韓 留

(泰州機(jī)電高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校 江蘇 泰州 225300)

0 引言

萬物互聯(lián)、萬物智聯(lián)時代，傳感器技術(shù)憑借出色的感應(yīng)、轉(zhuǎn)化優(yōu)勢，成為檢測溫度、聲音、光線等信息的有效應(yīng)用性技術(shù)，逐步在各個領(lǐng)域得到實(shí)現(xiàn)。傳感器技術(shù)不僅可以作為信息獲取的關(guān)鍵手段，同時能夠?qū)崿F(xiàn)測試與自動控制，準(zhǔn)確傳遞和檢測出形態(tài)信息，將其轉(zhuǎn)換成另一形態(tài)的信息，其通過自診斷功能、記憶功能、多參量測量功能及聯(lián)網(wǎng)通信功能等多功能、高精度、集成化手段，成為智能化的有力橋梁，為電氣自動化系統(tǒng)的發(fā)展帶來諸多機(jī)遇與挑戰(zhàn)[1]。伴隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和傳感器技術(shù)的日臻成熟，傳感器技術(shù)已經(jīng)成為人工智能基礎(chǔ)的感知技術(shù)，在電氣自動化系統(tǒng)智能化中的應(yīng)用已經(jīng)受到社會各界的高度關(guān)注，應(yīng)用傳感器技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)電氣自動化系統(tǒng)的“感知+思考+控制”。綜上，為推進(jìn)電氣自動化系統(tǒng)朝智能化方向更快、更好的發(fā)展，積極對電氣自動化系統(tǒng)智能化中的傳感器技術(shù)進(jìn)行研究十分必要。

1 傳感器技術(shù)概述

1.1 傳感器技術(shù)

傳感器（transducer/sensor）技術(shù)的發(fā)展在近年來日趨成熟，逐漸顯現(xiàn)出小型化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、多功能化、低功耗、高靈敏和低成本的發(fā)展特點(diǎn)。伴隨智能化時代到來，在市場環(huán)境推動下，傳感器技術(shù)獲得智能化發(fā)展契機(jī)，成為自動檢測和自動控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，能夠滿足信息傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等需求?，F(xiàn)代工業(yè)化社會的自動化生產(chǎn)需要傳感器技術(shù)代替人工，進(jìn)行無人化操作，由此可見，傳感器技術(shù)不僅能夠促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造和更新迭代，同時可以建立新型工業(yè)，成為新經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)之一。

1.2 傳感器技術(shù)的主要特征

傳感器制造工藝難度較大，通常涉及集成、薄膜、超導(dǎo)、精細(xì)、納米加工、粘合、高密封、特殊加工及多功能、智能化等高新技術(shù)。傳感器不僅具有超強(qiáng)的適應(yīng)性和擴(kuò)展性，同時能夠承受人工無法適應(yīng)的高溫、高壓以及核輻射等惡劣環(huán)境條件，通過其連續(xù)、遠(yuǎn)距測量行為，實(shí)現(xiàn)高靈敏度、高分辨率?，F(xiàn)階段，傳感器技術(shù)憑借其高精度、寬量程、高穩(wěn)定性特點(diǎn)進(jìn)行溫度、聲音和光線等信息的感應(yīng)和轉(zhuǎn)化?；诓煌瑐鞲衅黝愋驮诠ぷ髟砩洗嬖诓町愋?，在實(shí)際設(shè)計(jì)、制造和應(yīng)用過程中，傳感器技術(shù)成為多學(xué)科交叉、滲透的高集成技術(shù)[2]。

1.3 傳感器技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

傳感器技術(shù)所在領(lǐng)域?qū)儆诙鄬W(xué)科交叉的高維技術(shù)領(lǐng)域，一方面，傳感器技術(shù)在應(yīng)用過程中憑借全面的功能不斷向微型化方向發(fā)展，可以代替生物視覺、聽覺與觸覺等感覺器官的生物傳感器技術(shù)，成為仿生技術(shù)，同時，伴隨微加工和納米技術(shù)的不斷升級，生物傳感器技術(shù)持續(xù)微型化。另一方面，傳感器技術(shù)憑借高智能化程度，操作便捷、成本低廉、壽命更長，將傳感器技術(shù)與自動化技術(shù)進(jìn)行緊密結(jié)合，能夠自動采集和處理數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)電氣自動化系統(tǒng)智能化過程集成化和一體化。

