吳驄羽

（長沙理工大學(xué)，湖南 長沙 410114）

電，看不見，摸不著，但卻蘊(yùn)藏了無窮的力量，讓無數(shù)科學(xué)家、學(xué)者為它深深著迷。現(xiàn)在，電力系統(tǒng)遍布世界每一個(gè)角落，讓我們不得不感嘆電的發(fā)展如此之迅猛。在結(jié)束4 大節(jié)電氣工程導(dǎo)論課之后，筆者對(duì)電的興趣被大大加深了，下面淺談筆者對(duì)弱電、強(qiáng)電、計(jì)算機(jī)、絕緣、特高壓的認(rèn)識(shí)。

1 弱電

弱電是一種信號(hào)電，指的是直流電路或音頻、視頻線路、網(wǎng)絡(luò)線路、電話線路，其交流電壓值一般在36V 以內(nèi)，直流電壓值一般在24V 以內(nèi)。

弱電的處理對(duì)象主要是信息，即信息的傳送和控制，其特點(diǎn)是電壓低、電流小、功率小、頻率高，主要考慮的是信息傳送的效果問題，如信息傳送的保真度、速度、廣度、可靠性。

弱電因電壓低，所以在日常生活中我們使用它時(shí)會(huì)更安全，更放心。[1]弱電系統(tǒng)主要針對(duì)的是建筑物，包括大廈、小區(qū)、機(jī)場、碼頭、鐵路、高速公路等，如家用電器中的電話、電腦、電視機(jī)的信號(hào)輸入（有線電視線路）、音響設(shè)備（輸出端線路）等家用電器均為弱電電氣設(shè)備。除此之外，弱電還可用于智能消防工程、擴(kuò)聲與音響工程（如建筑物中的背景音樂）、綜合布線工程（主要用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)）等。[2]常見的弱電系統(tǒng)包括：閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、防盜報(bào)警系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、電子巡更系統(tǒng)、停車場管理系統(tǒng)、可視對(duì)講系統(tǒng)、家庭智能化系統(tǒng)及安防系統(tǒng)、背景音樂系統(tǒng)、LED 顯示系統(tǒng)、等離子拼接屏系統(tǒng)、DLP 大屏系統(tǒng)、三表抄送系統(tǒng)、樓宇自控系統(tǒng)、防雷與接地系統(tǒng)、尋呼對(duì)講及專業(yè)對(duì)講系統(tǒng)、弱電管道系統(tǒng)、UPS 不間斷電源系統(tǒng)、機(jī)房系統(tǒng)、綜合布線系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)系統(tǒng)、物業(yè)管理系統(tǒng)、多功能會(huì)議室系統(tǒng)、有線電視系統(tǒng)、衛(wèi)星電視系統(tǒng)、衛(wèi)星通訊系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、電話通訊系統(tǒng)、酒店管理系統(tǒng)、視頻點(diǎn)播系統(tǒng)等，可見弱電對(duì)于我們的日常生活而言，是不可或缺的。

隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)飛速的發(fā)展，弱電的重要性逐漸被放大，且由于弱電與強(qiáng)電相比，操作安全指數(shù)較高，因此與弱電相關(guān)的行業(yè)，在現(xiàn)在的社會(huì)中發(fā)展勢頭很猛。隨著弱電地位升高，國家也投入了更多的時(shí)間與精力在弱電上，相信在不久的將來，我國在弱電上會(huì)取得更大的突破，為全人類帶來福音。

2 強(qiáng)電

人們一般把電壓在36V 以上的電稱為強(qiáng)電，但又不完全這樣分，因?yàn)閺母拍钌现v，強(qiáng)電與弱電是相對(duì)的概念，主要區(qū)別是用途的不同，而不能單純地以電壓大小來界定兩者關(guān)系。強(qiáng)電主要處理對(duì)象為能源，即電力，其特點(diǎn)是電壓高、電流大、功率大、頻率低，主要考慮的問題是減少損耗、提高效率。一個(gè)令我詫異的事實(shí)是：大部分強(qiáng)電屬于低壓。因?yàn)?kV 以下的電壓稱為低壓，1kV 以上的電壓稱為高壓。而低壓又不都是強(qiáng)電，還有之前提到的弱電，并且弱電全都屬于低壓。

