电气工程及其自动化发展史(6篇)

电气工程及其自动化发展史篇1

关键词:低碳经济;电气自动化;研究

为了解决资源枯竭、生态系统遭到破坏的问题，我们必须要实行低碳经济政策。电气自动化是当今广泛应用的一项技术，本研究介绍了低碳经济下电气自动化的发展背景和重要意义，指出我国电气自动化的发展现状以及未来电气自动化的发展方向。

1低碳经济下电气自动化的重要性

1.1低碳电气自动化发展背景

电气自动化是电气信息领域的一门新兴专业，尽管这个专业已有近70年的发展历史，但相对于人类漫长的工业史依然短暂，其专业面宽、适用性广，因此焕发着勃勃生机，广泛应用于工业、农业、第三产业以及国防等领域，在国民经济发展中起着越来越重要的作用。工业电气自动化运用全集成自动化技术等工业电气自动控制技术降低生产的成本费用，有效节约资源，以实现社会的经济发展、生态环境和谐发展，使现有的资源发挥出最大的价值。电气自动化的发展加快了人类进入大工业时代的步伐，实现了降低劳动量的目标。目前，电气自动化理论已比较完善，且普遍用于工业生产中，发挥了很大的作用，给人们的生产生活带来了便利。工业电气自动化专业主要培养具备电气工程系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验分析等基础知识和基本技能，能在电气工程及其相关领域从事研发、运行操作与管理工作的高级专业人才。

1.2低碳电气自动化发展意义

电气自动化与人们的生活有着密不可分的联系，在人们追求低碳经济发展的时代，发展电气自动化会产生很大的积极作用，低碳经济是我国未来经济发展的必然趋势，电气自动化是其中最重要的手段，电气自动化也将受到世人的高度重视。我国电气自动化发展在设备、技术水平、管理水平等方面仍落后于世界大国，要提高我国的电气自动化水平，实现自主研发、自主创新就变得非常重要，通过规范电气化标准，实现自主研发，意义重大。为了实现经济效益的最大化，必须吸取先进的经验和技术水平，以科学发展观为指导思想，注重以人为本，充分发挥劳动人民的积极性，不拘泥于条条框框的束缚，根据不同地区、不同特点、不同情况做出不同的决策，及时发现问题、解决问题，把我国的工业电气自动化产业打造成国际化一流产业，实现现代化、国际化和全球化发展。

1.3我国电气自动化发展现状

工业电气自动化是在自动化、数字化、智能化和信息化等各项技术相互融合的大背景下发展起来的，在电气自动化工程标准方面，windows平台的有效应用实现了电气自动化控制技术和计算机技术的紧密结合。这意味着IE6113使工业电气化厂商生产的产品编程接口更加标准化。电气自动化的发展与进步也体现了科学技术的进步，是现代化和工业化发展的重要标志。科技进步是电气化发展的必然选择，如OPC技术的出现以及windows平台的应用，大大降低了企业的生产成本，提高了信息的传输精度、实效性以及检测的准确性。我国的电气自动化产品主要以中低档产品为主，高档产品以外国企业为主导，展望未来，我国的电气化发展前景广阔，通过大量引进外国的高新技术设备和硬件设施，我国的工业电气化发展和应用不断优化，工业产值不断创新高，不仅节约了资源，还大大提高了电气设备的有效利用率，创造了社会效益和环境效益的双丰收，形成了以长三角、珠三角为主的工业电气化产业基地新局面。

2低碳经济下电气自动化研究

2.1电气自动化发展的问题

控制系统的问题。大多数电气化工厂中存在着许多问题，首先是设备老旧、操作不灵，比如:大多数发电厂经常会出现突发状况，如一些开关按钮在机器运行时间相对较长时，容易出现无法操作的状况，这样也就无法保证产品的正常生产及产品的质量。其次，公用系统操作不便的问题。在许多工厂中，公用系统是不纳入系统的，因此也就出现了分布位置分散、运行人员无法有效操作的弊端。随着企业的不断发展，传统的、老旧的机器设备也愈发不能适应未来企业生产和工作的要求，阻碍了我国电气自动化的发展和进步。目前，我国电气自动化设备仍无法紧跟时代潮流，依旧采用比较传统和老旧的中央信号光字牌，这种设备早已被大部分国家淘汰，没有办法实现人员、时间的最大效用化，难以实现信息的共享和同步，浪费了大量的人力、物力资源。

2.2电气自动化的发展策略

采用一个统一的、至少可以支持一个自动化项目的设计和使用平台，这样不仅可以降低设备的消耗和产品的使用成本，还可以提升设备的使用效率，这个平台必须满足一个重要的需求，就是开发平台和运行平台相互独立。依据项目的实际状况和客户的具体需要，将代码下载到自己硬件的PLC、嵌入式NT系统或WINDOWSCE系统中，通过计算机操作该系统。构建一个合理且有效的网络结构，这对工业电气自动化的重要意义不亚于一次工业革命，对于整个网络结构的实现，包括现场控制设备、计算机监督系统、企业管理系统之间的数据和信息交流是非常重要的。一方面是信息技术的横向发展，会渗透到自动化的设备、机器和系统中，还渗透到产品方面。另一方面是纵向发展，企业管理层可以利用因特网对现场设备及工作流程进行实时监督和控制。现代社会已进入到以网络为中心的信息时代，为工业电气自动化的发展提供了难得的发展机遇，工业电气自动化的发展离不开一系列的标准化程序接口，如window2000、OPC、ACTIVEX等一系列接口的应用，不仅节省了时间还降低了费用，提高了劳动效率，保证了各个程序之间的通信交流。电气自动化的发展还需要大量的高素质人才，高素质人才在当今社会中起着决定作用，随着电气自动化的不断发展，对操作人员的要求也越来越高，应加强操作人员的培训，加强对高素质人才的吸引。在电气自动化系统设计与安装前，让操作人员了解安装过程，通过专业培训，使员工了解最新科技和最新动态，以便能在突发故障和恶劣环境中完成维修和操作。

电气工程及其自动化发展史篇2

[关键词]电影美术；《满城尽带黄金甲》；《红楼梦》；琉璃

..美术与电影的关系密不可分，美术不仅为电影保证了形象的典型性和艺术性，而且在环境、道具、色彩、光影等应用方面为电影提供了依据。电影的映像，构图及含义深度，场景绘图设计，画面调度，气氛和色彩调和，镜头和场次的统一与灯光，都与美术休戚相关。电影美术在电影制作中的作用至关重要，是取决一部影片成败的关键性因素。.

