劉學(xué)東 許海波

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電子工程是一個(gè)覆蓋面非常廣的概念，其是電氣工程的一個(gè)子集，專注于電子領(lǐng)域，隨著技術(shù)的進(jìn)步，目前電子工程已經(jīng)不再局限于電子領(lǐng)域。電子工程對(duì)于我國(guó)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展意義重大，因此在本文當(dāng)中重點(diǎn)就電子工程當(dāng)中的現(xiàn)代化技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析，以期對(duì)電子工程技術(shù)的發(fā)展提供一些理論參考。

1 電子工程中的現(xiàn)代化技術(shù)

在信息時(shí)代，電子工程一般稱為弱電工程或信息工程，其概念非常廣泛，所用的技術(shù)也多種多樣，目前主流以及前沿技術(shù)包括云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等等。

例如在電子工程的網(wǎng)絡(luò)通訊領(lǐng)域，目前我國(guó)5G建設(shè)正處在加速發(fā)展的階段，中國(guó)移動(dòng)以及中國(guó)電信的5G用戶數(shù)已經(jīng)合計(jì)達(dá)到2056.9萬(wàn)。其中中國(guó)聯(lián)動(dòng)在2020年2月底達(dá)到1539.9萬(wàn)5G用戶，開(kāi)通5G基站超過(guò)5萬(wàn)個(gè)，在50個(gè)城市當(dāng)中開(kāi)始提供5G商用服務(wù)。當(dāng)然網(wǎng)絡(luò)通訊只是電子工程的一部分，其所用的現(xiàn)代化技術(shù)主要是網(wǎng)絡(luò)通訊方面的技術(shù)，5G是其中之一，當(dāng)然5G則包含了網(wǎng)絡(luò)通訊方面的幾乎所有技術(shù)，如超密集虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)切片，軟件定義光網(wǎng)絡(luò)等等[1]。實(shí)際上電子工程當(dāng)中的現(xiàn)代化技術(shù)，已經(jīng)成為當(dāng)代經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵力量?，F(xiàn)在社會(huì)各界以及電子工程本身應(yīng)當(dāng)為電子工程的現(xiàn)代化技術(shù)發(fā)展提供充足的燃料，使其成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的持續(xù)動(dòng)力。

2 電子工程的現(xiàn)代化技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景

2.1 以工業(yè)控制為例進(jìn)行分析

以電子工程當(dāng)中的可編程邏輯控制器為例，現(xiàn)階段的可編程邏輯控制器，主流是PLC，用來(lái)監(jiān)控工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程?，F(xiàn)代的PLC，模塊化是最基礎(chǔ)的設(shè)定，并且在I/O方面包含模擬I/O和數(shù)字I/O，當(dāng)然其中模擬I/O是一個(gè)相對(duì)特殊的存在，因?yàn)樾枰姸嗖煌?fù)載條件下實(shí)現(xiàn)高精度的有源驅(qū)動(dòng)設(shè)定值，同時(shí)還要保證在過(guò)程自動(dòng)化當(dāng)中，各個(gè)輸出通道之間建立電氣隔離，此外還需要保證基于通道的診斷的支持等等。

因?yàn)榘雽?dǎo)體技術(shù)以及信號(hào)工藝的不斷進(jìn)步，目前已經(jīng)出現(xiàn)高集成的超小型電路，由此模擬輸出通道可以直接集成到IC當(dāng)中，比如AD5758，直接就在25立方毫米的封裝當(dāng)中集成了DAC、驅(qū)動(dòng)器、ADC、基準(zhǔn)電壓源、智能電源管理、故障開(kāi)關(guān)，數(shù)據(jù)校準(zhǔn)寄存器、通信接口等等。AD5758特別適合在溫度以及空間受限的工況下應(yīng)用，功耗低，其自適應(yīng)負(fù)載調(diào)整和DPC功能可以保證AD5758在較低功耗下運(yùn)行。

實(shí)際上在PLC的模擬量控制當(dāng)中，主要是針對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程所產(chǎn)生的模擬量進(jìn)行控制。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中所產(chǎn)生的電流、電壓、溫度、壓力等等都是主要的模擬量，不管是自動(dòng)控制生產(chǎn)，還是自動(dòng)故障診斷等等都需要使用這些模擬量。例如某種游樂(lè)設(shè)施，按照游樂(lè)設(shè)施的相關(guān)規(guī)定，該設(shè)施在滿載情況下，設(shè)備中心筒必須要滿足所受合力在100MPa內(nèi)，安全系數(shù)在10以上，筋板受力在15MPa以內(nèi)，安全系數(shù)20以上，噪聲60dB內(nèi)，轉(zhuǎn)速9.5R，振動(dòng)加速小于0.3g.對(duì)該設(shè)備的控制，就可以采取PLC，在PLC中給設(shè)備的每一個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)賦予一個(gè)控制閾值，保證電機(jī)在設(shè)定好的閾值上運(yùn)行，保證設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行[2]。