強(qiáng)電一般是指電力系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等供配電系統(tǒng),包括空調(diào)線、照明線、插座線、動(dòng)力線、高壓線之類的，因此大部分電器都與強(qiáng)電緊密相關(guān)，如照明用具、電熱水器、電視機(jī)、空調(diào)、取暖器、冰箱、音響設(shè)備等用電器均為強(qiáng)電電氣設(shè)備。因?yàn)閺?qiáng)電是所有電器的動(dòng)力來源，所以不用懷疑，任何電器都離不開強(qiáng)電,比如LED 顯示系統(tǒng)，雖然需要使用弱電——網(wǎng)絡(luò)信號(hào)線，但絕對(duì)離不開強(qiáng)電——電源線。所以，盡管弱電正以飛快的速度向前邁進(jìn)，但“強(qiáng)大”的強(qiáng)電依然如以前一樣，占據(jù)著電的“半壁江山”，不容小覷。正是因?yàn)樵谌粘Ｉ钪形覀兂：蛷?qiáng)電打交道，而且使用強(qiáng)電的電壓較高，所以，我們?cè)谑褂脧?qiáng)電時(shí)，一定要按照正確的步驟操作，將安全牢記于心，切不可大意疏忽。

3 計(jì)算機(jī)

在二十世紀(jì)，計(jì)算機(jī)誕生了，在世人的努力下，計(jì)算機(jī)獲得了迅猛的發(fā)展，使之普及到生活中的各個(gè)領(lǐng)域，也包括電氣工程及其自動(dòng)化，要著重突出自動(dòng)化與計(jì)算機(jī)的關(guān)系，因?yàn)橛辛擞?jì)算機(jī)，自動(dòng)化才有了更好的發(fā)展；因?yàn)樽詣?dòng)化技術(shù)的先進(jìn)，電才更好地造福了人民，可謂環(huán)環(huán)相扣，每一環(huán)都不可或缺，因此自動(dòng)化與計(jì)算機(jī)的關(guān)系是融會(huì)貫通，相輔相成的。

通過計(jì)算機(jī)，我們可以設(shè)計(jì)各種各樣的程序，使機(jī)器與相關(guān)設(shè)備按照制定程序有條不紊地運(yùn)行。當(dāng)它們開始自動(dòng)工作時(shí)，我們就可以省掉大量的時(shí)間與精力，安心地將一些枯燥的工作交給機(jī)器完成。其次，由于機(jī)器是按照程序運(yùn)行的，所以在程序正確的情況下，機(jī)器可以近乎完美地將事情完成，這大大便利了我們的生活。

再舉一些計(jì)算機(jī)對(duì)電氣工程及其自動(dòng)化的幾大作用。如電氣故障診斷，眾所周知，隨著時(shí)間的推移，電器難免會(huì)發(fā)生故障，常見的電氣工程故障包括一些電氣工程系統(tǒng)的設(shè)備故障和系統(tǒng)故障。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠?qū)收线M(jìn)行相應(yīng)的診斷，進(jìn)行故障排查，然后制定相應(yīng)的維修方案，提升設(shè)備的運(yùn)行效率。還有高度集中監(jiān)控，電力系統(tǒng)由許多個(gè)分支組成，要想對(duì)它們進(jìn)行統(tǒng)一的管理和監(jiān)控，對(duì)于電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)來說是一件很困難的工作，然而，計(jì)算機(jī)能高效地解決這個(gè)問題。其他作用還包括電氣控制、優(yōu)化設(shè)計(jì)、現(xiàn)場總線監(jiān)控等。雖然計(jì)算機(jī)是一把雙刃劍，但只要我們好好地利用它，就一定可以使之與電力系統(tǒng)更好地交融，相互促進(jìn)，相輔相成。

4 絕緣

假如沒有絕緣技術(shù)，那么成千上萬的電線、戶外的電氣設(shè)備，不可能經(jīng)受得住風(fēng)吹雨打，這也會(huì)對(duì)我們用電造成極大的不便。此外，這也不方便電氣工人對(duì)出故障的電氣設(shè)備進(jìn)行維修，因?yàn)檫@實(shí)在是很危險(xiǎn)，由此可見，絕緣技術(shù)對(duì)于電力系統(tǒng)有多么重要。什么是絕緣？絕緣指使用不導(dǎo)電的物質(zhì)將帶電體隔離或包裹起來，以對(duì)觸電起保護(hù)作用的一種安全措施。高超的絕緣技術(shù)不僅有利于電器的正常運(yùn)行，延長電氣設(shè)備的使用壽命，還有利于電氣工人對(duì)故障設(shè)備進(jìn)行維修。絕緣通?？煞譃闅怏w絕緣、液體絕緣和固體絕緣三類。目前，固體絕緣是最常用的絕緣技術(shù)。[3]常用的氣體絕緣材料有空氣、氮?dú)狻⒘虻?。液體絕緣材料主要有礦物絕緣有、合成絕緣油（硅油、十二烷基苯、聚異丁烯、異丙基聯(lián)苯、二芳基乙烷等）兩類。固體絕緣材料可分為有機(jī)、無機(jī)兩類。有機(jī)固體絕緣材料包括絕緣漆、絕緣膠、絕緣紙、絕緣纖維制品、塑料、橡膠、漆布漆管及絕緣浸漬纖維制品、電工用薄膜、復(fù)合制品和黏帶、電工用層壓制品等。無機(jī)固體絕緣材料主要有云母、玻璃、陶瓷及其制品。相比之下，固體絕緣材料品種多樣，也最為重要?，F(xiàn)在，我國十分重視絕緣技術(shù)，投入了大量的時(shí)間和精力在其中，而且，一些高校十分精通絕緣，如西安交通大學(xué)等。我們相信，青少年可以充分掌握絕緣技術(shù)，為世界創(chuàng)造更多有價(jià)值的絕緣知識(shí)。

5 特高壓

相信大家都可能對(duì)“特高壓”有所耳聞。在我國，特高壓是指±800kV 及以上的直流電和1000kV 及以上交流電的電壓等級(jí)。看到這么大的數(shù)字，我們可能會(huì)產(chǎn)生疑問，“特高壓有什么用”，現(xiàn)在最實(shí)用的便是特高壓輸電技術(shù)。中國第六次人口普查顯示，93.43%的人生活在胡煥庸線（一條貫穿中國版圖的假想線段，用以說明中國人口分布區(qū)域差異）以東地區(qū)，這里長期依賴煤炭為主的火力發(fā)電，這同時(shí)也給中國帶來嚴(yán)峻的環(huán)境問題，大部分都市上空都被霧霾覆蓋[4]。那么，有沒有可能不燒煤炭，換用更清潔的能源呢？當(dāng)然可以。但是，高效清潔能源如太陽能、風(fēng)能、水能等均分布在西部偏遠(yuǎn)地區(qū)，要想把西部這些清潔能源輸送到中東部地區(qū)，需要跨越2000 多公里以上的距離，而要解決這么遠(yuǎn)距離的能源輸送，就不得不提到一項(xiàng)全世界只有中國全面掌握并且開始大規(guī)模工程應(yīng)用的技術(shù)——特高壓輸電技術(shù)。

輸電電壓一般分為高壓、超高壓和特高壓。其中，特高壓適合長距離輸電，因此，成為世界各國展開激烈競爭的新領(lǐng)域。

我國除了在特高壓輸電技術(shù)上處于世界領(lǐng)先的地位，還擁有世界上最先進(jìn)的特高壓輸電設(shè)備，如換流閥、換流變壓器。而且其他特高壓輸電設(shè)備，如平波電抗器、直流濾波器和避雷器，也都具備了很強(qiáng)的國際競爭力。

現(xiàn)在，世界上的許多國家在特高壓技術(shù)上都在參考中國標(biāo)準(zhǔn)，我國也一直在大力研究特高壓技術(shù)，滿足人們對(duì)能源的需求，盡可能實(shí)現(xiàn)能源供需平衡，交上一份令世人滿意的答卷。

6 優(yōu)化電氣工程及其自動(dòng)化體系的思考

6.1 提升管理人員的自動(dòng)化認(rèn)知

信息化技術(shù)不僅改變著電氣行業(yè)，對(duì)于人類社會(huì)的發(fā)展也具有深遠(yuǎn)性影響，從目前的發(fā)展來看是人類社會(huì)發(fā)展的必然趨勢，因此需注重提升管理人員的信息化認(rèn)知，確保技術(shù)人員對(duì)于自動(dòng)化技術(shù)有足夠的認(rèn)識(shí)并能夠靈活運(yùn)用。一方面，相關(guān)企業(yè)應(yīng)定期組織技術(shù)人員進(jìn)行自動(dòng)化技術(shù)培訓(xùn)，針對(duì)電氣工程自動(dòng)化技能進(jìn)行深入學(xué)習(xí)，與實(shí)踐相結(jié)合，分析針對(duì)可能發(fā)生的突發(fā)性問題進(jìn)行合理推斷，運(yùn)用技術(shù)靈活應(yīng)對(duì)，以此提高管理效率。另一方面，為了有效地節(jié)約教育實(shí)踐成本，應(yīng)充分利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)打破時(shí)間與空間限制，通過視頻、公眾號(hào)等方式進(jìn)行碎片化時(shí)間學(xué)習(xí)，不僅可以節(jié)約時(shí)間，也能針對(duì)主要問題進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)討論，打破空間學(xué)習(xí)障礙。

6.2 創(chuàng)新可視化電氣網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)

從電氣工程自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分布來看，網(wǎng)絡(luò)信息分類包含局域網(wǎng)信息、廣域網(wǎng)信息和城域網(wǎng)信息等；按網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可分為星型網(wǎng)絡(luò)、樹型網(wǎng)絡(luò)、總線型網(wǎng)絡(luò)、環(huán)型網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)等，未來社會(huì)以及人們對(duì)于網(wǎng)絡(luò)信息的需求更加多樣化，但是數(shù)量龐雜，單獨(dú)依靠傳統(tǒng)的信息技術(shù)進(jìn)行分類，難以滿足社會(huì)發(fā)展需求，因此需從智能化角度滿足各類需求屬性。創(chuàng)新電氣工程可視化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)分類科技，可以在信息處理的基礎(chǔ)上將決策機(jī)制模型化，并直接指揮執(zhí)行單元，當(dāng)執(zhí)行單元接受命令后則可自動(dòng)執(zhí)行，降低了人工決策難度，可視化網(wǎng)絡(luò)信息分類技術(shù)可以將龐大且復(fù)雜的信息模型進(jìn)行人工智能深度學(xué)習(xí)，傳統(tǒng)分類的基礎(chǔ)上進(jìn)行最佳供需匹配調(diào)度，而且可視化網(wǎng)絡(luò)信息分類技術(shù)可以將分類過程通過數(shù)字化大數(shù)模型進(jìn)行展示，讓相關(guān)人員能夠通過手動(dòng)調(diào)整進(jìn)一步優(yōu)化，以符合差異化的特點(diǎn)要求。

6.3 推動(dòng)自動(dòng)化技術(shù)監(jiān)管方式改革

自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用對(duì)于全社會(huì)行業(yè)都具有推動(dòng)性，作用其未來必然朝著集成化、統(tǒng)一化方向發(fā)展，因此需建立以國家為主導(dǎo)的信息主體行為監(jiān)督體系。一方面，要根據(jù)電氣工程質(zhì)量安全監(jiān)督機(jī)構(gòu)管理方式進(jìn)行技術(shù)規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)化要求，同時(shí)定期進(jìn)行質(zhì)量及安全抽查檢查，落實(shí)設(shè)計(jì)、勘查等各方責(zé)任主體行為，并將強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行情況進(jìn)行信息錄入；另一方面，要將系統(tǒng)軟件編號(hào)與國家的現(xiàn)行法律法規(guī)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行程序?qū)彶?，通過分類統(tǒng)計(jì)以及計(jì)算分析獲得更加詳盡的資料，并建立相應(yīng)的備案監(jiān)督制度。應(yīng)該由相關(guān)建設(shè)主管部門牽頭，改變傳統(tǒng)工作方式，利用自動(dòng)化監(jiān)督體系以及相應(yīng)的信息資源建立健全數(shù)字化監(jiān)測系統(tǒng)，確保各裁主體行為在監(jiān)管范圍內(nèi)。要對(duì)內(nèi)部監(jiān)督機(jī)構(gòu)進(jìn)行自動(dòng)化工程體系規(guī)范化、科學(xué)化工作內(nèi)容監(jiān)督，由上至下設(shè)立專人負(fù)責(zé)區(qū)域。

6.4 搭建電氣工程智能化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)

電氣工程本來涉及內(nèi)容較多，隨著當(dāng)前綠色技術(shù)以及智能化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，還需針對(duì)行業(yè)發(fā)展趨勢進(jìn)行項(xiàng)目管理優(yōu)化，因此建議搭建智能化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、根據(jù)不同的電氣工程內(nèi)容、需求選擇相應(yīng)的管理模式[5]。搭建智能化管理平臺(tái)及系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮多種元素的融合，既要對(duì)現(xiàn)場進(jìn)行整體監(jiān)控，也要對(duì)技術(shù)部位以及隱蔽工程節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)化監(jiān)控，要保證電氣工程的整體性，也可以根據(jù)不同建設(shè)節(jié)點(diǎn)建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)編碼，并全程錄音錄像，以確保后期對(duì)電氣工程質(zhì)量審查時(shí)能夠作為重要依據(jù)，同時(shí)智能化管理平臺(tái)也能為建筑行業(yè)的后續(xù)發(fā)展提供有益的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。電氣工程領(lǐng)域的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)信息分類技術(shù)雖然已經(jīng)較為普及，但是隨著當(dāng)前文本信息的多樣化發(fā)展，自動(dòng)分類技術(shù)還應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化，尤其對(duì)于分類對(duì)象的識(shí)別方面需進(jìn)一步深化。自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)信息分類技術(shù)通常以檢索瀏覽以及關(guān)鍵詞為主要特征，強(qiáng)調(diào)族性信息的歸類模塊功能，應(yīng)盡可能地將大數(shù)據(jù)和云計(jì)算等相關(guān)技術(shù)應(yīng)用在自動(dòng)化信息分類領(lǐng)域。

無論是過去，還是現(xiàn)在，自從電被富蘭克林“發(fā)現(xiàn)”之后，人們的生活都與電息息相關(guān)，雖然我們無法預(yù)知未來，但我們可以確定的是，在未來的幾十年，甚至幾百年，電仍然會(huì)是我們離不開的東西，所以，我們有必要更深入地去研究電，讓它變得更清潔、更高效。