萬柏晗

（南昌工程學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院，江西南昌 330099）

0 引言

目前需要人工操作電氣設(shè)備測(cè)試的各種任務(wù)中，因危險(xiǎn)性較大，無法與變電站和電廠產(chǎn)生聯(lián)系。無人機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)和利用為自動(dòng)化管理提供了一種新型技術(shù)設(shè)備。主要包括動(dòng)力系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，以及穩(wěn)定平臺(tái)裝置等。在研究的過程中可以借助無人機(jī)系統(tǒng)需要提高監(jiān)測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)數(shù)據(jù)的水平，將其重心轉(zhuǎn)移到技術(shù)檢測(cè)上。若自動(dòng)化系統(tǒng)缺乏分析判斷功能就會(huì)浪費(fèi)許多人力和物力，尤其在檢測(cè)系統(tǒng)的管理上，如果缺乏這項(xiàng)必要的功能，就會(huì)降低設(shè)備的安全性和自動(dòng)化水平。

1 自動(dòng)化智能控制系統(tǒng)

1.1 硬件設(shè)計(jì)

（1）無人機(jī)遙感設(shè)備主要分為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)。其中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可以安裝在自動(dòng)化智能控制系統(tǒng)中，利用數(shù)據(jù)采集部分檢測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)參數(shù)。此外，利用壓力傳感器和溫度傳感器將模擬的信號(hào)傳送到采集卡中。通過A/D轉(zhuǎn)換采集卡的轉(zhuǎn)換將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，在交由控制程序處理。數(shù)據(jù)采集部分可以接收傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)信息，運(yùn)用控制系統(tǒng)向自動(dòng)化智能控制系統(tǒng)發(fā)送指令，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。自動(dòng)化智能控制系統(tǒng)可以通過無人機(jī)遙感設(shè)備存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)的采集和分析。系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)中還有故障報(bào)警功能，應(yīng)用無人機(jī)遙感設(shè)備對(duì)自動(dòng)化智能控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，自動(dòng)化智能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

（2）自動(dòng)化智能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，主要由系統(tǒng)菜單、通訊模塊、實(shí)時(shí)監(jiān)控、報(bào)警模塊和數(shù)據(jù)庫組成。其中通訊模塊與自動(dòng)化設(shè)備的控制接口相互連接，可以完成數(shù)據(jù)雙向傳遞的功能。從通訊模塊發(fā)送的指令都需要實(shí)行全封閉式的自動(dòng)控制傳遞方式，提高傳感器發(fā)送信號(hào)的質(zhì)量。

圖1 自動(dòng)化智能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

報(bào)警模塊是在自動(dòng)化智能控制系統(tǒng)的第二層，若系統(tǒng)在工作中出現(xiàn)故障，會(huì)及時(shí)做出反應(yīng)，判別系統(tǒng)故障的主要原因以及故障點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的相關(guān)信息和畫面。警報(bào)器響起就會(huì)提示工作人員，啟動(dòng)傳感器將數(shù)據(jù)信息進(jìn)行備份。在處理相關(guān)信息記錄和備份數(shù)據(jù)時(shí)，需要將報(bào)警數(shù)據(jù)庫中的信息數(shù)據(jù)和正在傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行打印，避免數(shù)據(jù)流失。

實(shí)施監(jiān)控模塊是控制整個(gè)自動(dòng)化智能控制系統(tǒng)的核心部分，也是保障數(shù)據(jù)傳輸真實(shí)性和安全性的主要部分。處于整個(gè)自動(dòng)化智能控制系統(tǒng)的第三層，主要對(duì)系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行檢測(cè)，為了能夠更好的控制整個(gè)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量和效率，會(huì)將其產(chǎn)生的影響以及相關(guān)參數(shù)進(jìn)行實(shí)施監(jiān)控。綜合智能控制系統(tǒng)結(jié)合無人機(jī)遙感設(shè)備的優(yōu)勢(shì)設(shè)計(jì)自動(dòng)化智能控制系統(tǒng)。

（3）在傳輸數(shù)據(jù)和檢測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)將初步計(jì)算的參數(shù)值輸入到數(shù)學(xué)模型中，但是系統(tǒng)擁有較強(qiáng)的檢測(cè)能力，要考慮到控制傳輸過程中所有控制系統(tǒng)是相互對(duì)立和互相匹配的獨(dú)立個(gè)體。特別在使用通訊模塊采集數(shù)據(jù)時(shí)，傳感器會(huì)將自動(dòng)化智能控制系統(tǒng)中的被控對(duì)象作為需要檢測(cè)的信息。自動(dòng)化智能控制系統(tǒng)運(yùn)用了無人機(jī)遙感設(shè)備的基本原理，選擇適合數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)備。要想提高自動(dòng)化智能控制系統(tǒng)的水平，就需要不斷引用先進(jìn)的技術(shù)提升自動(dòng)化智能系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)的可靠性。

1.2 軟件設(shè)計(jì)

（1）無人機(jī)遙感設(shè)備的控制系統(tǒng)為自動(dòng)化智能控制系統(tǒng)提供了一個(gè)穩(wěn)定的平臺(tái)，在其軟件設(shè)計(jì)中引入了PLC 編寫程序，優(yōu)化自動(dòng)化智能控制系統(tǒng)的界面。PLC 編寫程序主要強(qiáng)調(diào)信息數(shù)據(jù)傳遞的可靠性和真實(shí)性，在信息傳輸?shù)倪^程中要在具有一定安全性的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中傳輸數(shù)據(jù)，以便工作人員安裝和拆卸。在設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)的過程中需要調(diào)試系統(tǒng)的配置功能，了解硬件配置的狀態(tài)，通過PLC 編寫程序建立安全通道，確保信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量。PLC 編寫程序擁有獨(dú)特的語言，研發(fā)者要按照PLC 編程語言的基本要求發(fā)揮控制核心的作用。自動(dòng)化智能控制程序，如圖2。

