传感器技术在电气自动化系统智能化中的应用

韩 留

(泰州机电高等职业技术学校 江苏 泰州 225300)

0 引言

万物互联、万物智联时代，传感器技术凭借出色的感应、转化优势，成为检测温度、声音、光线等信息的有效应用性技术，逐步在各个领域得到实现。传感器技术不仅可以作为信息获取的关键手段，同时能够实现测试与自动控制，准确传递和检测出形态信息，将其转换成另一形态的信息，其通过自诊断功能、记忆功能、多参量测量功能及联网通信功能等多功能、高精度、集成化手段，成为智能化的有力桥梁，为电气自动化系统的发展带来诸多机遇与挑战[1]。伴随科学技术的发展和传感器技术的日臻成熟，传感器技术已经成为人工智能基础的感知技术，在电气自动化系统智能化中的应用已经受到社会各界的高度关注，应用传感器技术能够实现电气自动化系统的“感知+思考+控制”。综上，为推进电气自动化系统朝智能化方向更快、更好的发展，积极对电气自动化系统智能化中的传感器技术进行研究十分必要。

1 传感器技术概述

1.1 传感器技术

传感器（transducer/sensor）技术的发展在近年来日趋成熟，逐渐显现出小型化、网络化、数字化、多功能化、低功耗、高灵敏和低成本的发展特点。伴随智能化时代到来，在市场环境推动下，传感器技术获得智能化发展契机，成为自动检测和自动控制的关键环节，能够满足信息传输、处理、存储、显示、记录和控制等需求。现代工业化社会的自动化生产需要传感器技术代替人工，进行无人化操作，由此可见，传感器技术不仅能够促进传统产业改造和更新迭代，同时可以建立新型工业，成为新经济增长点之一。

1.2 传感器技术的主要特征

传感器制造工艺难度较大，通常涉及集成、薄膜、超导、精细、纳米加工、粘合、高密封、特殊加工及多功能、智能化等高新技术。传感器不仅具有超强的适应性和扩展性，同时能够承受人工无法适应的高温、高压以及核辐射等恶劣环境条件，通过其连续、远距测量行为，实现高灵敏度、高分辨率。现阶段，传感器技术凭借其高精度、宽量程、高稳定性特点进行温度、声音和光线等信息的感应和转化。基于不同传感器类型在工作原理上存在差异性，在实际设计、制造和应用过程中，传感器技术成为多学科交叉、渗透的高集成技术[2]。

1.3 传感器技术的应用优势

传感器技术所在领域属于多学科交叉的高维技术领域，一方面，传感器技术在应用过程中凭借全面的功能不断向微型化方向发展，可以代替生物视觉、听觉与触觉等感觉器官的生物传感器技术，成为仿生技术，同时，伴随微加工和纳米技术的不断升级，生物传感器技术持续微型化。另一方面，传感器技术凭借高智能化程度，操作便捷、成本低廉、寿命更长，将传感器技术与自动化技术进行紧密结合，能够自动采集和处理数据，实现电气自动化系统智能化过程集成化和一体化。

2 传感器技术在电气自动化系统智能化中的应用现状

大多数传统电气自动化系统对人工依赖程度较高，在实际操作过程中，对人工操作的专业性、细节性要求较多，人工因素、环境因素和其他因素对电气自动化系统操作过程的影响相对较大，其中，人工因素是难以控制的关键性因素。伴随科技信息时代的到来，智能化、自动化技术的应用已经逐步取代传统的人工操作，自动化系统以高效率节省人力物力。

从电气自动化系统智能化现状来看，智能化已经成为电气自动化系统的主要发展方向，智能化不仅促使系统操作趋于智能，同时电气自动化系统应用智能化技术，将计算机网络技术、传感器技术、现代信息通信技术与智能化控制技术进行融合，进行数据和信息的采集、处理和分析，系统运行过程更加畅达，能够帮助人工通过监控实时判断和发现系统故障，实现智能化技术的综合应用。其中，传感器技术在电气自动化系统智能化中的应用，不仅能够快速提升系统的使用感和体验感，改善人工操作环境，降低人工工作量，同时可以规避大量安全事故的发生，有效降低运维成本。一旦系统发生故障，可以在第一时间进行判断，及时进行警报提示，有利于延长设备使用寿命，实现智能化故障诊断、预警[3]。

