电气工程与互联网融合发展分析

[摘 要]电气工程与人们的生活、生产息息相关，与互联网之间的融合发展提高了电气工程设计质量，能够检测系统故障、减轻工作繁杂性，互联网为电气工程的发展提供了技术支持，开辟出电气工程领域发展的新局面。本文针对互联网控制系统相关技术做出介绍，探讨电气工程与互联网的融合发展方式。

[关键词]电气工程;互联网;融合发展

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2019.20.072

[中图分类号]F272.92 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2019）20-0-02

0     引 言

电气工程属于社会体制的组成部分，具有实践性、综合性特征，与人们生活、生产各个领域都有密切联系。在计算机技术、通信技术以及微电子技术发展下，电气工程系统从单一到复杂，与互联网之间的联系也愈加紧密，在大型网络控制系统中，能够实现各个子系统之间的协调运行。

1     互联网控制系统

互联网控制系统将各类控制器、传感器、执行器集合起来，通过网络进行信息交换，是一种网络化、分布式的控制系统，让处于不同区域中的用户可以享受到资源的协调和共享。互联网控制系统属于计算机控制系统的高级层次，在节点网络上，将控制器、传感器、执行器连接起來，不再是传统意义的点对点连线模式，该种模式具有重量少、费用低、维护便利、安装简单、诊断性强、灵活可靠的优势。

常见的控制结构有两种类型。①径直结构：在径直结构中，控制器、传感器、执行器之间通过一条网络通道连接，构建成闭环反馈控制系统，在网络上，还有其他节点与控制环，如直流电机速度控制。②分层结构：在分层结构中，在输入测量数据后，即可计算出控制信号，将信号发送至远程控制系统，根据信号执行系统任务，利用传感器测量数据为控制器传递数据，具有代表性的应用有汽车控制系统、遥控操作系统、航天器。

互联网控制系统具有以下几个特点。①节点智能化。智能化节点利用网络能够满足功能协调、信息传输的效果，各个节点之间构建出互联网控制系统。②结构网络化。互联网控制系统具有特殊之处，在网络体系结构上也有所体现，该种结构支持星型、总线型、树行拓扑结构，与传统结构相比，稳定性更高。③控制现场化。在网络化结构中，能够将中央控制器任务放置在智能化现场设备中，分散危险因素，提高系统运行的安全性。④系统开放化。对于互联网控制系统的开发，需要遵循特定标准，系统是开放性的，不同的厂商可以根据标准开发出适宜的产品，产品之间可以相互集成。

2     互联网控制系统的特征分析

在数字技术诞生之前，电气工程控制都是采用模拟电路、机械电路的方式开展，控制信号、传感信号之间是物理耦合，传感、控制具有一体化的特征，处于相同的物理位置。数字技术的应用，在控制、传感之间做出了明确划分，数字计算、模数转换所需时间大大减小，解决了电气工程运行中的诸多问题。总体来看，互联网控制系统有以下几个特点。第一，丧失定常性。在互联网控制系统中，数据到达时刻不再有规律可以遵循，也不能使用原有的采样时间进行处理。第二，丧失完整性。在数据传输环节中，可能会出现数据出错、数据丢失问题，数据完整性也受到影响。第三，丧失因果性。网络传输时间是不确定的，数据到达次序也不再遵循原有的因果关系。第四，丧失确定性。由于数据到达是随机性的，控制系统也是随机性的。

互联网在电气工程中的应用需要应用以下几种技术。

①智能判断故障技术。电气工程处于复杂的环境中，在操作时，受多种因素的影响发生故障，通过智能判断故障技术应用可以便利地检测到系统故障，调整运行状态，改变电流输送渠道，让故障判断更加精准。②专家系统与遗传算法。在电气工程的各个系统中，可以划分为不同的系统，配合遗传算法的应用，可以模拟问题分析过程，采用相应方式解决。③人工网络智能控制。人工网络智能控制也是电气工程在未来阶段发展的一个重要方向。目前，在电气工程的管理、操作环节中，已经开始推行人工智能技术，通过该种技术，能够及时分析故障，找出故障的处理方式，控制系统运行状态。

3     电气工程与互联网的融合发展

3.1   设计方案

在登录系统后，连接服务器，再连接互联网，根据预先设定好的程序构建模块，在自动化环节设置模块中，利用控制模块进行控制，在发生问题时，会发生预警信号，保证电力系统安全运行。

3.2   硬件系统设计

在硬件系统中，由计算机硬件、测控功能硬件组成，对于计算机硬件，可以按照要求选择工控机与台式机，根据数据输入接口，检测到电气工程在运行中产生的信号，将信号放大后调整格式。在各个接口连接上，各个线路都有适合的名称，为了顺利采集数据，可以设置数据采集卡，将采集卡插入卡槽后，自动读取数据，建立连接。采用该种方式，能够保障数据在传输过程中的稳定性。在连接线路上，有多个端口，也是影响工程控制质量的一个主要环节。连接方式有两种，可以应用通信协议直接将设备连接起来，在发生问题后，及时处理，满足自动操作要求;也可以将控制模块、使用仪器之间相连，构建出虚拟化的操作系统。在总线设计上，可以采用两种方式：第一种是将VXI作为总线，这类总线是开放性的，能够满足数据的稳定、高效传输需求，特别适合应用在数据高频传输中;第二种是CAN现场总线，这种类型是应用串行局域网将总线连接起来，应用于多个控制器连接上。

3.3   软件系统设计

在软件系统设计上，需要应用工具搭建开发平台，为后续软件使用奠定基础，在平台上，可以进行图形化设计，在编程语言选择完毕后，创建出相应的开发环境。在这个特殊的开发环境下，各个硬件功能均可顺利实现，通过软件设置优化管理内容，能够帮助操作人员了解各个设备的运行状态，在获取数据后，逐一分析。对于软件模块，应用多个编程思想，将工程情况录入后，由系统对数据进行细化、分析、拆分，放置到相应模块，对于复杂模块，根据要求分级、设置子模块，逐级分解程序，满足自动化操作要求。在软件设计上，还要应用CAD绘制工程图形，如果后期需要修改，用快捷命令执行操作即可。

3.4   子系统设计

为了确保系统运行的稳定性和安全性，需要设置相应的微机保护系统，系统设置需要采用专门线路来连接，提供相应的保护功能，合理安排接口和微处理器。在主系统设计上，将数据设置在存储器之中进行详细分析，看能否满足电气工程运行要求。在模拟采集设计上，采用A/D进行连接，将信息转化为数字量，在通道中，设置好地址，输出信号后，MPX会自动选择通道;设置开关量输出系统通过系统电回路进行，为了解决外部信息干扰，在运行环节中，需要应用到电耦合设备。在软件程序上，包括“故障处理程序”“中断程序”“主程序”3类，对于程序使用，都有专业化的编写程序。对于主程序，操作需要涵盖“全面检查”“初始化”等方面，系统可以读取开关状态变化，判断出开关量的变化情况，下达命令。中断程序是针对不同参数的处理，在下达任務后，终端会发出请求，系统会快速响应，执行请求。

3.5   监控系统设计

监控系统也是电气工程与互联网融合发展中需要重视的一个重点环节，即通过系统控制功能与需要监控的区域连接起来，系统由“主控中心”“前端网络”“区域监控”组成，前端设计在工程空间内进行，需要根据标准要求调整声音与图像，并根据实际情况对摄像头的焦距和光圈做出调整。监控系统能够提供从网络服务器到远程监控中心提供监控，同时，在监控系统的设计上，还要关注外部设备和硬盘，系统能够存储视频信息，并进行统计、分析。

4     互联网在电气工程应用中的作用

4.1   提高电气工程设计质量

电气工程设计需要应用多个领域、多个学科的知识、技能，设计难度较高，在互联网诞生前，通过传统设计方式来设计，由于缺乏科学的验证方式，成效并不理想。互联网具有强大功能，可以保障电气工程设计过程中各个步骤的精准性，提高工作效率，具有更高的实用价值。

4.2   检测系统故障

电气工程设计结构复杂，在设备运行出现故障后，检测难度高，花费时间长，如果应用人工来排除，效率低、时间长、精度低。通过互联网时代的各种新技术，能够及时检测出系统的故障，减轻了工作人员压力，也让检测活动更加简单，提高维修精度，提高故障处理效率。

4.3   减轻工作繁杂性

电子工程系统程序复杂，在运行过程中，系统负担重，也经常会产生各种差错。应用互联网技术，可以解决人为操作带来的失误，保证操作环节的准确性，对于电气工程的发展具有重要意义。

5     结 语

互联网技术是现代科技发展的成果，对于社会经济发展具有重要影响，在多个领域、行业中都有广泛应用。电气工程与互联网融合发展，提高了电气工程控制精度、工作效率，电气工程与互联网技术融合在机床PLC的电气自动化控制、立体仓库的PLC电气控制以及发电企业分散管理系统的应用中，具有较好的发展前景。在互联网支持下，让电气工程有无限的可能，在人工智能的发展与科技进步下，电气工程将会全面实现网络化、智能化。

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