2 傳感器技術(shù)在電氣自動化系統(tǒng)智能化中的應(yīng)用現(xiàn)狀

大多數(shù)傳統(tǒng)電氣自動化系統(tǒng)對人工依賴程度較高，在實(shí)際操作過程中，對人工操作的專業(yè)性、細(xì)節(jié)性要求較多，人工因素、環(huán)境因素和其他因素對電氣自動化系統(tǒng)操作過程的影響相對較大，其中，人工因素是難以控制的關(guān)鍵性因素。伴隨科技信息時代的到來，智能化、自動化技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)逐步取代傳統(tǒng)的人工操作，自動化系統(tǒng)以高效率節(jié)省人力物力。

從電氣自動化系統(tǒng)智能化現(xiàn)狀來看，智能化已經(jīng)成為電氣自動化系統(tǒng)的主要發(fā)展方向，智能化不僅促使系統(tǒng)操作趨于智能，同時電氣自動化系統(tǒng)應(yīng)用智能化技術(shù)，將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感器技術(shù)、現(xiàn)代信息通信技術(shù)與智能化控制技術(shù)進(jìn)行融合，進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息的采集、處理和分析，系統(tǒng)運(yùn)行過程更加暢達(dá)，能夠幫助人工通過監(jiān)控實(shí)時判斷和發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障，實(shí)現(xiàn)智能化技術(shù)的綜合應(yīng)用。其中，傳感器技術(shù)在電氣自動化系統(tǒng)智能化中的應(yīng)用，不僅能夠快速提升系統(tǒng)的使用感和體驗(yàn)感，改善人工操作環(huán)境，降低人工工作量，同時可以規(guī)避大量安全事故的發(fā)生，有效降低運(yùn)維成本。一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，可以在第一時間進(jìn)行判斷，及時進(jìn)行警報(bào)提示，有利于延長設(shè)備使用壽命，實(shí)現(xiàn)智能化故障診斷、預(yù)警[3]。

3 傳感器技術(shù)在電氣自動化系統(tǒng)智能化中應(yīng)用的相關(guān)優(yōu)勢

3.1 操作便捷性

電氣自動化系統(tǒng)智能化主要進(jìn)行電氣工程檢測數(shù)據(jù)的合理化設(shè)置，通過實(shí)時生成的數(shù)據(jù)，對電氣自動化系統(tǒng)的運(yùn)行做出更加精準(zhǔn)的預(yù)估和判斷，足見電氣自動化系統(tǒng)智能化的便捷屬性，能夠適應(yīng)更加復(fù)雜多變的控制環(huán)境。在電氣自動化系統(tǒng)智能化中應(yīng)用傳感器技術(shù)能夠進(jìn)一步提升系統(tǒng)精度，強(qiáng)化系統(tǒng)、設(shè)備間進(jìn)行數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化的靈敏度，人工無需現(xiàn)場操作即可完成復(fù)雜的控制命令，在數(shù)據(jù)信息變化的同時，完成電氣自動化系統(tǒng)的遠(yuǎn)程自動控制?；趥鞲衅骷夹g(shù)這一優(yōu)勢，電氣自動化系統(tǒng)能夠充分釋放智能化作用，有效降低人工因素造成的不可控風(fēng)險(xiǎn)，促使電氣自動化系統(tǒng)得到更大范圍的應(yīng)用。