一、电影美术的创新

何为电影美术？电影美术[1]就是一部电影在拍摄过程中为体现导演意图、根据剧情需要而设计制作的拍摄场景、拍摄现场气氛、效果的关乎视觉以及美术方面的工作。这里所说的电影美术已不单指电影的美术设计，它包括服装、化妆、道具、置景、灯光、烟火等，是构成一部影片强有力的支撑。

电影美术在一部电影中的位置仅次于编导演，可以说与摄影有着同等重要的地位，其重要性表现在其一，它决定和体现着整部影片的基调和风格；其二，它是实现导演创作意图、阐述编导艺术主张、塑造人物、展示空间、构建剧情的物质层面的载体。一部影片的优劣，从某种程度上讲，也体现了电影美术的优劣。而电影美术的优劣取决于这支队伍的专业水平和基本素养的优劣。[2]专业的团队和敬业精神是决定一部影片成败的关键因素。因为拍摄中，虽然每个剧组事先都制订有拍摄计划和进度安排及对各部门的详尽要求，但导演的艺术想法和现场的具体情况随时都有可能发生变化，所以应变能力对一位优秀的电影美术设计人员而言显得尤为重要。对电影美术师的要求是求其为“全才”而非“偏才”，即对专业知识的掌握和运用要全而系统，但对于艺术创作上的要求则应该力求独到而富于个性特色和艺术表现力。

电影美术最大难点和最关键的是敢于创新，做前无古人，后无来者的创新，又要符合背景时代和影片风格。众多的电影美术中，我比较关注有琉璃元素的影视类型。台湾电影《我的爱》有很多琉璃艺术品的道具，缤纷的色彩促使金马影后杨惠姗走上了琉璃艺术的道路；《海角七号》里演员佩戴的“勇士之珠”“泪痕之珠”“孔雀之珠”等琉璃珠是该剧一大亮点；张艺谋力作《满城尽带黄金甲》（以下简称《黄金甲》），以气势恢宏、金碧辉煌的琉璃皇宫为叙事空间展开父权秩序的矛盾；李少红执导《红楼梦》的通灵宝玉、胭脂盒、笔洗、扇坠等上千件道具都是琉璃制成。据了解，琉璃的历史非常悠久，早在商周年代古人就创造出晶莹剔透的琉璃精品。“色彩艳丽而不浮华，质地坚硬却有‘一个脆弱的心’”，是现代人对琉璃之美的赞叹。

二、电影美术的光、色和意境设计

《满城尽带黄金甲》改编自曹禺的《雷雨》，影射五代十国时期后唐的故事。因其电影美术“视觉上的灿烂至极和史诗之作”，被美国《时代》周刊评选为年度全球十大最佳电影，荣获第26届香港电影金像奖最佳美术设计，美国影视美术指导工会古装类影片最佳美术指导奖。《黄金甲》面世之前，就有媒体对剧中那个布满琉璃柱的美轮美奂的宫殿做了大篇幅描述，渲染宫殿的奢华之风，引得观众无比期待，甚至还有很多人是冲着这个耗费巨资搭建的琉璃宫殿而直奔影院的，而那个被皇后一次次拿起放下，最后终于摔开的碧绿琉璃碗，更让人对琉璃充满好奇。

《黄金甲》的美术设计耗费长达16个月时间。因为是讲后宫的故事，就要突出后宫这种雍容华贵和富丽堂皇。演员不能重复用一条走廊，每一次都要变化，走廊的宽窄、造型、色调每一次都不一样，希望带给观众呈现的概念就是——弄不清楚这个宫殿有多大。该剧使用的是暖色调的红金色调，再加了琉璃这个概念，就显得富丽堂皇。宫殿的柱子里都装了几百个灯泡，琉璃柱，非常透亮非常华丽。

《黄金甲》开始公映之后，一些观众主动了解琉璃，购买色彩缤纷的琉璃吊坠，把精美的琉璃摆件作为岁末礼品赠送给朋友。琉璃项链、琉璃戒指、琉璃花瓶……琉璃尽情地演绎着艳丽动人的梦幻般的色彩世界。琉璃的透光性造就的变幻、质地造就的晶莹、色彩造就的神秘，琉璃在玉器、水晶、钻石之后，开始在饰品市场占有一席之地。

同杏黄色、龙纹一样，琉璃亦属王族专用。“有色同寒冰，无物隔纤尘”是唐朝元稹《咏琉璃》的著名诗句。[3]自古琉璃就象征财富、地位、智慧和爱情，而《黄金甲》中外表灿烂的琉璃宫殿内却暗流涌动着种种危机，身穿华服的众人和绝望脆弱的内心，这一切矛盾深深融入精美剔透的琉璃。琉璃的色彩流动，光影变化，冰冷中时刻期待爆发的激情，让爱上琉璃的人欲罢不能。

三、电影美术的夸张处理

《黄金甲》影片中大将军和皇配有用黄金锻造的盔甲，豪华至极。影片最后，大将军率兵与其父王决战时，他和他的将士们都穿着黄金盔甲，皇宫也全用琉璃建成，这一切是否与唐朝史实相符？历史学家、服装学家及影片主创进行了相关考证，其结果是：影片有合理的成分，但在很多地方进行了夸大。