3 传感器技术在电气自动化系统智能化中应用的相关优势

3.1 操作便捷性

电气自动化系统智能化主要进行电气工程检测数据的合理化设置，通过实时生成的数据，对电气自动化系统的运行做出更加精准的预估和判断，足见电气自动化系统智能化的便捷属性，能够适应更加复杂多变的控制环境。在电气自动化系统智能化中应用传感器技术能够进一步提升系统精度，强化系统、设备间进行数据信息转化的灵敏度，人工无需现场操作即可完成复杂的控制命令，在数据信息变化的同时，完成电气自动化系统的远程自动控制。基于传感器技术这一优势，电气自动化系统能够充分释放智能化作用，有效降低人工因素造成的不可控风险，促使电气自动化系统得到更大范围的应用。

3.2 控制先进性

电气自动化系统在智能化过程中，通过代表性、差异性数据信息的采集以及应用传感器技术强化仿真功能，利用芯片对数据信息进行更加精准的输出，进行人工操作的延伸，进行代表性、差异性类型数据信息的自动化分析、识别和判断。智能化的电气自动化系统在进行分析、识别和判断的过程中，根据控制对象的具体属性，依靠传感器技术快速、准确获得任何环境下的数据信息，实现与无线通信技术的有效结合，提供一体化运行信息，不仅有效杜绝盲目控制性问题，同时满足系统的控制先进性，提升电气自动化系统运行的质量[4]。

3.3 转换灵敏性

传统的自动化控制系统需要在运行过程中进行控制模型的设计，控制程序相对复杂，无法实现实施评估和检测动态，造成系统的预测流程精度存在误差，系统自动化控制过程中存在大量可变性因素，大量的不可控因素将直接降低电气自动化系统运行的精度。传感器主要的处理芯片是微处理器，包含微计算机和存储器芯片，传感器技术在电气自动化系统智能化中的集成化应用，能够通过多功能参数处理技术提升系统运行的先进性，不仅帮助系统快速解决运行问题，同时数据信息大幅度提升转换灵敏性，精准输入、输出，系统可以直接实现自动化控制，规避可变性因素的大量存在。

4 传感器技术在电气自动化智能化中的应用路径

4.1 传感器技术在机械生产智能化中的应用

传感器技术在机械生产智能化中的应用，不仅能够有效提升测量精度，同时能够显著提升传感器使用稳定性。通常机械生产环境相对恶劣，通过具有高灵敏、快响应、轻重量、小体积特征的半导体传感器技术，进行机械整体性能有效控制，能够进一步提升机械生产智能化程度，摒弃传统机械生产过程中的小作坊加工模式。在传感器技术实施测控应用的过程中，通过高精准度和灵敏度，针对温湿度、压力、流量、浓度等多项参数，最大化利用集成化与计算机结合，形成具备检测、处理数据信息和自动控制功能的智能化系统，实现对机械振动、阻抗的准确测量，数据信息快速输入、输出，便于机械生产过程机械的高效使用，降低机械生产成本。与此同时，传感器技术在应用过程中，能够从根本上消除异常因素对机械生产造成的影响，提升设备生产质量，在保障机械生产能效的同时，促使机械生产朝向专业化、智能化发展[5]。

4.2 传感器技术在警报系统智能化中的应用

为保证电气自动化系统在运行过程中的安全和稳定，传感器技术在警报系统智能化中的应用主要以传感器模组的形式出现，一旦外界环境产生故障性问题，警报系统能够实时进行判断和反馈，引导人工以此为根据进行自动化系统的调整、控制，确保电气自动化系统的文件运行。这种应用在实际生产过程中已经获得大量的有效性普及，在便捷性上体现出显著应用优势。传感器模组通过电磁波探测目标并接受回波，收集大量设备运行状态数据信息，促使探测精度达到智能化精度，一旦目标出现或靠近探测区域，利用声学传感器、力学传感器、光学传感器和芯片元件等硬件及软件，将所获取的设备运行状态信息进行实时转换，由此获得具体的距离、变化、方位和角度等详细信息，及时启动警报系统、发出警报，便于人工判断、应对。将传感器技术与人工智能等技术进行有机结合，能够发展出具有高智能化、高抗扰性、高自适应性的电气自动化警报系统[6]。