圖2 自動(dòng)化智能控制程序

（2）自動(dòng)化智能控制程序。

第一步，在收到系統(tǒng)發(fā)送的參數(shù)時(shí)，PLC 編寫程序會(huì)通過智能算法將系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在數(shù)據(jù)發(fā)送環(huán)節(jié)的過程中需要定時(shí)向控制系統(tǒng)發(fā)送傳感器實(shí)時(shí)值，了解控制系統(tǒng)的狀態(tài)。人工界面會(huì)將控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)和校驗(yàn)碼發(fā)送到數(shù)據(jù)模塊，統(tǒng)一整理廢棄和丟棄的數(shù)據(jù)。

第二步，控制檢驗(yàn)?zāi)K在完成手動(dòng)和自動(dòng)控制切換問題時(shí)，會(huì)將檢測(cè)結(jié)果和系統(tǒng)狀態(tài)傳遞給全局變量。若需要將自動(dòng)切換模式轉(zhuǎn)換到手動(dòng)操作可以利用控制算法，計(jì)算自動(dòng)切換模式轉(zhuǎn)換到手動(dòng)操作的時(shí)間，檢驗(yàn)控制算法的有效性?？刂扑惴ü饺缡剑?）。

式（1）中，T 為換算時(shí)間，s；F 換算格式時(shí)間，s；S 為提取位置；G 發(fā)送時(shí)間，s；V 為發(fā)送位置?？梢杂?jì)算出自動(dòng)切換模式轉(zhuǎn)換到手動(dòng)操作的時(shí)間。

第三步，在提取結(jié)束后，控制系統(tǒng)會(huì)恢復(fù)到待機(jī)的狀態(tài)，在關(guān)閉程序后，會(huì)通知系統(tǒng)發(fā)送新一輪指令。待所有工作完成系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。需注意，在處理歷史數(shù)據(jù)的過程中，需要準(zhǔn)確記錄系統(tǒng)傳送的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)中設(shè)置了專門執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)的程序，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院驼鎸?shí)性。在掃描和接收數(shù)據(jù)的過程中需要預(yù)留緩沖時(shí)間，將接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)保存在實(shí)施數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。如果數(shù)據(jù)受到限制會(huì)自動(dòng)發(fā)送報(bào)警信號(hào)，處理丟棄的數(shù)據(jù)。

第四步，在自動(dòng)化智能控制的軟件設(shè)計(jì)中引入了數(shù)據(jù)庫，盡量縮短數(shù)據(jù)查詢的時(shí)間。數(shù)據(jù)庫的布局具有較強(qiáng)的合理性，可以有效減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)沫h(huán)節(jié)，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。?shù)據(jù)庫處理歷史數(shù)據(jù)中最重要的是歷史數(shù)據(jù)的清理工作，在采集數(shù)據(jù)的過程中經(jīng)常會(huì)受各種因素的影響產(chǎn)生誤差，在一定程度上會(huì)影響數(shù)據(jù)的質(zhì)量。在自動(dòng)化智能控制系統(tǒng)中采集數(shù)據(jù)的過程十分重要，需要及時(shí)將可疑數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)出來，利用數(shù)學(xué)模型辨別數(shù)據(jù)，并將其記錄下來。數(shù)學(xué)模型算法可以滿足自動(dòng)化智能控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)的需求。利用該模型清理數(shù)據(jù)，可以有效提高數(shù)據(jù)的可靠性。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

（1）為檢驗(yàn)無人機(jī)遙感設(shè)備的自動(dòng)化智能控制系統(tǒng)的有效性，對(duì)傳統(tǒng)自動(dòng)化智能控制系統(tǒng)和基于無人機(jī)遙感設(shè)備的自動(dòng)化智能控制系統(tǒng)進(jìn)行分析。需注意，設(shè)備在安裝過程中需考慮整個(gè)生產(chǎn)體系的情況，并將其作為獨(dú)立的個(gè)體。實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用該指令集分析傳統(tǒng)自動(dòng)化智能控制系統(tǒng)和基于無人機(jī)遙感設(shè)備的自動(dòng)化智能控制系統(tǒng)的安全性。

（2）對(duì)比結(jié)果見圖3。

圖3 對(duì)比結(jié)果

從圖3 中可以看出，基于無人機(jī)遙感設(shè)備的自動(dòng)化智能控制系統(tǒng)，在采集數(shù)據(jù)和檢測(cè)數(shù)據(jù)的過程中更加集中化，而采用傳統(tǒng)自動(dòng)化智能控制系統(tǒng)在采集數(shù)據(jù)和檢測(cè)數(shù)據(jù)的過程中比較分散化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸中具有較強(qiáng)的優(yōu)越性。

3 結(jié)束語

隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，人們逐漸意識(shí)到現(xiàn)代化信息技術(shù)的重要性，無人機(jī)遙感設(shè)備在自動(dòng)化智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中可以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。工作人員要豐富自動(dòng)控制系統(tǒng)的功能，并根據(jù)實(shí)際需求優(yōu)化自動(dòng)化智能控制系統(tǒng)，確保系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸中的穩(wěn)定性，推動(dòng)信息技術(shù)的發(fā)展。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可以看出，設(shè)備在完成安裝和投入安裝的過程中都需要考慮整個(gè)生產(chǎn)體系的情況，并將其作為獨(dú)立的個(gè)體來加以考慮。