据史书记载，历史上确实有“黄金甲”一说。最早出现在《旧唐书》当中，第一个穿黄金甲的是李世民。他平定王世充叛乱后返回长安，身披黄金甲，后跟25名大将，铁骑万匹，前后部军乐鼓吹，十分威风。但没有相关史书记载有谁穿着黄金甲打仗。首都师范大学历史学教授说：“严格地说，黄金是不可以做盔甲的，因为它质地很软，做盔甲低挡不住刀枪的进攻。而且一个军队的士兵全穿着黄金盔甲，从实际上来讲也不大可能。”其他专家也都表示，历史上用黄金做盔甲的情况极少，不但因为造价昂贵，还因为它“不中用”，金子本身比较软，如果做成盔甲，经巨大撞击就会变形，甚至被利刃戳穿。因此黄金甲只能用来当做一种荣誉，想要刻画一个“金玉其外、败絮其中”的王朝，设计比较戏剧化。

用琉璃做皇宫，中国社会科学院历史研究所隋唐史专家说，琉璃的制作方法是隋唐时期从西域传过来的，当时内地还生产得很少，属于稀有产品。“整个皇宫都用琉璃打造，从理论上讲存在这种可能；但从实际来讲，还是有所夸大。”“而且历史上也没有史书记载有哪个皇帝全用琉璃打造过宫殿，一般都是土木结构，琉璃只是当做装饰之用，充其量只是用来盖房顶，也就是现在仍在使用的琉璃瓦。”《黄金甲》制片人张伟平说：“我们就是想让人们看到一个从来没有见过的唐朝盛世，还原历史上最奢华最华丽的皇帝和皇后。”

四、电影美术的艺术典型

《红楼梦》是我国古典文学四大名著之一，向世人全景式展示了康乾盛世时期，官宦贵胄之家，锦衣玉食、奢华富丽的贵族化生活。历时4年，总投资过亿，极尽奢华的新版《红楼梦》电视剧陆续在宁波、上海、杭州、青岛、广州等各地方台热播。不过很少有人知道，从“元妃省亲”场面中主要道具、场景摆件，到贾宝玉随身佩戴的“通灵宝玉”及香炉、花瓶、胭脂盒、笔筒、摆件、扇坠等上百件价值过百万的琉璃道具，全部由真正的琉璃制成。一件件精巧别致的琉璃配饰、摆件，穿越时光，将康乾盛世时皇亲贵胄生活的奢华风尚带到观众面前。根据资料来看，清代是中国琉璃艺术的一个巅峰期，清宫造办处的官制琉璃器盛行于宫廷，达官显贵无不喜好，民间也有大量制作。《红楼梦》小说原著，其实是忠实于历史的。

《红楼梦》中关于玻璃的称谓出现过几次，如刘姥姥进大观园一幕时，贾蓉管王熙凤借玻璃屏风。又如晴雯与宝玉拌嘴，晴雯提到跌了扇子，不算大不了的事，之前的玻璃缸、玛瑙碗不知弄坏多少。还有《琉璃世界白雪红梅脂粉香娃割腥啖膻》中，宝玉从玻璃窗向外观看等记载，可推断玻璃在清代是名贵的器物，既可观赏又实用，是皇亲国戚的珍贵收藏。

琉璃在中国的发展，由炼丹术士的八卦炉中走出了随侯珠，五色玉，蜻蜓眼，经越王勾践剑，唐代法门寺地宫的琉璃瓶、盘，宋代琉璃钵，玻璃围棋，明清故宫珍宝黄地套绿玻璃瓜形盒，黄地套红寿字盖豆，到养心殿和圆明园的玻璃窗户，玻璃镜，跨越几千年。

五、电影美术的琉璃道具

琉璃是什么？琉璃是玻璃吗？关于琉璃与玻璃的迷惑，成为很多人看完《黄金甲》《红楼梦》之后最多的疑问。琉璃其实是将精选原料以高温熔制成的水晶玻璃，在烧制过程中加入不同种类和分量的金属氧化物就能使琉璃呈现出不同的色彩。[4]虽然是玻璃的一种，但琉璃的价值远远高于普通玻璃，琉璃被称为玻璃中的XO。这是因为琉璃的制作工艺非常复杂，制作过程有很多不确定因素直接影响作品的好坏，导致一件精美的琉璃的成品率很低。

在琉璃的制作工艺中，从一件琉璃作品的构思开始，经过设计、雕塑模具、烧制、细修、打磨至完成，需经过四十多道精致繁琐的手工工序才能完成。每道工序都有各自不能确定的变化因素，导致最终作品的色彩无一雷同，因此在工艺过程中不仅需要反复实验，还和制作者的经验和操作有直接的关系。此外，琉璃仅烧制工序一项过程就要长达十几天，并且一只琉璃饰品的模具只能烧制一件作品，无法二次使用，因此琉璃饰品远比一般玻璃饰品的价值要高。在现代琉璃中，因为制造过程中混入的小小气泡被称为“琉璃的呼吸”，美丽的称呼也让琉璃在人们的心目中具有生命力。

琉璃是一种艺术，不仅因为琉璃饰品的制作工程完全是一件艺术品的创作过程，还因为琉璃本身的材质闪耀着艳丽贵气的光芒，成就了时尚的艺术气质，具有炫目的视觉冲击力。琉璃中含有一定比例的金属，因此琉璃拿在手里有分量感，并且呈现出金属的散射光泽，敲击时带有悦耳的金属声。琉璃饰品按照不同的设计分为不同的系列，小到吊坠、手链，大到麒麟、狮子、花瓶等摆件，设计主要以传统的复杂的图案为主，如果出自名家之手的作品，上万元一件的价格也难求。