3.2 控制先進(jìn)性

電氣自動化系統(tǒng)在智能化過程中，通過代表性、差異性數(shù)據(jù)信息的采集以及應(yīng)用傳感器技術(shù)強(qiáng)化仿真功能，利用芯片對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行更加精準(zhǔn)的輸出，進(jìn)行人工操作的延伸，進(jìn)行代表性、差異性類型數(shù)據(jù)信息的自動化分析、識別和判斷。智能化的電氣自動化系統(tǒng)在進(jìn)行分析、識別和判斷的過程中，根據(jù)控制對象的具體屬性，依靠傳感器技術(shù)快速、準(zhǔn)確獲得任何環(huán)境下的數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)與無線通信技術(shù)的有效結(jié)合，提供一體化運(yùn)行信息，不僅有效杜絕盲目控制性問題，同時滿足系統(tǒng)的控制先進(jìn)性，提升電氣自動化系統(tǒng)運(yùn)行的質(zhì)量[4]。

3.3 轉(zhuǎn)換靈敏性

傳統(tǒng)的自動化控制系統(tǒng)需要在運(yùn)行過程中進(jìn)行控制模型的設(shè)計(jì)，控制程序相對復(fù)雜，無法實(shí)現(xiàn)實(shí)施評估和檢測動態(tài)，造成系統(tǒng)的預(yù)測流程精度存在誤差，系統(tǒng)自動化控制過程中存在大量可變性因素，大量的不可控因素將直接降低電氣自動化系統(tǒng)運(yùn)行的精度。傳感器主要的處理芯片是微處理器，包含微計(jì)算機(jī)和存儲器芯片，傳感器技術(shù)在電氣自動化系統(tǒng)智能化中的集成化應(yīng)用，能夠通過多功能參數(shù)處理技術(shù)提升系統(tǒng)運(yùn)行的先進(jìn)性，不僅幫助系統(tǒng)快速解決運(yùn)行問題，同時數(shù)據(jù)信息大幅度提升轉(zhuǎn)換靈敏性，精準(zhǔn)輸入、輸出，系統(tǒng)可以直接實(shí)現(xiàn)自動化控制，規(guī)避可變性因素的大量存在。

4 傳感器技術(shù)在電氣自動化智能化中的應(yīng)用路徑

4.1 傳感器技術(shù)在機(jī)械生產(chǎn)智能化中的應(yīng)用

傳感器技術(shù)在機(jī)械生產(chǎn)智能化中的應(yīng)用，不僅能夠有效提升測量精度，同時能夠顯著提升傳感器使用穩(wěn)定性。通常機(jī)械生產(chǎn)環(huán)境相對惡劣，通過具有高靈敏、快響應(yīng)、輕重量、小體積特征的半導(dǎo)體傳感器技術(shù)，進(jìn)行機(jī)械整體性能有效控制，能夠進(jìn)一步提升機(jī)械生產(chǎn)智能化程度，摒棄傳統(tǒng)機(jī)械生產(chǎn)過程中的小作坊加工模式。在傳感器技術(shù)實(shí)施測控應(yīng)用的過程中，通過高精準(zhǔn)度和靈敏度，針對溫濕度、壓力、流量、濃度等多項(xiàng)參數(shù)，最大化利用集成化與計(jì)算機(jī)結(jié)合，形成具備檢測、處理數(shù)據(jù)信息和自動控制功能的智能化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對機(jī)械振動、阻抗的準(zhǔn)確測量，數(shù)據(jù)信息快速輸入、輸出，便于機(jī)械生產(chǎn)過程機(jī)械的高效使用，降低機(jī)械生產(chǎn)成本。與此同時，傳感器技術(shù)在應(yīng)用過程中，能夠從根本上消除異常因素對機(jī)械生產(chǎn)造成的影響，提升設(shè)備生產(chǎn)質(zhì)量，在保障機(jī)械生產(chǎn)能效的同時，促使機(jī)械生產(chǎn)朝向?qū)I(yè)化、智能化發(fā)展[5]。