2.2 以人工智能為例進(jìn)行分析

人工智能是目前電子工程的現(xiàn)代化技術(shù)的前沿技術(shù)，但是現(xiàn)階段的人工智能本質(zhì)上是一臺(tái)機(jī)器加上輸入輸出功能，比如人臉識(shí)別打卡系統(tǒng)，這是電子工程中的人工智能技術(shù)的典型應(yīng)用場(chǎng)景，人臉識(shí)別打卡系統(tǒng)本質(zhì)就是先通過(guò)前端設(shè)備輸入一張照片，然后輸出人臉的相關(guān)信息，如果照片當(dāng)中沒(méi)有人臉，就不會(huì)產(chǎn)生輸出，如果發(fā)現(xiàn)人臉就會(huì)在后臺(tái)可視化顯示平臺(tái)上，在照片人臉部分打一個(gè)框，然后對(duì)比數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中的員工照片，如果對(duì)上了那么顯示被識(shí)別成功以及打卡成功。

當(dāng)然現(xiàn)在的人工智能技術(shù)與人臉識(shí)別打卡系統(tǒng)是存在一定區(qū)別的，早期的人臉識(shí)別打卡系統(tǒng)主要是人工設(shè)定一些人臉特征，然后用圖像濾波器去提取圖片當(dāng)中的人臉特征，如果提取不能勝任任務(wù)則換一個(gè)濾波器。這種方式被稱為特征工程。而特征工程是存在明顯瓶頸的，為了解決瓶頸問(wèn)題，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)機(jī)器學(xué)習(xí)則成為一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)。

所謂神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，即每一層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)會(huì)提取特征并且送到下一層網(wǎng)絡(luò)繼續(xù)提取，而其提取的特征并不是人工設(shè)定的，而是通過(guò)訓(xùn)練得到的，具體就是基于數(shù)據(jù)庫(kù)中大量的數(shù)據(jù)，按照機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)其進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，然后對(duì)比輸出結(jié)果與正確答案，進(jìn)而動(dòng)態(tài)調(diào)整每一層網(wǎng)絡(luò)的特征提取方法。而實(shí)際上現(xiàn)階段信息網(wǎng)絡(luò)上，數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中的數(shù)據(jù)非常龐大，尤其是在物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)量會(huì)進(jìn)一步膨脹，對(duì)于機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)不怕多，就怕少，數(shù)據(jù)越多，算法的智能性就會(huì)越高。

人工智能實(shí)現(xiàn)的實(shí)際是基于統(tǒng)計(jì)的自動(dòng)化系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有一定的智能性，相比自動(dòng)化要更加高級(jí)。例如設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)控制濕度的系統(tǒng)，前端設(shè)備需要一個(gè)濕度傳感器，中央控制器（如PLC）收集并處理傳感器實(shí)時(shí)采集的濕度數(shù)據(jù)，當(dāng)濕度數(shù)據(jù)與控制器中設(shè)定的閾值沖突，中央控制器就需要通過(guò)向加濕器發(fā)送指令，讓其開(kāi)啟或關(guān)閉，這實(shí)際也是一種特征工程方法。它的運(yùn)作邏輯基本都是確定的，而人工智能下的自動(dòng)控制濕度的系統(tǒng)，并不是一個(gè)確定的運(yùn)作邏輯，而是要基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的相關(guān)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的控制，其系統(tǒng)構(gòu)成也會(huì)非常的復(fù)雜[3]。

在2018年，我們都經(jīng)歷了基于人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)的工具、平臺(tái)以及應(yīng)用程序的迅速興起，這些技術(shù)工具，不僅僅改變了互聯(lián)網(wǎng)以及軟件行業(yè)，還將包括制造業(yè)、健康、教育、農(nóng)業(yè)以及汽車等在內(nèi)的各種垂直行業(yè)產(chǎn)生了重大影響。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，電子工程是一個(gè)涵蓋范圍非常廣泛的工程領(lǐng)域，凡是與電子信息技術(shù)相關(guān)的一些工程項(xiàng)目都可以算是電子工程，包括工業(yè)控制、電氣控制、網(wǎng)絡(luò)通訊、半導(dǎo)體、安防電子、物聯(lián)網(wǎng)等等領(lǐng)域。當(dāng)然這些電子工程所涉及到的現(xiàn)代化電子信息技術(shù)是有一定區(qū)別的，因而在具體的應(yīng)用當(dāng)中需要根據(jù)具體電子工程的內(nèi)容來(lái)選擇恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)，保證高質(zhì)量地完成電子工程。