传统的设计加上时尚的色彩感和光泽度，琉璃在这种传统与现代的艺术碰撞中脱颖而出，成为深受喜爱的时尚饰品。“这个世界上找不到完全相同的两件琉璃作品”，这个理由足以让琉璃的奢华自内而外变得名副其实。“琉璃是来自上苍的使者，她的瞬间凝聚成永恒，她经历岁月长河的洗礼，焕发着经久不衰的绚丽光彩。”

六、结语

美术的发展必定更大地促进电影艺术的发展。《黄金甲》《红楼梦》的电影美术艺术形态，是影片视觉形象造型的基础，以形、光、色等造型手段为影片设计出可供导演、摄影师讨论的蓝图。[5]电影美术必须符合影片整体造型要求，实现导演、美术与摄影三位一体的统一构思。随着电影艺术发展、电影观念变化和科技发展，电影美术也要在造型观念、创作思维和实践方面有新的变化和发展。

[参考文献]

[1][美]大卫·波德维尔，[美]汤普森.电影艺术：形式与风格[M].曾伟祯，译.北京：世界图书出版公司，2008.

[2]尹鸿.当代电影艺术导论[M].北京：高等教育出版社，2007.

[3]王敏.璆琳琅玕——玻璃器[M].上海：上海科技教育出版社，2006.

[4]田自秉.中国工艺美术史[M].长沙：湖南美术出版社，2004.

电气工程及其自动化发展史篇3

［关键词］世界遗产；铁路遗产；区域合作；专项保护

［中图分类号］G112［文献标志码］A［DOI］10.3969/j.issn.1009-3729.2012.04.010

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作为世界遗产的一个重要组成部分，铁路遗产保护近年来引起了学术界的广泛关注。虽然国外对其进行了一定的理论研究，但仍有许多不足之处。而在国内，目前的研究大多停留在技术层面，将其上升到世界遗产层面并从文化价值角度加以研究论述的并不多见。本文试图通过对世界铁路遗产发展历程及其价值特征的分析，给出其对我国铁路遗产保护工作的启示。

一、世界铁路遗产概述

1.世界遗产与铁路遗产的定义

1972年，联合国教科文组织在巴黎通过了《保护世界文化和自然遗产公约》（ConventionConcerningtheProtectionoftheWorldCulturalandNaturalHeritage，简称《世界遗产公约》），并成立了世界遗产委员会。此后虽经过多次补充修改，但此公约一直作为联合国教科文组织、世界遗产委员会50年来进行世界遗产保护与评估工作的操作指南和价值标准。《世界遗产公约》在“文化和自然遗产的定义”中将文物、建筑群、遗址列为世界文化遗产。［1］

作为文化遗产的重要分支，铁路遗产隶属于文化遗产中的工业遗产。在2003年国际工业遗产保护联合会（TICCIH）制定的《下塔吉尔》（TheNizhnyTagilCharterfortheIndustrialHeritage）中，对于工业遗产的概念给予了明确的定义：工业遗产包括工业文化的遗存，具有历史的、技术的、社会的、建筑的或科学的价值。这些“工业文化的遗存”包括建筑群与机器，车间，工场和工厂，矿山与处理及提炼遗址，货栈与仓库，能源产生、输送与使用的遗址，交通及所有其基础，以及用于有关工业社会活动（诸如居住、或教育）的遗址。［2］我们现在能看到的铁路遗产基本上都具有上述工业遗产的特征。而且，铁路是人类工业文明时代重要的交通设施，铁路工程构筑物、铁路文化环境、经典铁路线路等遗产完全符合工业遗产的基本属性。

然而，直至今日，学界尚未对铁路遗产进行充分的研究，甚至对于什么是铁路遗产还没有形成一个比较明确的定义。在笔者看来，铁路遗产除了要拥有文化遗产所必备的普遍价值之外，还应具有如下特点：第一，技术方面有独特的创新；第二，在铁路发展历史中扮演过重要角色；第三，对于当时某一区域的文化、建筑、规划、景观设计有过巨大影响；第四，其本身是铁路建筑中的优秀典范。

此外，必须注意的是铁路遗产并不单指铁路线或牵引火车（机车）本身，它还包括铁路沿线的车站、山峦、村镇、文化景观等，是一个更加宽泛的概念。这一点在世界遗产委员会对于近年来铁路遗产的审批中表现得越来越明显。总而言之，铁路遗产是指在铁路历史发展进程中有着重要地位，对于当时某一区域的文化、建筑、设计规划有着巨大影响且具有独特创新价值的铁路经典范例，具体包括铁路线、机车、沿线的车站、地理环境面貌、村镇城市和文化景观等。

2.铁路的发展历史及其成为世界遗产的历程

铁路作为人类文明进步的产物，对世界经济的发展做出了巨大贡献，也在很大程度上改变了我们的生活方式，成了人类社会的一个重要组成部分。纵观其发展历史，从牵引动力的角度来看，铁路的发展可以分为3个阶段。

电气工程及其自动化发展史篇4

【关键词】仪表自动化，设备故障，维护技术

一、前言

随着科技水平的不断提高，社会经济的快速发展，人们对电气自动化设备的要求也越来越高。现如今，电气自动化设备中还存在很多问题，急需解决，因此，我们要加强先进理论与先进技术的学习与应用，不断进行电气自动化设备管理系统设计的探讨，使电气自动化设备更加适用与可靠。

二、电气自动化设备管理系统的概念

1、信息系统

电气自动化设备管理系统能对信息进行有效的收集、整理以及分析，从而将数据信息传送给管理者，使管理者可以进行科学的决策。信息系统在设备管理属于信息集成性较高的系统，所涵盖的方面比较多，而且在各个环节中的联系也很强。