4.2 傳感器技術(shù)在警報(bào)系統(tǒng)智能化中的應(yīng)用

為保證電氣自動化系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的安全和穩(wěn)定，傳感器技術(shù)在警報(bào)系統(tǒng)智能化中的應(yīng)用主要以傳感器模組的形式出現(xiàn)，一旦外界環(huán)境產(chǎn)生故障性問題，警報(bào)系統(tǒng)能夠?qū)崟r進(jìn)行判斷和反饋，引導(dǎo)人工以此為根據(jù)進(jìn)行自動化系統(tǒng)的調(diào)整、控制，確保電氣自動化系統(tǒng)的文件運(yùn)行。這種應(yīng)用在實(shí)際生產(chǎn)過程中已經(jīng)獲得大量的有效性普及，在便捷性上體現(xiàn)出顯著應(yīng)用優(yōu)勢。傳感器模組通過電磁波探測目標(biāo)并接受回波，收集大量設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)信息，促使探測精度達(dá)到智能化精度，一旦目標(biāo)出現(xiàn)或靠近探測區(qū)域，利用聲學(xué)傳感器、力學(xué)傳感器、光學(xué)傳感器和芯片元件等硬件及軟件，將所獲取的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息進(jìn)行實(shí)時轉(zhuǎn)換，由此獲得具體的距離、變化、方位和角度等詳細(xì)信息，及時啟動警報(bào)系統(tǒng)、發(fā)出警報(bào)，便于人工判斷、應(yīng)對。將傳感器技術(shù)與人工智能等技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，能夠發(fā)展出具有高智能化、高抗擾性、高自適應(yīng)性的電氣自動化警報(bào)系統(tǒng)[6]。

4.3 傳感器技術(shù)在機(jī)器人智能化中的應(yīng)用

機(jī)器人在制造過程中通過應(yīng)用觸覺、視覺、力覺、近覺、聽覺等不同類型的傳感器，結(jié)合傾角模塊和超聲波技術(shù)，能夠?qū)崟r感知微觀數(shù)據(jù)信息，及時進(jìn)行數(shù)據(jù)信息規(guī)范格式的轉(zhuǎn)化，形成機(jī)器人智能化感知系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在不確定動態(tài)和環(huán)境下的工作自主性，做出靈活的行為響應(yīng)。由此可見，傳感器技術(shù)在電氣自動化系統(tǒng)智能化中的應(yīng)用，能夠在最短時間內(nèi)獲得最豐富的數(shù)據(jù)信息，同時可以對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行全面檢測，甄別異常內(nèi)容，消除電氣自動化系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過程中存在的漏洞，提升系統(tǒng)的自動化控制水平。與此同時，磁性位置傳感器、存在傳感器、收拾傳感器、力矩傳感器、環(huán)境傳感器和電源管理傳感器等關(guān)鍵傳感器技術(shù)在機(jī)器人智能化中的應(yīng)用，能夠幫助機(jī)器人擁有全新的控制和通信功能，可以快速實(shí)施自動化系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)測，進(jìn)而將監(jiān)測數(shù)據(jù)信息回傳至系統(tǒng)調(diào)度中心，經(jīng)由人工進(jìn)行分析、判斷和調(diào)整，有效提升機(jī)器人在系統(tǒng)智能化過程中的實(shí)用性[7]。

4.4 傳感器技術(shù)在電氣設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)智能化中的應(yīng)用

4.4.1 智能化傳輸數(shù)據(jù)信號

在電氣設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)中，需要通過傳感器技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)信號的智能化傳輸。在進(jìn)行電信號、聲音電信號、圖像信號等數(shù)字化信號的傳輸過程中，數(shù)據(jù)信號傳輸網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)均安裝傳感器，以此進(jìn)行數(shù)據(jù)信號精準(zhǔn)、可靠的快速傳輸，同時以此為基礎(chǔ)，進(jìn)行傳感器內(nèi)部設(shè)置，提升數(shù)據(jù)信號在智能化傳輸過程中的有效性輸入、輸出。尤其是在電氣自動化系統(tǒng)智能化中，通過傳感器技術(shù)的應(yīng)用能夠快速實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信號的采集、梳理、核對、識別、分析、判斷和決策等操作，在最大程度上提升設(shè)備在監(jiān)測過程中的智能化程度，同時，以智能化系統(tǒng)為基準(zhǔn)，發(fā)揮出傳感器技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢[8]。

