接收信息。電子裝置除了獨立完成各自的控制功能外,還可以為其他控制裝置提供數據服務。由于使用了網絡化的設計,簡化了布線,減少了電氣節(jié)點的數量和導線的用量,使裝配工作更為簡化,同時也增加了信息傳送的可靠性。通過數據總線可以訪問任何一個電子控制裝置,讀取故障碼對其進行故障診斷,使整車維修工作變得更為簡單。
三、結束語
汽車電子技術的應用將使汽車更加智能化和舒適。智能汽車裝備有多種傳感器,能夠充分感知駕車者和乘客的狀況,交通設施和周邊環(huán)境的信息,判斷乘員是否處于最佳狀態(tài),車輛和人是否會發(fā)生危險,并及時采取對應措施。今天,社會進入了信息網絡時代,汽車已不僅僅是一種代步工具,人們已可以在汽車上收聽廣播,打電話,上互聯(lián)網,處理工作。隨著數字技術的進步,具有信息處理、通訊、導航、防盜、語言識別、圖像顯示和娛樂等功能的車載計算機多媒體系統(tǒng)的開發(fā),汽車也將步入多媒體時代??梢灶A見到的將來,汽車裝置自動導航和輔助駕駛系統(tǒng),駕駛員可把行車的目的地輸入到汽車電腦中,汽車就會沿著最佳行車路線行駛到達目的地。人們可以通過語言識別系統(tǒng)操縱著車內的各種設施,一邊駕駛著汽車,一邊欣賞著音樂電視,還可上網預定飯桌、機票等。
[參考文獻]
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智能電網是指電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電和利用和調等環(huán)節(jié)接對象,并不斷開發(fā)新的控制、信息技術和管理等,并使上述技術的有機結合,從而實現電力連接之間相互交換信息,如最終實現電力生產、傳輸和使用的優(yōu)化。結合我國的實際情況構建強大的智能電網,通過特高壓電網作為主要的網絡框架,使各級電網共同發(fā)展,從而實現我國電力系統(tǒng)“電力流、信息流、業(yè)務流”的智能電網,以保證電力系統(tǒng)的正常運行,降低能源消耗,改善效果是非常重要的。
2智能電網建設過程中中所運用的電力技術
在我國智能電網建設的過程中運用到的電力技術主要用一下幾個方面第一是儲能技術,其二是基于電壓源換流器的柔性直流輸電技術,第三是柔流輸電技術;第四是風力發(fā)電技術;第五是太陽能發(fā)電技術;第六是高壓直流輸電技術。這六門技術在智能電網建設的過程中發(fā)揮著重要的作用,下面筆者就這六項技術展開簡單的分析與研究。
2.1在電力系統(tǒng)中,實現智能電網受到各種技術因素的影響,還受到環(huán)境因素的影響?;谥悄茈娋W相關技術的分析,結合戰(zhàn)略的發(fā)展趨勢本文進行了討論。摘要因為太陽能與風能能夠直接連接到電網上,對與電池如何迅速地進行放電與充電問題,如何有效進對智能電網上的電池進行管理,成為了我們應該積極考慮的問題?;谏鲜龅目紤],我們在智能電網的建設過程中,采用能源的存儲技術,這種技術可以使上述的問題得到解決。在該技術中,最重要的組成技術就是飛輪的儲能技術,這種技術借用電機作用,從而能夠實現機械能與能源間的轉換。也就是說當電網需要的時候,電機就可以成為發(fā)電機,其和飛輪的機械能可以快速轉換為所需的功率,傳輸到電網系統(tǒng)。飛輪的制成材料是高強度的玻璃纖維,其通過一對磁懸浮軸實現懸浮在空氣中的,因此我們說在飛作的過程中,幾乎不會損失能量。而且風輪的轉速能到40000r/min以上,這更提高了整個裝置的轉行效率。
2.2基于電壓源換流器的柔性直流輸電技術在靈活的直流電壓源逆變器的基礎上,在立足電壓源換流器以及脈沖寬度調制調制的基礎上,形成了兩種技術組合成的一種新型直流技術。智能電網中的運用電壓源換流器的柔性直流輸電技術,不僅解決了直流和交流傳動加載點之間的問題,還簡化了設備,也有一個低得多的成本。
2.3柔流輸電技術所謂的靈活交流輸電技術,是一種集成電力電子技術,它可以靈活使用、方便快捷。這種技術可以有效而廣泛地對當前的范圍進行控制。而且在電力傳輸的過程中,柔性的交流輸電技術還可以改善線傳輸能力,可以減少備用發(fā)電機組容量,提高電源智能電網的穩(wěn)定性。
2.力發(fā)電技術當前在風力發(fā)電的市場上,主要采用的主流發(fā)電機組都是雙向感應發(fā)電機與永磁同步發(fā)電機等設備。也就是說風力發(fā)電的過程中,可以根據風力轉子勵磁電流的頻率、速度,有效地實現控制發(fā)電機組有功功率和無功功率額目的,利用讓風力渦輪機的多級智能電網變速的特點,提高風能利用率,但是永磁同步發(fā)電機只能借助于全功率變頻器才可以。因此我們說,在智能電網中運用風力發(fā)電技術,可以更好的利用自然資源與能力,節(jié)省更多的人力物力與財力,節(jié)能環(huán)保。