2、电气自动化技术

在电气信息的发展中，电气自动化技术起步较晚，是近几年兴起的一种技术。由于电气自动化技术能适应人们生活中的需要，使其得以快速的发展。到今天，该技术已经成熟，已经被各领域广泛应用。推动我国的社会生产力与社会经济的发展。

3、电气自动化设备

随着电气自动化技术的不断发展，自动化设备已经被各领域广泛应用。无论是飞机的研究还是开关的设计，都会应用电气自动化技术。

三、目前电气自动化设备管理系统在设计中存在的问题

1、系统在设计上不能做到管理的“与时俱进”

随着电气自动化技术的发展，并且为了满足应用上功能更强的需求，电气自动化设备的设计越来越向复杂化、大规模的方向发展，这就对系统的管理维护工作提出了挑战，如何实现系统对复杂的电气自动化设备的有效管理，这就要求系统在设计时一定要做到“未雨绸缪”，要能很好的融合大规模电气自动化设备的管理工作。然而，事实上很多设备管理系统的开发采用的原形技术，说的通俗一点就是一次性的系统开发，很难兼顾后续的需求，这就导致一旦有新的电气自动化设备的加入，系统在设计上很难做到管理的“与时俱进”。

2、系统在实施管理时往往会“捉襟见肘”

受系统在设计方面的限制，以及系统开发技术本身的限制，随着电气自动化设备的不断更新，系统数据库中的数据需要更新，而且新的数据如新增加的设备版本和设备生产厂商要导入系统的数据库，否则，系统很难对新增加的电气自动化设备实施有效的管理。

四、电气自动化设备管理系统的设计

1、设备控制与管理

本文的工艺设备主要分为三类，一类是只需要起停控制的设备，包括除尘器、皮带运输机、搅拌电机等。控制目的是保证正常顺序开停车，以及故障或非正常状况下的连锁停车。另一类是需要调速的设备，包括泵类、风机类、给料机等设备。控制目的是参与到液位、流量、压力等的闭环控制中，以保持运行工况的稳定性。第三类是自成系统的设备，比如破碎机、球磨机、陶瓷过滤机等。这类设备相对较为独立，其信息主要是用于监测，或加入少量的控制。对于前两类设备，与之相连的直接控制设备是变频器、软起动器、马达保护器等控制器。这些控制器接收PLC通过DP总线发出的指令，同时又将设备运行或故障信息反馈给PLC，并在上位机监控画面显示这些状态。上位机画面包含有丰富的信息，包括设备起停操作界面、运行状态信息、趋势曲线等，通过对数据库信息进行统计分析、处理，还可以在上位机中得到生产设备的历史曲线、台时、整机效率计算，电量水量统计等，实现工厂过程数据可视化及设备管理。不难看出，设备控制顺序是上位机―PLC―控制器―现场设备。

2、控制器与现场设备

无扰切换电路设计，在没有采用FCS之前，主要通过远程就地切换继电器与主回路接触器通断的时间差，来保证远程就地切换瞬间设备启动回路或运行回路不断电。即切换过程要保证主回路接触器线圈失电、触点断开的时间，要大于切换继电器线圈得电、触点闭合的时间。FCS系统，从电路及程序上，充分考虑切换的顺畅。以变频回路为例。总线/就地切换开关不影响就地启动继电器的动作，通过变频器运行输出继电器，以及总线/就地停止继电器，来保持给变频器的启动信号维持切换之前的状态。为了保持变频器切换前后频率不变，配合以智能操作器，此操作器可显示变频器的频率给定值SV和频率反馈值MV。无论总线还是就地，MV都对应于变频器的实际频率反馈值。SV则不同。就地时，SV显示操作器给变频器的频率设定值；总线时，SV显示的是MV通过操作器自身变送输出的值，与此时PLC通过总线设置给变频器的频率给定值基本一致。在就地切换到总线的瞬间，PLC通过总线将频率实时数据传输给变频器作为频率给定信号；在总线切换到就地的瞬间，则是利用操作器自身的无扰切换功能，操作器接收转换信号后，瞬间将显示的SV的值输出给变频器作为给定频率，从而实现双方向的可靠的无扰切换。

3、PLC与控制器

为对不同控制方式的电机进行统一管理，PLC中设置统一的电机控制变量，包括电机控制类型、控制字、状态字、频率设定、频率反馈、电机电流、电机功率、故障代码。其中电机控制类型中显示变频器控制、软起动器控制、电机保护器控制、普通电机控制等信息。控制字中包括起停电机、故障复位。状态字包括运行/停止、总线/就地、故障、急停、合闸/分闸等信息。频率设定和频率反馈对应于变频器，电机电流、功率、故障代码对应于所有总线控制设备。故障代码是FCS较DCS优势之处，PLC通过总线读取故障代码后，可以对现场装置进行远方诊断，快速判断故障原因，排查故障。

4、上位机与PLC

上位机与PLC的通讯，采用DAServer作为接口，DAServer根据设定时间比如1000ms来读写需要与PLC交互的数据。上位机则是以事件形式读取接口中的数据。这些数据信息的读写，需要上位机进行解码及编码，以对应到特定位，实现PLC中控制字及状态字在上位机画面的显示。对于自成系统的如球磨机等设备，由于自身存在很完备的监控系统，通过通讯读取需要特别关注的参数以显示在画面中。如球磨机的油站、离合器、慢驱电机、主电机等的状态、报警等信息，轴瓦及定子温度、油压油流、振动等信息，陶瓷过滤机的循环泵、加酸泵、真空泵等相关信息。

5、上位机与服务器

上位机与PLC之间的通讯使得画面可以获得设备运行的实时数据。如若需要生产的历史数据或关键的性能指标，则需要从服务器中获得数据。各PLC设备将总线传输的与生产密切相关的设备数据存储到服务器，上位机利用ActiveFactory分析报表工具读取服务器的历史数据，以跟踪生产信息，并对信息进行分析、计算、处理，得到生产设备的历史曲线、台时、整机效率、耗电量、用水量等。工厂过程数据可视化后，管理人员能够在详细的数据趋势及信息基础上，采取行动优化生产过程。生成数据报表及设备管理报表，提高生产绩效。