4.3 传感器技术在机器人智能化中的应用

机器人在制造过程中通过应用触觉、视觉、力觉、近觉、听觉等不同类型的传感器，结合倾角模块和超声波技术，能够实时感知微观数据信息，及时进行数据信息规范格式的转化，形成机器人智能化感知系统，实现在不确定动态和环境下的工作自主性，做出灵活的行为响应。由此可见，传感器技术在电气自动化系统智能化中的应用，能够在最短时间内获得最丰富的数据信息，同时可以对数据信息进行全面检测，甄别异常内容，消除电气自动化系统在实际运行过程中存在的漏洞，提升系统的自动化控制水平。与此同时，磁性位置传感器、存在传感器、收拾传感器、力矩传感器、环境传感器和电源管理传感器等关键传感器技术在机器人智能化中的应用，能够帮助机器人拥有全新的控制和通信功能，可以快速实施自动化系统实时监测，进而将监测数据信息回传至系统调度中心，经由人工进行分析、判断和调整，有效提升机器人在系统智能化过程中的实用性[7]。

4.4 传感器技术在电气设备监测系统智能化中的应用

4.4.1 智能化传输数据信号

在电气设备监测系统中，需要通过传感器技术进行数据信号的智能化传输。在进行电信号、声音电信号、图像信号等数字化信号的传输过程中，数据信号传输网络和系统均安装传感器，以此进行数据信号精准、可靠的快速传输，同时以此为基础，进行传感器内部设置，提升数据信号在智能化传输过程中的有效性输入、输出。尤其是在电气自动化系统智能化中，通过传感器技术的应用能够快速实现数据信号的采集、梳理、核对、识别、分析、判断和决策等操作，在最大程度上提升设备在监测过程中的智能化程度，同时，以智能化系统为基准，发挥出传感器技术的应用优势[8]。

4.4.2 精准化显示数据信息

在数据信息显示环节，传感器技术的应用能够为人工提供更加可靠的数据信息参考[9]。在此环节中，传感器技术主要应用在DPL工业级高精度报警温湿度显示屏、液晶显示器中，能够通过霍尼韦尔传感器和半导体技术对温湿度进行科学校准，直接在屏体上进行准确显示，对电气设备的运行状态、运行指令、警报信息、维护部件等进行科学操作，确保电气自动化系统安全运行[10]。

4.4.3 高精度获取数据信息

摄像监控是电气自动化监测系统的基础功能之一，属于系统前置内容，通过传感器技术的应用能够获取更加丰富的数据信息，充分发挥出摄像监控的实际作用[11]。现阶段，将传感器技术在摄像监控过程中应用，主要基于图像和视频的方式进行实时监控，进而获取电气自动化系统的整体运行信息，便于人工进行准确的分析和判断，能够实现对系统的客户端口监控、远程服务监控（端口监测、语义监测、结构体监测）、死机检测，便于服务迁移或降级，对监测有效性负责，确保电气系统稳定运行。在此环节，系统可以通过预置方式灵活满足智能化需求。

4.4.4 自动化控制设备装置

将传感器技术应用在电气自动化系统智能化控制过程中，是目前针对电气设备进行运维最合理、最常见、最科学的操作方式。在传感器技术实际应用过程中，传感器能够实时获取关于电气设备的全部管理、维护数据信息，可以针对相应数据，将自身作为转换字体进行自动化转发，对接自动化控制中心，经由电气自动化系统进行数据信息的状态分析和判断，进而采取相应系统装置的驱动，最终通过设备装置的操作实现电气自动化系统的控制、管理，实现节能降耗的根本目的，增加传感器技术的附加值，满足系统更加高级的智能化需求[12]。

5 结论

传感器技术的日臻成熟，促使其在电气自动化系统智能化中的应用得到多元化发展，不仅能够有效减轻人工操作压力，同时能够为信息技术的高速发展夯实基础。现阶段，智能化已经成为电气自动化系统的主要发展趋势，传感器技术作为快速获取数据信息的关键渠道，成为电气自动化系统实现自动化、一体化控制的基本保障，将传感器技术应用在电气自动化系统智能化过程中，能够显著强化系统运行的稳健程度，快速提升生产效能，从而大幅度提升电气自动化系统控制水准。