2.5太陽能發(fā)電技術太陽能發(fā)電也叫光伏發(fā)電,因為在智能電網中,太陽能經常使用一個光伏陣列或一個數字光伏模塊和逆變器,蓄電池互連線,其是借助光伏陣列形成的。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中,是基于一定的互連的當前值,因此在當前的調整中,在電池的幫助下,控制器對蓄電池組進行雙向的充電和放電控制,實現智能電網的安全可靠運行穩(wěn)定的電力供應。
2.6高壓直流輸電技術所謂的高壓直流輸電,是使用的穩(wěn)定直流沒有感抗,容抗也不工作,不同步問題,實現的。高壓直流輸電技術運用的遠距離大公路的直流輸電方式,這種方式在輸電的過程中,電容量非常大,而且比較文星。尤其是在架空線路和電纜遠距離輸送傳統(tǒng)電力,這種技術也同樣適用于通信系統(tǒng)要求獨立場合的連接。在智能電網中使用高壓直流輸電技術提高了電網的安全穩(wěn)定性能。
3電力技術在智能電網建設活動中發(fā)揮作用
綜上所述,電力技術在智能電網的建設中發(fā)揮了重要作用,在這一點上,總的來說是很容易的。電力技術在智能電網建設中的影響具體的來說不外乎一下幾點:第一改善和提高電網運行水平和控制能力;第二滿足用戶對電能質量的需求,和改善電網服務質量;第三優(yōu)化了電網資源配置能力;第四確保和提高電網互聯(lián)的風能和太陽能系統(tǒng)容量;第五對大中型城市電網容量和電流的提高,有效促了信息社會的發(fā)展。
4結束語
面向智能電網的物聯(lián)網應用功能框架,以各大環(huán)節(jié)具有差異性的特點為依據,從而提出了具有差異化的實際應用需求。進一步以每一個階段所完成功能及支持技術的不同,并考慮到物聯(lián)網基本網絡模型,把面向智能電網的物聯(lián)網分為三層網絡體系構架,這三層網絡體系分別為:感知延伸層、網絡層及應用層。其中,對于感知延伸層來說,主要的監(jiān)測目標諸多,涵蓋了家具對象、電力對象及智能安防等一系列對象。網絡層又細分為接入網與核心網,主要目的是對數據進行實時采集,并實現可靠性回傳。另外,對于應用層來說,主要是針對智能電網各項業(yè)務需求,進一步構建各類電力應用平臺,從而到達有效管理及監(jiān)控的目的。面向智能電網的物聯(lián)網技術及其應用分析文/羅巧華物聯(lián)網是一種新型通信網絡,具備智能化識別、定位、跟蹤及監(jiān)控管理等多方面的功能。本課題筆者在分析面向智能電網的物聯(lián)網架構的基礎上,進一步對面向智能電網的物聯(lián)網應用方案進行了探究,希望以此為物聯(lián)網應用的完善提供有效依據。摘要
2面向智能電網的物聯(lián)網應用方案探究
下面筆者從兩方面對面向智能電網的物聯(lián)網應用方案進行探究,一方面為面向智能用電的物聯(lián)網解決方案;另一方面為面向智能電網生產環(huán)節(jié)的傳感器網絡應用方案。
2.1面向智能用電的物聯(lián)網解決方案
基于傳統(tǒng)模式的用戶當中,其智能用電物聯(lián)網應用主要的連接對象為用戶的智能雙向電表。對于電網企業(yè)來說,主要是以用電性質和場合的差異性為依據,進而選取不同功能的智能雙向電表,對用戶進行電能計量及有關電能質量的監(jiān)測等應用。在智能雙向電表終端設備的運用下,能夠實現對用戶用電信息的統(tǒng)一性采集。智能電表是以傳感器網絡及現場總線等為渠道,然后在傳輸網及電力接入網的作用下,把電表數據傳輸到與之相關的應用平臺,比如用電信息采集平臺等。除此之外,基于智能用電過程中,電動汽車充電系統(tǒng)的應用也是非常重要的。該系統(tǒng)的主要應用內容主要體現在:其一,充電站設施的監(jiān)測部分,涵蓋了充電狀態(tài)檢測、視頻檢測及安防監(jiān)測等。其二,傳感器及RFID系統(tǒng)的設置,通過有效設置,能夠對電動汽車運行情況及動力電池使用情況實現實時感知。
2.2面向智能電網生產環(huán)節(jié)的傳感器網絡應用方案
對于面向智能電網的物聯(lián)網應用,主要的目的是使電力系統(tǒng)生成環(huán)節(jié)的信息化得到有效提高,同時提高自動化程度。要想使此類應用得到有效實現,需要依靠物聯(lián)網末端的無線傳感器網絡,應用場景涵蓋了變電站一次設備及二次設備以及高壓輸電線路等;在對設備運行情況及相關線路的運行情況進行感知及預測的基礎上,使電網的安全水平得到有效提高,進一步使電網的運行成本降低。如圖1所示,為一種適合用在智能電網生產過程環(huán)節(jié)的傳感網絡結構。當中,無線傳感器網絡通過對感知延伸終端各路信息的充分利用,把采集到的數據匯聚到網關節(jié)點上,然后由網關節(jié)點把分類預處理之后的數據信息傳輸到接入網當中,進一步實現進入電力通信核心網的統(tǒng)一性。數據在通過分析處理之后,在ICT平臺的基礎上,將相關指令發(fā)出,并以同樣的方法逆向往終端網絡節(jié)點上傳輸,從而使對全網的實時監(jiān)測及故障處理能夠得到充分實現。
3結語
1.1物聯(lián)網技術在借還書自助服務中的應用在物聯(lián)網中應用了射頻識別系統(tǒng),該系統(tǒng)能夠輔助借閱者自助借書、還書。這樣的服務方式就實現了自助效果,大大節(jié)省了讀者借還書的時間,讀者借還書過程中完全實現了智能化和自動化,只要借閱者把自己所需要的圖書放置在借閱感應器之上,物聯(lián)網技術系統(tǒng)中的射頻識別系統(tǒng)就會自動識別出該書的信息。圖書館使用了物聯(lián)網技術還可以開展為預借的書提供幫助模塊,該模塊的具體應用為在讀者放取借書證以后,能夠幫助讀者把他們想要借到的書籍提取出來,這種方式實現了24小時不間斷服務[8]。
1.2物聯(lián)網技術在圖書館庫存清點中的應用在傳統(tǒng)圖書館圖書管理中,清點庫存,會需要大量的時間、人力、物力等,甚至還需要閉館,這種庫存清點方式對各個方面造成的不良影響都非常大。而物聯(lián)網技術的應用只需要對書架上的書進行掃描就可以獲得書的數量信息,操作方式簡便,這種方式不但沒有影響圖書館的正常工作,而且還提高了庫存清點的準確性。通過射頻識別系統(tǒng),書的具體信息都會傳入到圖書館的數據庫當中,在數據庫中就可以對這些信息整理分析,從而確定館中圖書狀況,對于借閱和歸還的數據信息還可以進行對比,并形成一定的統(tǒng)計數據,最重要的是,物聯(lián)網技術系統(tǒng)可以實現多個平臺同時進行庫存清點,甚至還支持離線工作,這就大大提高了圖書館圖書管理的智能化。
2物聯(lián)網關鍵技術及未來發(fā)展
2.1感知、識別技術該技術是對實際世界內容進行感知的基礎,感知技術所依靠的是一種傳感器,在該傳感器的作用下,能夠對其范圍內物體的信息進行整合。識別技術的代表為RFID技術,該技術是一種現代技術的集合,包括通信技術、數據技術等。當前,該技術主要是以高頻與低頻為主,超高頻技術正在發(fā)展中,尚未成為主流技術,但是,在未來物聯(lián)網技術的發(fā)展中,該技術是主要方向。和過去的條形碼標簽比起來,這種標簽是有特定的元件和芯片組成的,每個標簽都有獨一無二的電子編碼。該技術的應用,對于智能圖書館的建立具有非常重要的促進作用。
1.1電力電子對不同電路的控制
在電子電路當中,往往是通過采用功率半導體器件來實現工業(yè)電能的控制和變換。由此可知電子電路針對的目標是工業(yè)電能,最終的目的在于盡可能的減小電能的損耗。電力電子器件在實際的工作中降低電能損耗的主要方法是控制其開關狀態(tài)。因此,也可將電子電路歸為一種功率較大的開關電路,運用其內部信號的微弱變化實現對電能的準確調控。
1.2電力電子變換器
電力電子變換器的核心也是電力電子器件,電力電子變換器完成對電能控制的前提是搭建一個完善的電路拓撲結構,此過程實際上就是電力電子器件集成為單個電路的過程,在集成的過程中需要結合器件的特點進行有規(guī)律的排列和分類,拓撲的優(yōu)化環(huán)節(jié)主要表現在電力電子變換器的設計過程中,要求為不同元件選取更為準確合理的位置,以此達成電能控制的高標準。
2電力電子技術在智能電網中的應用
2.1高壓直流輸電技術的應用
對現階段的直流輸電系統(tǒng)進行研究后得知,在該系統(tǒng)當中,輸電的過程中采取的是直流電,另外所有的環(huán)節(jié)均使用交流電。在輸電的過程中,交流電首先在經過交流變壓器后到達整流器,整流器的作用是將交流電轉換為電壓較高的直流電,然后該直流電在經過換流站以后達到逆變器,逆變器的作用是將該高電壓的直流電轉換為交流電,最終將電能傳輸到指定的系統(tǒng)當中。因此可以說高壓直流輸電技術是長距離輸電最佳的技術選擇,即使該輸電系統(tǒng)發(fā)生問題,也不會對電網造成過大的影響。在智能電網中使用高壓直流輸電技術,不僅可以滿足智能電網對電能運輸的高要求,還可有效的控制電能在運輸中的損耗。
2.2柔流輸電技術的應用
如今,多種多樣的新型能源和清潔能源得到了迅速的崛起,然而這離不開柔流輸電技術的支持,這項技術也是這些新能源的重要組成。柔流輸電技術將電力電子技術、電能控制技術融為一體,不僅可實現智能電網輸電情況的實時監(jiān)控,還可以靈活的擴充交流輸電網絡,從而大幅度的提高了電網系統(tǒng)的敏捷度,使電力傳輸的精細控制成為可能。對于我國智能電網而言,特高電壓是無法改變的特征和基礎,因此在引入新型能源以前,要對能源的隔離和接入環(huán)節(jié)進行充分的考慮,在此過程中同樣離不開柔流輸電技術的支持。由此可見柔流輸電技術的重要性,而且在應用的過程中,還會根據實際的要求不斷的進行優(yōu)化和創(chuàng)新,從而提高電網電能運輸的效率和質量。
2.3智能開關技術的應用
開關的作用是斷開或者是閉合電路,智能開關實際上就是根據電流或者是電壓的具體情況對電路進行控制。智能開關是由外殼、電源以及多種子開關組成,智能開關的電源具有過電壓保護功能,子開關在智能開關內呈結合式排列,而且具有較強的防漏電保護功能。因此智能開關具有很高的安全性,可以為使用智能開關的電器提供穩(wěn)定的用電環(huán)境。在智能電網不斷發(fā)展的影響下,智能開關技術也隨之向信息化不斷邁進。
2.4高壓變頻技術的應用
高壓變頻技術的主要作用就是節(jié)能,而且效果顯著,通過測試得知,通常情況下電網在使用高壓變頻技術以后節(jié)電率可以達到30%之高。但這種技術也存在相應的缺陷,缺陷主要包括過高的改造成本、高次諧波的產量超標,可能會造成不同程度的諧波污染。在智能電網中運用高壓變頻技術,可以十分輕松的使節(jié)能減排達到標準的要求,從而大幅度的提高供電企業(yè)的經濟效益。
3結論
我國電力通信已逐步進入數字通信時代,主推移動通信、注重通信軟件的發(fā)展,由于光纖傳輸的優(yōu)勢而逐漸替代傳統(tǒng)的同軸電纜組成的電力通信網的結構,同時,電網的程控模式使電力通信控制更加便捷。智能電網的開展使發(fā)電廠、電力部門和變電所等組成部分之間的通信更加方便。電網結構不斷優(yōu)化、通信技術的加速發(fā)展,推進了電力通信網的發(fā)展。隨著改革開放進程的不斷加深,電網在我國已實現了全面覆蓋,全國水利發(fā)電、火力發(fā)電、風力發(fā)電及新能源發(fā)電等總發(fā)電量已基本能滿足所有用戶的用電需求,電網規(guī)模龐大,但是很多地方的電網質量還有待提高。隨著電網的大力發(fā)展,電力通信技術也隨之發(fā)展,通信機構不斷增多,國家科研投入增加,逐漸形成較為完善的管理模式和技術標準,都有利于電網通信的智能化發(fā)展。
2電力通信技術在智能電網中的應用
為了實現智能電網的全面建設,穩(wěn)健的電力通信技術是基礎。智能電網對改善公眾用電需求,用電質量和電網安全維護等方面有著重要意義。電力系統(tǒng)質量的好壞直接關系著國家安全,當然智能電網的建設也給電力通信提出了新的要求。首先,要求電力通信平臺朝多功能化發(fā)展,為智能電網提供通信信道。同時,要求更加開放的電力通信平臺,使網絡通信趨于標準化,各設備間的通信便捷化。電力通信系統(tǒng)已經遍及變電站、發(fā)電站和輸電站等電網的末端,全面保護電網信息的獲取與保護。電力通信具備高可靠性,較強的抗攻擊性和保密性,確保電力網絡的安全運行。智能電網的生產運營中,需電力通信系統(tǒng)的自動調度、網絡經營、現代化管理等支持以使其安全運行。電力通信主要分為發(fā)電、輸電、配電、調度和用電等6個部分。智能電網的建設主要包括以下幾個部分:
(1)應加大資金投放,使配電網綜合化發(fā)展。
(2)妥善處理好通訊、電力通道和環(huán)境保護間的關系,尋求可持續(xù)發(fā)展。
(3)增加電力通訊與國外先進通訊的合作力度,加強與國外通訊公司的文化交流,便于技術交流。電網的管理技術也是智能電網成功的關鍵,可以充分分析用戶的用電數據,以更好的實現電網調度、電網構建,并提升管理的自動化水平。智能電網的建設目的是實現電能信息的智能化采集、統(tǒng)計、查詢和線路分析,實現雙向通信、傳輸速度快、帶寬高的通信網絡。智能電網的構建需要完善的通信系統(tǒng)的支持,高效實時、集成性高的特點是大型電網實現實時信息動態(tài)交換的基礎。對提高我國電網系統(tǒng)運行的安全、經濟特性有著積極的影響。今年來無線通信技術、嵌入式技術的發(fā)展也未網絡傳輸的智能化發(fā)展提供了便利,是數據監(jiān)控和數據傳輸更加高效。
3電力通信技術中存在的問題
電網覆蓋面和構建規(guī)模都不斷增大,作為電網信息通道的電力通信系統(tǒng),是組成智能電網的重要部分。智能電網的建設,應借鑒過往電網建設存在許多企業(yè)級標準的經驗教訓,應制定統(tǒng)一的電網運行標準,進行統(tǒng)一規(guī)劃。盡管目前電力通信平臺開放性不斷增強,通信模式的標準化程度不斷提高,設備間的通信暢通,網絡覆蓋面廣,并實現各電網末端的全覆蓋。這也便利了智能電網在數據采集和數據保護。但仍然存在許多不足之處需要改進,如實時、雙工通信和大容量的接入網的缺乏等。首先,在智能電網對調度、決策、控制自動化技術要求不斷增加的同時,對技術創(chuàng)新的要求性也增加,也是智能電網能夠在未來更好造福于民的前提。同時,在倡導低碳環(huán)保、綠色節(jié)能、循環(huán)利用的今天,對電力系統(tǒng)本身的能源浪費和利用的要求提高不少,對電力發(fā)展與周圍環(huán)境的發(fā)展應該引起重視,確保遵循可持續(xù)發(fā)展的科學發(fā)展觀。其次,人力資源特別是高端通信人才的缺乏。電力通信持續(xù)發(fā)展,同時學校教育中知識較為陳舊,且缺少實際應用和實習,因此存在脫節(jié)現象。人才的貧乏制約著電力通信的發(fā)展,因此,注重通信人才的培養(yǎng),鼓勵學習高端通信技術,加強通信人才的培訓對電力事業(yè)的發(fā)展影響重大。
4結論
人工智能技術是人類科學技術不斷發(fā)展進步的必然結果,也是工業(yè)發(fā)展過程中,促進工業(yè)自動化科學化發(fā)展的重要推動力量。在人工智能技術的發(fā)展中,科技的發(fā)展和工業(yè)技術的進步會促進人工智能技術的發(fā)展;反之,人工智能技術的進步,可以完成那些人類自身無法辦到、技術條件效果不好的生產技術操作。當前的人工智能主要是計算機技術的發(fā)展結果,隨著計算機技術的飛速發(fā)展,通過對計算機信息特點和操作性能的了解和設計,使計算機操作系統(tǒng)具有更多更先進的人工化反應,并在實際的信息技術處理過程中,通過其系統(tǒng)內部的人工化、智能化識別和處理系統(tǒng),對電氣自動化控制和其他工業(yè)技術領域在運行中的問題進行自主解決。如今,人工智能技術已經取得了較大的進步,其研究發(fā)展項目也越來越多,越來越先進,實用性越來越強。人工智能技術已經廣泛運用與工業(yè)自動化、過程控制和電子信息處理等先進的技術領域。人工智能技術通過模糊理論算法、遺傳算法和模糊神經算法等方式,可以在電氣自動化控制中,采取更靈活多變的控制方式,對電氣自動化設備運行中的不穩(wěn)定因素和動態(tài)變化進行自主的調整,從而保障其運行的準確和高效,減少出錯率。人工智能技術的運用,可以大大減少在電氣自動化控制等領域的人力成本,并且能夠解決一些工作人員無法有效監(jiān)控和解決的問題,做到及時有效。
2人工智能技術在電氣自動化控制中的應用
2.1人工智能控制實現了數據的采集及處理功能
在電氣設備的運行過程中,數據的采集和處理是了解電氣設備自動化控制情況,發(fā)現運行過程中的問題和提出解決辦法的重要依據。在傳統(tǒng)的自動化控制中,由于技術水平和實際運行中的動態(tài)變化,數據的采集和傳輸無法做到準確和穩(wěn)定,保存數據容易出現丟失的情況。人工智能技術的使用,可以保障電氣自動化運行過程中對動態(tài)信息的及時收集和穩(wěn)定傳輸,對相關數據的保存工作也更安全,這就提高了電氣自動化的控制水平,充分保障了電氣運行中的安全性和穩(wěn)定性。
2.2人工智能控制實現了系統(tǒng)運行監(jiān)視機報警功能
電氣自動化控制是用電氣的可編程控制器,控制繼電器,帶動執(zhí)行機構,完成預期設計動作的過程。在此過程中,系統(tǒng)內部各部分之間的運行都要嚴格按照設計模型和函數計算的基礎上進行,如果系統(tǒng)中的一點出現問題,就會造成整個自動控制系統(tǒng)的故障。在以往的自動化控制系統(tǒng)運行中,對系統(tǒng)內部各部分之間的運行數據和運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測,對運行中的特殊情況進行及時的報警處理,幫助自動化系統(tǒng)及時處理可能出現的故障,提醒電氣管理人員加強對電氣系統(tǒng)的管理。
2.3人工智能控制實現了操作控制功能
電氣自動化控制的主要特征之一就是通過計算機的一鍵操作,就可以實現對電氣系統(tǒng)的整體控制,保障電氣自動化運行符合現實的需要。傳統(tǒng)的自動化系統(tǒng)的操作,需要靠人工對系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)進行人工操作,從而促進自動化系統(tǒng)內部的協(xié)調和配合,這種方式既降低了自動化運行的效率,也增加了自動化系統(tǒng)的故障發(fā)生頻率。人工智能技術對電氣自動化系統(tǒng)的控制,是通過各種先進的算法,按照電氣自動化的需求,對自動化系統(tǒng)進行自動化和智能化設計,從而實現對電氣自動化控制系統(tǒng)的同時操作,大大提高了自動化控制的效率,減少了單獨指令操作中容易出現的不協(xié)調情況的發(fā)生。
3人工智能技術在電氣自動化控制中的控制方式
3.1模糊控制
模糊控制以模糊推理和模糊語言變量等為理論基礎,并以專家經驗作為模糊控制的規(guī)則。模糊控制就是在被控制的對象的模糊模型的基礎之上,運用模糊控制器,實現對電氣控制系統(tǒng)的控制。在實際控制設計過程中,通過對計算機控制系統(tǒng)的使用,使電氣自動化系統(tǒng)形成具有反饋通道的閉環(huán)結構的數字控制系統(tǒng),從而達到對電氣自動化系統(tǒng)的科學控制。
3.2專家控制
專家控制是指在進行電氣自動化控制過程中,利用相關的系統(tǒng)控制理論和控制技術的結合,通過對以往控制經驗的模擬和學習,實現電氣自動化控制中智能控制技術的實施。這種控制方式具有很強的靈活性,在實際運行中,面對控制要求和系統(tǒng)運行情況,專家控制可以自覺選取控制率,并通過自我調整,強化對工作環(huán)境的適應。
3.3網絡神經控制
網絡神經控制的原理就是基于對人腦神經元的活動模擬,以逼近原理為依據的網絡建模。神經控制是有學習能力的,屬于學習控制,對電氣自動化控制中出現的新問題可以及時提出有效的解決辦法,并通過對相關技術問題的分析解決,提高自身的人工智能水平。
4結語
隨著計算機技術的高速發(fā)展,傳統(tǒng)的制造業(yè)開始了根本性變革,各工業(yè)發(fā)達國家投入巨資,對現代制造技術進行研究開發(fā),提出了全新的制造模式。在現代制造系統(tǒng)中,數控技術是關鍵技術,它集微電子、計算機、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術于一體,具有高精度、高效率、柔性自動化等特點,對制造業(yè)實現柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。目前,數控技術正在發(fā)生根本性變革,由專用型封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎上,數控系統(tǒng)實現了超薄型、超小型化;在智能化基礎上,綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經網絡等多學科技術,數控系統(tǒng)實現了高速、高精、高效控制,加工過程中可以自動修正、調節(jié)與補償各項參數,實現了在線診斷和智能化故障處理;在網絡化基礎上,CAD/CAM與數控系統(tǒng)集成為一體,機床聯(lián)網,實現了中央集中控制的群控加工。
長期以來,我國的數控系統(tǒng)為傳統(tǒng)的封閉式體系結構,CNC只能作為非智能的機床運動控制器。加工過程變量根據經驗以固定參數形式事先設定,加工程序在實際加工前用手工方式或通過CAD/CAM及自動編程系統(tǒng)進行編制。CAD/CAM和CNC之間沒有反饋控制環(huán)節(jié),整個制造過程中CNC只是一個封閉式的開環(huán)執(zhí)行機構。在復雜環(huán)境以及多變條件下,加工過程中的刀具組合、工件材料、主軸轉速、進給速率、刀具軌跡、切削深度、步長、加工余量等加工參數,無法在現場環(huán)境下根據外部干擾和隨機因素實時動態(tài)調整,更無法通過反饋控制環(huán)節(jié)隨機修正CAD/CAM中的設定量,因而影響CNC的工作效率和產品加工質量。由此可見,傳統(tǒng)CNC系統(tǒng)的這種固定程序控制模式和封閉式體系結構,限制了CNC向多變量智能化控制發(fā)展,已不適應日益復雜的制造過程,因此,對數控技術實行變革勢在必行。
2數控技術發(fā)展趨勢
2.1性能發(fā)展方向
(1)高速高精高效化速度、精度和效率是機械制造技術的關鍵性能指標。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統(tǒng)以及帶高分辨率絕對式檢測元件的交流數字伺服系統(tǒng),同時采取了改善機床動態(tài)、靜態(tài)特性等有效措施,機床的高速高精高效化已大大提高。
(2)柔性化包含兩方面:數控系統(tǒng)本身的柔性,數控系統(tǒng)采用模塊化設計,功能覆蓋面大,可裁剪性強,便于滿足不同用戶的需求;群控系統(tǒng)的柔性,同一群控系統(tǒng)能依據不同生產流程的要求,使物料流和信息流自動進行動態(tài)調整,從而最大限度地發(fā)揮群控系統(tǒng)的效能。
(3)工藝復合性和多軸化以減少工序、輔助時間為主要目的的復合加工,正朝著多軸、多系列控制功能方向發(fā)展。數控機床的工藝復合化是指工件在一臺機床上一次裝夾后,通過自動換刀、旋轉主軸頭或轉臺等各種措施,完成多工序、多表面的復合加工。數控技術軸,西門子880系統(tǒng)控制軸數可達24軸。
(4)實時智能化早期的實時系統(tǒng)通常針對相對簡單的理想環(huán)境,其作用是如何調度任務,以確保任務在規(guī)定期限內完成。而人工智能則試圖用計算模型實現人類的各種智能行為??茖W技術發(fā)展到今天,實時系統(tǒng)和人工智能相互結合,人工智能正向著具有實時響應的、更現實的領域發(fā)展,而實時系統(tǒng)也朝著具有智能行為的、更加復雜的應用發(fā)展,由此產生了實時智能控制這一新的領域。在數控技術領域,實時智能控制的研究和應用正沿著幾個主要分支發(fā)展:自適應控制、模糊控制、神經網絡控制、專家控制、學習控制、前饋控制等。例如在數控系統(tǒng)中配備編程專家系統(tǒng)、故障診斷專家系統(tǒng)、參數自動設定和刀具自動管理及補償等自適應調節(jié)系統(tǒng),在高速加工時的綜合運動控制中引入提前預測和預算功能、動態(tài)前饋功能,在壓力、溫度、位置、速度控制等方面采用模糊控制,使數控系統(tǒng)的控制性能大大提高,從而達到最佳控制的目的。