五、结束语

通过对新时期下，电气自动化设备的分析，进一步明确了电气自动化设备的发展方向，为电气自动化设备管理系统设计的优化完善奠定了坚实基础，有助于电气自动化设备发展水平的提高。

参考文献

电气工程及其自动化发展史篇5

由于无人值守变电站越来越多，这对电力管理部门在技术和管理上都带来了新的挑战。无人值守变电站的自动化、智能化的程度越来越高，各种在线监控系统也越来越多，对于信息化管理的要求也更高。因此亟待需要一个统一监控平台将电气设备、环境、图像、各种报警装置全方位直观展现，以便管理操作人员能快速、直观、便捷的查看到所需的实时或历史数据。本项目即是针对以上所列出的无人值守变电站运行管理的新挑战，通过基于虚拟现实（VR）技术的变电站远程统一智能监控平台的应用研究，来提高无人值守变电站的运行管理水平。

【关键词】虚拟现实电力智能监控平台

1引言

随着电力自动化技术的快速发展，越来越多的常规变电站改造为无人值守变电站，无人值守变电站的电压等级和范围越来越广，成为未来发展的必然趋势。在常规变电站改造为无人值守变电站以后，它实现了变电站运行的自动化、精度化，确保了对变电站事故的处理效率和准确性，进一步保障了系统安全，减少了人员的误操作，减少了大量的运行值班人员，提高了劳动生产率，降低了成本，带动了企业科技进步。

但是无人值守的模式无论是在技术上还是管理上都对原有的模式带来了新的挑战。无人变电站的电压等级各站有所不同，设备型号复杂，对于管理运行人员熟悉设备的运行、维护和操作的要求高。并且无人值守变电站的自动化、智能化的程度越来越高，各种在线监控系统也越来越多，对于信息化管理的要求也更高。因此亟待需要将不同监控系统按照设备的真实场景进行统一、整合、分析，电气设备、环境、图像、各种报警装置能全方位直观展现，以便管理操作人员能快速、直观、便捷的查看到所需的实时或历史数据。

2项目内容

本项目即是针对以上所列出的无人值守变电站运行管理的新挑战，通过基于虚拟现实（VR）技术的变电站远程统一智能监控平台（以下简称“平台”）的应用研究，来提高无人值守变电站的运行管理水平，如图1所示。

2.1平台的功能

2.1.1真实三维再现变电站场景

直观再现变电站的建筑、主控室、开关室及环境场景；直观显示电气一次部分以及电气部分的实际连接；直观显示开关柜的位置、外观；直观显示辅控设备的现场安装位置。

2.1.2集中展示设备工况

3D实景中沉浸、快速、便捷地查看任意电气设备的相关数据、数值、图像，并可进行历史变化趋势的对应分析、判断。

与Scada系统融合――实时展示电气设备的Scada遥测、遥信数据，并统计开关跳闸次数、变压器调档次数及瓦斯保护动作次数；

与图像监测系统融合――实时显示现场监测图像；

与在线测温系统融合――实时显示在线温度；

与现场巡检系统融合――展示设备巡检历史记录。

2.1.3自动灵活查看实时图像

双击场景中的设备，图像设备自动进行转向、对焦，颠覆传统人工查找摄像机、转动云台、聚焦等一系列繁琐动作；无需查找图像设备，可快速、便捷、准确地进行对应设备的远程外观察看、拍照、热红外成像测温、热红外拍照等一系列动作，并智能生成人性化的记录、报告等。

2.1.4设备异常告警

整个三维场景中，每个设备模型会随着实时采集来的数据，智能判断设备工作状态是否正常；对于出现异常的，三维场景会自动将设备渲染成告警模式并定位，不断提示操作人员及时排除故障；解警后，可在设备数据面板中查看历史告警记录。

2.1.5远程巡视

设定所需巡检的设备点以及关注的数据量、视频图像外观、热红外成像等必要的巡检信息，系统自动生成巡检路径；巡视人员通过平台随机或定时进行远程巡检，当进入已设定的巡检设备点时，系统将相关的设备相关在线监测数据，进行集中展示；对实时巡检的结果、过去时间短的变化趋势等进行正常与否进行巡视、判定，形成远程综合分析巡检结果记录，如图2所示。

2.2基于虚拟现实（VR）技术实现的变电站远程统一智能监控平台的特点

2.2.1直观逼真

虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化、操作以及实时交互的环境。本平台中将通过三维模型忠实逼真地再现了安阳市北郊变电站场景，产生了沉浸式的交互环境。

2.2.2统一管理

基于虚拟现实（VR）技术实现的变电站远程统一智能监控平台可融合各种平台系统，展示其相应数据或图像，如Scada电气数据（遥信、遥测数据）、在线测温数据、辅助监控系统的视频图像等。

2.2.3智能监控

基于虚拟现实（VR）技术实现的变电站远程统一智能监控平台融合数字视频监控、RFID无线识别、智能门禁、智能报警等多种监控方式：

整个三维场景中，每个设备模型会随着实时采集来的数据，智能判断设备工作状态是否正常。对于出现异常的，三维场景会自动将设备渲染成告警模式并定位，不断提示操作人员及时排除故障；

所有的图像、安防、消防、周界、门禁、温湿度、各种传感设备、三维一次电气设备及其附件的各种属性、数据、动作、变化规律，均可以作为告警条件，进行告警及组合告警触发。

2.2.4智能远程巡检

优化目前传统的现场巡检模式，通过在该平台上设定巡检路线、巡检设备、巡检数据量、设备外观等不同巡检内容，巡视人员在定时或随机通过该平台上进行远程巡检，当进入巡检设备点时，系统将相关的设备相关在线监测数据，进行集中展示，并对实时巡检的结果、过去时间短的变化趋势等进行正常与否进行巡视、判定，形成综合分析结果记录，能远程、高效进行电气设备多系统、跨平台巡测，减少现场巡检频次，形成和现场巡检的高度互补、统一。