4.4.2 精準(zhǔn)化顯示數(shù)據(jù)信息

在數(shù)據(jù)信息顯示環(huán)節(jié)，傳感器技術(shù)的應(yīng)用能夠?yàn)槿斯ぬ峁└涌煽康臄?shù)據(jù)信息參考[9]。在此環(huán)節(jié)中，傳感器技術(shù)主要應(yīng)用在DPL工業(yè)級高精度報(bào)警溫濕度顯示屏、液晶顯示器中，能夠通過霍尼韋爾傳感器和半導(dǎo)體技術(shù)對溫濕度進(jìn)行科學(xué)校準(zhǔn)，直接在屏體上進(jìn)行準(zhǔn)確顯示，對電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行指令、警報(bào)信息、維護(hù)部件等進(jìn)行科學(xué)操作，確保電氣自動化系統(tǒng)安全運(yùn)行[10]。

4.4.3 高精度獲取數(shù)據(jù)信息

攝像監(jiān)控是電氣自動化監(jiān)測系統(tǒng)的基礎(chǔ)功能之一，屬于系統(tǒng)前置內(nèi)容，通過傳感器技術(shù)的應(yīng)用能夠獲取更加豐富的數(shù)據(jù)信息，充分發(fā)揮出攝像監(jiān)控的實(shí)際作用[11]。現(xiàn)階段，將傳感器技術(shù)在攝像監(jiān)控過程中應(yīng)用，主要基于圖像和視頻的方式進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，進(jìn)而獲取電氣自動化系統(tǒng)的整體運(yùn)行信息，便于人工進(jìn)行準(zhǔn)確的分析和判斷，能夠?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)的客戶端口監(jiān)控、遠(yuǎn)程服務(wù)監(jiān)控（端口監(jiān)測、語義監(jiān)測、結(jié)構(gòu)體監(jiān)測）、死機(jī)檢測，便于服務(wù)遷移或降級，對監(jiān)測有效性負(fù)責(zé)，確保電氣系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。在此環(huán)節(jié)，系統(tǒng)可以通過預(yù)置方式靈活滿足智能化需求。

4.4.4 自動化控制設(shè)備裝置

將傳感器技術(shù)應(yīng)用在電氣自動化系統(tǒng)智能化控制過程中，是目前針對電氣設(shè)備進(jìn)行運(yùn)維最合理、最常見、最科學(xué)的操作方式。在傳感器技術(shù)實(shí)際應(yīng)用過程中，傳感器能夠?qū)崟r獲取關(guān)于電氣設(shè)備的全部管理、維護(hù)數(shù)據(jù)信息，可以針對相應(yīng)數(shù)據(jù)，將自身作為轉(zhuǎn)換字體進(jìn)行自動化轉(zhuǎn)發(fā)，對接自動化控制中心，經(jīng)由電氣自動化系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的狀態(tài)分析和判斷，進(jìn)而采取相應(yīng)系統(tǒng)裝置的驅(qū)動，最終通過設(shè)備裝置的操作實(shí)現(xiàn)電氣自動化系統(tǒng)的控制、管理，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的根本目的，增加傳感器技術(shù)的附加值，滿足系統(tǒng)更加高級的智能化需求[12]。

5 結(jié)論

傳感器技術(shù)的日臻成熟，促使其在電氣自動化系統(tǒng)智能化中的應(yīng)用得到多元化發(fā)展，不僅能夠有效減輕人工操作壓力，同時能夠?yàn)樾畔⒓夹g(shù)的高速發(fā)展夯實(shí)基礎(chǔ)?，F(xiàn)階段，智能化已經(jīng)成為電氣自動化系統(tǒng)的主要發(fā)展趨勢，傳感器技術(shù)作為快速獲取數(shù)據(jù)信息的關(guān)鍵渠道，成為電氣自動化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動化、一體化控制的基本保障，將傳感器技術(shù)應(yīng)用在電氣自動化系統(tǒng)智能化過程中，能夠顯著強(qiáng)化系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)健程度，快速提升生產(chǎn)效能，從而大幅度提升電氣自動化系統(tǒng)控制水準(zhǔn)。