2.2功能發(fā)展方向
(1)用戶界面圖形化用戶界面是數控系統(tǒng)與使用者之間的對話接口。由于不同用戶對界面的要求不同,因而開發(fā)用戶界面的工作量極大,用戶界面成為計算機軟件研制中最困難的部分之一。當前INTERNET、虛擬現實、科學計算可視化及多媒體等技術也對用戶界面提出了更高要求。圖形用戶界面極大地方便了非專業(yè)用戶的使用,人們可以通過窗口和菜單進行操作,便于藍圖編程和快速編程、三維彩色立體動態(tài)圖形顯示、圖形模擬、圖形動態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實現。
(2)科學計算可視化科學計算可視化可用于高效處理數據和解釋數據,使信息交流不再局限于用文字和語言表達,而可以直接使用圖形、圖像、動畫等可視信息??梢暬夹g與虛擬環(huán)境技術相結合,進一步拓寬了應用領域,如無圖紙設計、虛擬樣機技術等,這對縮短產品設計周期、提高產品質量、降低產品成本具有重要意義。在數控技術領域,可視化技術可用于CAD/CAM,如自動編程設計、參數自動設定、刀具補償和刀具管理數據的動態(tài)處理和顯示以及加工過程的可視化仿真演示等。
(3)插補和補償方式多樣化多種插補方式如直線插補、圓弧插補、圓柱插補、空間橢圓曲面插補、螺紋插補、極坐標插補、2D+2螺旋插補、NANO插補、NURBS插補(非均勻有理B樣條插補)、樣條插補(A、B、C樣條)、多項式插補等。多種補償功能如間隙補償、垂直度補償、象限誤差補償、螺距和測量系統(tǒng)誤差補償、與速度相關的前饋補償、溫度補償、帶平滑接近和退出以及相反點計算的刀具半徑補償等。
(4)內裝高性能PLC數控系統(tǒng)內裝高性能PLC控制模塊,可直接用梯形圖或高級語言編程,具有直觀的在線調試和在線幫助功能。編程工具中包含用于車床銑床的標準PLC用戶程序實例,用戶可在標準PLC用戶程序基礎上進行編輯修改,從而方便地建立自己的應用程序。
(5)多媒體技術應用多媒體技術集計算機、聲像和通信技術于一體,使計算機具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在數控技術領域,應用多媒體技術可以做到信息處理綜合化、智能化,在實時監(jiān)控系統(tǒng)和生產現場設備的故障診斷、生產過程參數監(jiān)測等方面有著重大的應用價值。
2.3體系結構的發(fā)展
(1)集成化采用高度集成化CPU、RISC芯片和大規(guī)??删幊碳呻娐稦PGA、EPLD、CPLD以及專用集成電路ASIC芯片,可提高數控系統(tǒng)的集成度和軟硬件運行速度。應用FPD平板顯示技術,可提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優(yōu)點,可實現超大尺寸顯示,成為和CRT抗衡的新興顯示技術,是21世紀顯示技術的主流。應用先進封裝和互連技術,將半導體和表面安裝技術融為一體。通過提高集成電路密度、減少互連長度和數量來降低產品價格,改進性能,減小組件尺寸,提高系統(tǒng)的可靠性。
(2)模塊化硬件模塊化易于實現數控系統(tǒng)的集成化和標準化。根據不同的功能需求,將基本模塊,如CPU、存儲器、位置伺服、PLC、輸入輸出接口、通訊等模塊,作成標準的系列化產品,通過積木方式進行功能裁剪和模塊數量的增減,構成不同檔次的數控系統(tǒng)。
(3)網絡化機床聯(lián)網可進行遠程控制和無人化操作。通過機床聯(lián)網,可在任何一臺機床上對其它機床進行編程、設定、操作、運行,不同機床的畫面可同時顯示在每一臺機床的屏幕上。
(4)通用型開放式閉環(huán)控制模式采用通用計算機組成總線式、模塊化、開放式、嵌入式體系結構,便于裁剪、擴展和升級,可組成不同檔次、不同類型、不同集成程度的數控系統(tǒng)。閉環(huán)控制模式是針對傳統(tǒng)的數控系統(tǒng)僅有的專用型單機封閉式開環(huán)控制模式提出的。由于制造過程是一個具有多變量控制和加工工藝綜合作用的復雜過程,包含諸如加工尺寸、形狀、振動、噪聲、溫度和熱變形等各種變化因素,因此,要實現加工過程的多目標優(yōu)化,必須采用多變量的閉環(huán)控制,在實時加工過程中動態(tài)調整加工過程變量。加工過程中采用開放式通用型實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式,易于將計算機實時智能技術、網絡技術、多媒體技術、CAD/CAM、伺服控制、自適應控制、動態(tài)數據管理及動態(tài)刀具補償、動態(tài)仿真等高新技術融于一體,構成嚴密的制造過程閉環(huán)控制體系,從而實現集成化、智能化、網絡化。
3智能化新一代PCNC數控系統(tǒng)
智能變電站電量計量的原理。在智能變電站運行中,電量計量是通過數據單元來完成的,該單元包含較多組成部分,如數據采集裝置、數據處理裝置、采樣計數器等。由于傳統(tǒng)電表的傳感器具有數據映射功能,所以,可以將電子式傳感器中的額定電壓及額定電流進行轉化,形成新的計量類型。
2智能化變電站的電能計量技術的應用
2.1電子式傳感器在電能計量中的應用
隨著供電量不斷增加,配送電設備不斷更新,配送電新技術不斷推廣,傳統(tǒng)的傳感器已經無法滿足現階段智能變電站計量系統(tǒng)技術需求了,需要改進。電子傳感器能夠應用通訊信號,將電子信號轉化成數字信號,從而提高了供電效率。此外,它還具有電壓及電流傳感器,能夠準確的接受用電信息,并且結構簡單,覆蓋范圍廣泛,在智能變電站中發(fā)揮著重要作用。另外,電子式傳感器很夠抵抗其它信號干擾,對采集到的信息通過光纖材料傳輸,能有效降低電流或電壓信號在傳輸中出現誤差,從而提高了供電穩(wěn)定性。電子式傳感器由于具有這些優(yōu)點,在供電規(guī)模不斷擴大的情況下,被廣泛應用到智能變電站供電運行中。
2.2智能電能表在電能計量中的應用
和傳統(tǒng)電能計量表不同之處在于,智能電能表能夠支持兩種信號,如IEC61850-9-1和IEC61850-9-2,在二者的基礎上,再結合變電站運行方式,對電量計信息做及時調整,從而達到高效率供電目的。智能電表所采用的信息傳輸材料是光纖,極大提高了信息傳輸的準確性,這也是智能電表優(yōu)于普通電表的指標之一。另外,智能變電站中之所以安裝智能電表,在很大程度上出于其優(yōu)越的性能,如它能夠對各種類型的電能準確計算,如,分時正反向電能、四象限無功電能、功率、電網頻率等組合運行參數。還能夠對流失的電量自動記錄,并儲存在相應設備上。此外,該設備在接入端使用了數字接口,使搜集到的信息自動轉換,并通過光纖傳輸,避免了用電信息在傳輸過程中受到屏蔽,進而影響供電穩(wěn)定性。另外,智能電能表的優(yōu)越之處還在于能夠充分利用其它一些外在裝置,如數據處理裝置、數據分析裝置等,所以應用范圍相當廣泛。但需要指出的是,在這些外在裝置安裝時,需要按照相關規(guī)定,使智能計量表按照規(guī)范化流程運行,才能實現智能變電站的計量系統(tǒng)穩(wěn)定運行。
2.3合并單元在電能計量中的應用
在智能變電站中,除了智能電表和電子式傳感器,還有合并單元,這三者缺一不可,在智能變電站中發(fā)揮著非常重要的作用。智能變電站之所以使用合并單元,是由于在該單元是變電站不可缺少的組成部分,能夠對電氣量進行有效合并,并對其中的數字信息進行初步處理,同時采用一定格式,傳送給電量計量設備。該設備對接受到的信息作進一步細處理,再給予保存,該處理結果的準確與否,直接關系到變電站供電運行穩(wěn)定性及安全性。合并單元采集用電信息的主要方式有兩種,其一,利用IEC60044-8通訊技術,同時應用內插法及同步法將不同單元給予合并,再實施用電信息采集,從而得到需要的電流或者電壓信息。其二,利用IEC61850-9-1通訊技術,該技術能夠采用同步法,獲取用電信息,進行一定處理,傳送給智能表。由此可知,合并單元在用電信息采集中,對所需要的用電信息進行獲取,不僅提高了供電效率,也提高了供電穩(wěn)定性,對于滿足變配電設備安全、平穩(wěn)運行具有重要意義。
3智能化變電站的電能計量糾錯設計
首先,電子式傳感器的糾錯設計。由于電子式傳感器是智能變電站的重要組成部分,所以應加大監(jiān)測力度,提高計量準確性。目前,對該裝置的糾錯方式為,將測量數據和絕對值相比較,得到檢測誤差,從而實現糾錯效果。具體方式為,以傳統(tǒng)的傳感器作為標準器具,供電數據在二次傳輸中實現自動轉換,形成標準通道,并和合并單元處理的數據相比較,得到電子式傳感器的運行誤差,從而實現了糾錯效果。在實際操作中,標準傳感器發(fā)送信號,由校驗儀器接受,再傳送給合并單元,合并單元安裝在電子式傳感器中,之后再通過光纖傳輸,將信號分析處理,從而完成誤差檢查。其次,智能電表糾錯。智能電表通過光纖和電子式傳感器連接,并在物理層面上連接到以太網上。所以,智能電表在檢測時,通常和標準電表連接在一起,連接材料為光纖,當電量數據同時傳輸給這兩個裝置之后,分別計算,然后將智能電表中的信號和標準電表的相比較,從而完成誤差檢測,實現了智能表校驗目的。
4結語