3技术实现

3.13D建模技术

三维建模软件为3dMax，它是Autodesk公司开发的基于PC系统的三维动画渲染和制作软件，它功能强大，扩展性好。它适合制作建筑模型、物体动画模型以及人物动画模型等，可利用系统自带的材质库，或自制的贴图，来达到逼真的效果。

3DMax还可以将模型文件导出多种格式的文件，可用于Java3D开发的引擎平台加载，如obj文件、3ds文件、mdl文件和smd文件等。

本平台引擎所适用的模型有obj、3ds和ms3d。基本场景静止模型采用obj文件格式；刀闸开合、门开合的动画采用3ds格式；漫游人物动画采用ms3d格式。

3.2平台引擎技术

由于本平台采用B/S架构，所以平台引擎选择用Java3D来实现VR技术。Java3D是Java语言在三维图形领域的扩展，是一组应用编程接口（API）。客户端只需要使用标准的Java虚拟机就可以浏览，因此具有不需要安装插件的优点。而且Java3D是基于Internet的软件开发平台，它能将图形功能与Internet很好地集成在一起，因此它非常适用于开发基于网络的VR系统。

本平台算法有如下创新点：

（1）创新采用双视野模式展示变电站复杂场景中的人物/眼睛视野模式；更加直观，沉浸地再现变电站复杂真实场景，实现变电站复杂场景及电气设备、屏柜等多视角三维展。

（2）针对三维变电站场景地形的复杂性，改进传统2D启发式搜索A*算法，大幅度提升变电站复杂三维场景自动寻径的消耗时间。

（3）改进了三维变电站复杂场景中地面高低的检测算法，创新地增加了多维射线，来检测路面的高度信息，提高检验的精确性。

（4）根据变电站场景的复杂性、电气设备的布局复杂以及空间局限性，改进传统的AABB碰撞检测算法，采用动态AABB碰撞检测算法，大幅度提高碰撞检测的准确性。

（5）在变电站三维复杂场景中人物平滑移动，摒弃传统的BSP树，采用椭球体算法并添加滑动公式，实现碰撞后的平滑移动及电力巡检人物碰撞后的椭球体滑动处理。

3.3系统接口技术

本平台与其它所需展示的系统接口程序采用WebService模式。它是基于网络的、分布式的模块化组件，它执行特定的任务，遵守具体的技术规范，这些规范使得WebService能与其他兼容的组件进行互操作。WebServices利用SOAP（简单对象访问协议）和XML（ExtensibleMarkupLanguage可扩展标记语言）对这些模型在通讯方面作了进一步的扩展以消除特殊对象模型的障碍。XML是用于标记电子文件使其具有结构性的标记语言，提供统一的方法来描述和交换独立于应用程序或供应商的结构化数据，可以用来标记数据、定义数据类型，是一种允许用户对自己的标记语言进行定义的源语言，非常适合Web传输。

本平台的一大功能是可以展示不同系统的实时参数，不同的系统有不同的编程方式，而且像Scada系统，数据量大，且实时性要求很高，接口程序需要设计的灵活、高效，扩展性好。

与Scada系统接口：Scada系统中有所有电力设备所有遥测、遥信数据，本平台需要快速、便捷的从如此庞大的数据量中检索出所需的数据是个难点

与变电站辅控系统接口：本平台需要从辅控系统中要快速便捷地检索出实时图像、及智能报警信号，而图像的文件一般比较大，快速流畅地在3D平台中展示是个难点。

预留与其它系统的接口：因为本平台可以融合其它多种系统平台的数据，所以要求它在扩展性上做到有足够的冗余设计。

4结论

基于虚拟现实（VR）技术的统一监控平台三维系统采用先进的软硬件技术，在系统功能方面立足电力变电站智能化管理和安全运行的实际情况，解决了传统管理中很多人工难以解决的问题，同时面向变电站整体模块，克服过去各系统数据条块分割、人工关联的弊端，从变电站实际指挥、运行诊断、检修操作等实际使用的角度出发，实现变电运行设备数据准确及时的采集，电气设备、各种监控装置等真实位置场景及实时状态进行直观、立体、逼真的集中再现及变电站三维巡视的漫游、数据记录、外观记录、巡视分析报告录入等数据的直观、统一再现。规范了业务流程的管理，减少了人工和材料损耗，实现了信息数据及分析的自动生成，实现了变电运行的智能及集中化管理。

参考文献

[1]陈卓等.基于虚拟现实的变电站培训仿真巡视功能研究[J].现代计算机（下半月版），2010（09）.

[2]张照彦等.虚拟现实在变电站仿真中的应用[J].计算机仿真，2008，25（2）.

作者简介

王鑫（1982-），男，河南省濮阳市人。硕士学位。现为国网河南省电力公司安阳供电公司工程师，从事电力系统运行维护工作。

王丽晔（1985-），女，河南省濮阳市人。大学本科学历。现为国网河南省电力公司安阳供电公司助理工程师，从事电能量监测工作。

邵辰飞（1988-），女，河南省汤阴县人。大学本科学历。现为国网河南省电力公司安阳供电公司助理工程师，从事电网运行监控工作。

电气工程及其自动化发展史篇6

关键词：机电自动化；现状；效益；发展研究

改革开放以来，随着与国际上各方面贸易的往来，促使了我国各方面的科技创新和技术改革，并将这些科技迅速的运用到实际生产当中，大大提高了生产水平和效率，给我国创造了巨大的产业价值和经济效益；尤其是机械方面的改革创新，机电自动化技术逐渐的取代了传统的手工机械以及人工电气化的作业方式；随着计算机的发展，我国将进入机电自动化时代。

一、我国机械发展的历程及现状

机械对人类的社会生产和经济的发展起到了重要的推动作用；由古至今我国机械发展经历了以下历程，中国传统机械运用时期（石器时代等）——近代机械时期（1840至1926）——近现代机械时期（1927—1949）——现代机械时期；从发展历程上可以看出，我国机械发展有着悠久的历史，对于世界来说我国还是机械大国，但是从机械强国方面来说，我国远远没有达到这种程度，究其原因：一方面由于近现代历史原因，我国现在机械技术，机械产品质量与国际水平相比还有着较大的差距；虽然有了改革开放以来经济的大力支持，但是由于时间较短且历史习惯根源较为顽固等原因导致了我国目前的机械生产状况如下，集中化程度较为低下、企业的效益及盈利能力较差，产品质量较国际水平还有一定差距，尤其是缺乏核心技术的竞争力和核心品牌。虽然实行了一系列的措施，如ISO标准等，但是情况仍然不是很乐观，较于欧美国家，仍有较大差距。

二、我国机电自动化技术发展的状况

对于机械和电气自动化的发展而言，它分为以下几个阶段；第一阶段也就是初级阶段，指的是八十年代以前，这期间是利用电子技术发展的一些成果来刺激机械产品和电子科技的接触融合，这其中包括了军民两个方向的发展，是对机械最初的改革，促进了机械的发展，同时也带动了经济的大力发展。但是由于电子技术的不成熟，同时也由于传统机械的发展模式，两者的结合还停留在比较浅显的层面。当时产生的新形态的产品难以得到较为有效的推广；第二阶段也就是发展阶段，是指上世纪九十年代，较于第一阶段来说，计算机技术、通信技术以及控制技术的迅速发展，给机械自动化注入了一剂强心剂，这一阶段各国的电子产品和技术都有长足的进步，特别是超大规模的集成电路的出现，更是进一步促进电子自动化技术的发展；第三阶段也就是较为成熟的阶段，指的是二十世纪末期，此阶段主要就是电子化向智能化迈步的一个时期，主要是通过各种新兴的高科技将声、光、热等融入到电子自动化当中。大大丰富和促进了电子自动化的进程。

三、机电自动化系统的应用优点和效益

3.1生产能力和质量提高

机电自动化的功效主要体现在通过数据信息的自动处理和控制，大大提升了控制和检测的精度及范围；通过数据信息处理和自动化控制，能够较为高效精准的确保机械执行设定好的数据参数进行产品生产加工，达到了提升产品质量和产品合格率的要求。同时促使了生产率的大大提升。

3.2使用安全性和可靠性提高

相对于传统的机械自动化而言，机电自动化技术有以下优势，例如：自动监控、自动判断、故障报警以及自动保护等等从而能够很明显的降低故障频率和事故的发生率，使产品能够很好地得到保护，延长设备寿命。同时能有效避免人员事故的发生，提高可靠性。

3.3调整和维修方便，使用性能大为提高

较以前的调整而言，机电自动化技术只要通过修改数据参数和检查数据参数就能调整生产模式和达到检修的目的，从而使得实际的利用率和使用性能提高。

3.4具有复合功能，使用面广

机械和电气自动化设备一般具有自动控制、校准、补偿和自动调节等功能性措施，由于自动化设备的特点，使其能适用于不同场合和领域，有较强的应变能力。满足客户的各种不同需求。

四、未来机电自动化的发展

对于机电自动化技术来说，它是一门复杂的科学技术，涉及面较为广泛，是门学科交叉的一门学科，它集计算机技术、光学、信息通讯等技术于一身。随着经济的发展，机电自动化展方向有以下几个方面：

4.1自动化

自动化是一个动态的过程，对于未来的机械和电气自动化技术，根据需求，使其更能贴近人性化的组合，它的人性化包括以下两个方面：如家用的智能机器人等，这显得愈加重要；二是根据生物的机理，生产出更多自动化产品，其实很多的产品都是根据动物而得到的灵感生产出来的。

4.2网络化

随着互联网的不断发展与普及，网络更加深入人心，在网络时代的基础上，各种自动化控制技术的不断涌现，特别对于远程终端控制而言就是自动化应用于网络的一个具体案例，采用家庭网路与自动化产品链接的模式来服务于民众的电器将会大规模地出现，机电自动化技术向网络化常态的发展无疑是必然趋势。

4.3模块化

随着科技的不断进步，各种自动化产品的频频产生，使得自动化产品的机械接口等标准模式难以统一，且也是一项十分艰巨的工程，为了适应各种产品的生产发展，从而出现了在一些产品单元模块的基础上进行各种产品的生产加工，就能大力推进新产品的研发生产，并制定相应的标准规范，达到模块化的要求。

4.4微型化

现今社会，为了充分利用空间，很多自动化产品都已经逐步的向微型化的方向发展，其主要特点就是体积小，从而有耗材少，能耗低等特点，这些技术很多领域都有着举足轻重的地位。

4.5绿色化

由于近代工业的发展，给人们的生存环境带来了严重的污染，从而使得绿色概念成为了如今的时代主题，使得现在的自动化产品均向绿色环保产品方向发展，在节能的基础上，提高利用率，大力促进产品的回收利用。这已经是不可阻挡的发展潮流。

五、结论

机电自动化技术是顺应时展的潮流而产生的，是社会发展和经济技术发展促进机电自动化发展的必然趋势，经济发展为他提供了发展机遇，反过来，机电自动化的发展也促进了经济的进一步发展。这是一个相互作用的良性循环，能很好的为人民谋福。

作者:张建伟单位:赤峰和然节能技术服务有限责任公司

参考文献: