電氣自動化科技論文

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電氣自動化科技論文范文第1篇

【關鍵詞】建筑；電氣自動化；發展趨勢

引言

建筑電氣自動化發展三十余年，是建筑行業重要組成部分，建筑自動化的發展變化對整個建筑行業都有著深遠的影響，了解電氣自動化首先了解它的起源與演變，然后分析現狀及30年的發展趨勢，只有這樣才能正確發現建筑自動化未來的發展方向。

一、建筑電氣自動化的起源與演變

建筑最初只是一個供人們躲避惡劣自然環境的外殼，隨著技術的不斷發展，建筑的組成部分逐漸增加，從最初的簡單殼子到能夠調節內部溫度和濕度的房體，人們開始注重安有供熱、冷功能的建筑設備，隨即產生了自動控制溫度、濕度的建筑設備自控系統。1973年，驚動中外的“石油危機”不僅讓OPEC禁運石油組織走進人們視野，更讓 人們看到了隨之而來的建筑設備自控系統的升級，從單純的控能到管理自控再到完全自動化，一個世紀的時間里，建筑自動化實現了質的飛躍。隨著社會的發展，計算機技術不斷被應用與建筑領域，電氣自動化實現計算機采集監督控制功能（SCADA）。在SCADA發展一段時間后，DDC作為分布式控制系統開始取代SCADA登上歷史舞臺，至此以計算機為監督控能系統被淘汰。

DDC 出現直接成為建筑電氣自動化系統的核心，因為它不僅改變自控邏輯功能器件，更改變自控系統的結構與布局，將原本集中總線控制形式改變為現場分布式控制，給電氣系統以獨立自主的權利，這個改變有利于現代控制系統的健康發展。事情的發展都存在雙面性，現場總線控制缺點是各廠商生產的設備不能通用，有效替換應用性差，無形中提高了設備維護成本，業主都經歷了增在成本的頭疼階段，隨后在市場和技術雙重因素的制約下，許多現場總線標準或自控網絡退出了這個行業，至今在建筑自動化行業，自控網絡標準基本上只有 BACnet 和 LonWorks 兩種主要標準。至此，從建筑自動化行業內部來看，建筑自動化已走過了混沌無序的發展階段，步入了有序的發展軌道。

二、建筑電氣自動化的現狀與應用技術

通過建筑電氣自動化的發展歷程可知，建筑自動化也是踩在“巨人的肩膀”，很多時候，它以后其他學科的創新發展而發展，取眾家之長，應用諸多新的原理技術豐富自身，最終形成自己的特色內容，如BACnet標準的創建和建筑電氣自動化系統集成及操作技術規范等都是如此。

建筑電氣自動化的早期發展有賴許多自控網絡的應用原理，它們的存在指引并推動建筑電氣自動化的發展創新，但從某種程度上說它們也影響了建筑電氣自動化的深度發展：

首先，建筑電氣自動化系統對環境的檢測監督有著嚴格的管理比對，一旦變化產生隨機產生傳感預警，但在檢測過程中，需在建筑內分布大量測量傳感器、控制執行器，統一集成操作，但是并不像我們想的那么簡單，不同的傳感器、執行器之間網絡自控標準是不同的，這就為互操作提出挑戰。其次，除收到標準的制約外，用戶與業務也面對設備系統供應商的制約，建筑在使用一種網絡設備后，更換與取代成為“老大難”問題。至此統一網絡控制標準成為迫切需求。網絡控制標準統一后不僅可以提高系統集成的互操作性，更能方便業主選擇服務好的供應商合作，有利于市場公平競爭，更有效推動建筑電氣自動化的快速發展。

其次，建筑電氣自動化有屬于自身的特殊性，隨著現場總線網絡控制的應用，人們逐漸發現該控制并不能滿足所有建筑電氣自動化要求，比如，人們對房子的使用并沒有嚴格的周期性與時效性，相反對建筑的房體的使用隨意性很強，這就要求自控系統要更加人性化，而不是死板的滾動變化，至此，現實需求要求總線控制方式做出改變，新的開發勢在必行。ASHRAE（美國采暖、制冷與空調工程師學會）經過 8 年多時間的工作，于 1995 年 6 月正式公布了起源于建筑自動化領域并專用于該領域的 BACnet（BuildingAutomation and Control Network）標準。

有關建筑自動化自控網絡標準化的機構或組織主要有三個：ISO（國際標準組織）、CEN（歐盟標準組織）和 IEC（國際電工委員會）。其中，建筑自動化自控網絡國際標準化的工作主要由 ISO 組織的 205分技術委員會 ISO/TC205――Building environment design（建筑環境設計）負責，具體工作由ISO/TC205/WG3 工作組完成，現已完成了 ISO 16484 標準――Building automation and control systems （BACS， 建筑自動化系統）的大部分工作。

目前在歐洲，建筑自動化自控網絡標準化由歐盟標準組織第 247 分技術委員會 CEN /TC247――Building Automation， Controls and Building Management（建筑自動化與樓宇管理）負責。從根本上看，現場總線網絡操控從歐洲起源，后在美國得到發展應用，CEN不得不兼顧多頭，既考慮歐盟國家的利益又兼顧美國的標準影響作用，于是在建筑電氣自動化系統三層結構上制定多種并存標準體系。在CEN/TC247 標準體系中，管理層有 BACnet 標準，其他二層均有多個現場總線標準。事實上，BACnet 為了滿足 CEN 要求定義了與 KONNEX 標準的接口，另外，BACnet 標準在其物理層和數據鏈路層中也包括了 LonTalk 標準，因而 BACnet 可以直接應用于現場層。其中，KONNEX 標準是Batibus （Batiment Intelligent Bus）， EIB（European Installation Bus）和EHS（European Home System）三個標準的合并版。

IEC 雖然沒有對建筑自動化自控網絡進行標準化工作，但由于歷史原因，早在 1994 年就開始對照明技術自控技術進行了標準化，并制訂了 IEC 60929――DALI（Digital Addressable Lighting Interface）標準，該標準至今已進行了多次修訂。

LonWorks 作為重要建筑電氣自動化技術標準，其地位是不容忽視。LonWorks 技術擁有較好的互操作性，能做到有效控制網絡，它既是 BACnet 國際標準的一個可選擇組成部分，又在技術上獨立于建筑自動化自控領域并且被人廣泛使用。由于受歡迎程度大，被適用范圍廣，該標準不僅是 ANSI（美國國家標準）、EIA（美國電氣工業協會）和 CEN 標準，并最終于 2008 年升級為 ISO 標準（ISO/IEC 14908）。

綜上所述，雖然許多標準還在發展應用中，但無法取代BACnet、 LonWoks 這兩個標準，無論從技術角度還是應用角度。二者長期占據標準中的霸主地位，并且在很長的時間內，建筑電氣自動化的的標準都將以之為主。因此，在建筑自動化行業研究和應用 BACnet 標準和 LonWorks 技術應是建筑自動化研究和應用的熱點。

三、建筑電氣自動化在我國的發展應用

在我國，建筑電氣自動化受時代特色限制，秉持科學發展觀看待建筑電氣自動化是未來的方向，目前我國的建筑行業增值速度快，建筑電氣自動化市場發展速度快，利益驅使更多的供應商看中建筑市場，正因如此，建筑電氣自動化市場兩極分化嚴重，供應商良莠不齊，部分根本不懂技術的工作人員混跡該領域，市場秩序出現混亂現象。

經過多年的發展實踐，終于出現幾批優秀的經得起考驗的建筑電氣自動化系統，這對行業發展起到很好的指引作用，與此同時，我國的技術員技術磨練成熟，逐漸與國際標準縮減差距。目前我國許多電氣自動化系統品牌打入國際市場，雖然在建筑電氣自動化領域的研究呈上升趨勢，但這種上升與行業發展仍然存在差距。

在以開放為時代特征的今天，我國建筑自動化發展的可行方案應是客觀評估現有的技術標準，并掌握、消化和吸收建筑自動化行業中的重大主流技術標準，走自主研制和開發的道路，研究和開發具有自主產權的實用產品和系統。

參考文獻：

[1]楊東林.太原城市土地利用中的問題與對策[期刊論文]-太原大學學報2005，6（1）

[2]張永林.舊房改建中的碳纖維加固施工實踐[期刊論文]-建筑施工2009，31（7）

[3]周萍.關于舊房的改建技術[期刊論文]-沿海企業與科技2008（6）

[4]王見芳.山西省高校教育園區建設項目的SWOT分析[期刊論文]-經濟師2011（5）

電氣自動化科技論文范文第2篇

關鍵詞：工程設計；安全供電；節能降耗

中圖分類號：S611 文獻標識碼： A

引言：能源的短缺越來越引起發達和發展中國家的普遍關注。其中，電力能源的耗費和電力設計也引起了人們的高度重視。人們在追求智能樓宇、博物館建筑、住宅樓和校園建筑的舒適、安逸、安全和人性化的同時，也開始注重電氣自動化工程的節能設計，既要做到合理、達到用戶使用需求，又要兼顧到節能設計。

一、電氣工程設計原則

1、優化供配電設計。促進電能合理利用

在做水庫工程電氣設計時首先考慮的是適用性，就是要能為水工設備的運行提供必要的動力：為在水庫建筑物內創造良好的人工環境提供必要的能源；應該滿足用電設備對于負荷容量、電能質量與供電可靠性的要求；應能保證電氣設備對于控制方式的要求，從而使電氣設備的使用功能得到充分的發揮。做到供電系統高效、靈活、穩定、易控、多樣、便捷、暢通。其次考慮的是安全性，電氣線路應有足夠的絕緣距離、絕緣強度、負荷能力、熱穩定與動穩定的裕度；確保供電、配電與用電設各的安全運行：有可靠的防雷裝置：防雷擊技術措施；在水庫特殊功能的場合下還應有防靜電、防浪涌的技術措施；按水利建筑物的重要性與火災潛在危險程度設置相應必要的技術措施。在滿足水庫電氣工程的實用性和安全性的基礎上，利用先進的技術，優化供配電設計。促進電能合理利用。

2、提高設備運行效率。減少電能的直接或間接損耗

在滿足水工建筑物對使用功能的要求和確保安全的前提下，盡可能減少建設投資，最大限度的減少電能與各種資源的消耗。選用節能設備、均衡負荷、補償無功、減少線路損耗、降低運行與維護費用，提高電源的綜合利用率，提高設備運行效率、減少電能的間接或直接損耗。

3、合理調整負荷，選取合理的設計系數，提高負荷率和設備利用率在滿足水工建筑物對使用功能的要求和確保安全的前提下，設計時盡可能提高電能質量、合理調整負荷、選取合理的設計系數、在特殊用電的情況下選擇合理的節能措施，提高負荷率和設備利用率節約電能。

二、供電節能技術

1、減少電能傳輸的損耗

電路線路上必然會存在電阻，因此只要有電流通過線路就會產生有功功率能耗，對于這樣一種形式的能量損失，我們就需要根據其能耗的機理來進行設計處理，考慮到線路上的電流是不允許改變的，因此就只能夠在線路的電阻上做文章，也就是說，只要能夠在不影響線路正常運行的狀況下減小線路上的電阻，就能夠有效的起到節能的作用。我們更進一步的來探討，與線路電阻有關的是線路自身的電導、線路截面和線路的長度，相應的節能方式也就可以分為三個大類：一是選用電導率比較小的金屬材質來作為線路的輸電導線；二是盡可能的減少線路的長度，這一點可以通過線路少走彎路、不走回頭路來實現；三是適當的增大導線截面的面積。

2、變壓器的節能設計

變壓器是電力自動化工程中的重要設備，承擔著轉換電壓、電流和功率的重要作用。變壓器是耗能的大戶，當變壓器處于空載運行狀態時，低壓系統的能源損耗絕大部分是變壓器自身的運行損耗。因此，變壓器的節能設計是否合理是整個電力工程節能設計的關鍵環節。通常，變壓器的節能設計要從下面幾個環節來考慮：

（1）減少變壓器的型材損耗。例如，變壓器用的硅鋼片、鋼材、銅線和絕緣材料、絕緣子和變壓器油等都是正常變壓器所構成所必備的材料，這些材料的設計選擇如果不合理，要消耗供電系統的大量電能，若是本著厲行節約的理念，在滿足變壓器工作要求的前提下，周密合理地選擇材料和運行介質，可為電力工程間接地節約施工成本和節約電能。

（2）為降低變壓器的電能損耗，配電線路和配電柜，應盡量選擇銅材并且采用換位導線措施，基于降低變壓器的空載損耗考慮，應降低磁密并應盡量的選取冷軋用的高質硅鋼片，在滿足設備運行要求的條件下，盡量采用較薄的硅鋼片，達到節能的目的。

（3）選用節能方式的變壓器。目前，S11和S10都是為節能的設計要求而“量身打造”這種變壓器不僅繼承了原有變壓器的優點，還具有高效的節能特性，從生產長期運行來看，節能效果比較顯著，可作為節能設計的首選變壓器。同時，設計時，要注意選擇合理的變壓器接線方式，合理的接線方式對節能的影響也十分重要，同時，在變壓器的生產運行期間，不應讓變壓器長期過載運行，使得變壓器處于超溫運行狀態，這樣不僅加速變壓器的老化，同時也增加了變壓器的電能損耗。

（4）在工廠車間或大型智能樓宇，由于生產負荷率很大，變壓器按設計規范要求通常都放置在電力負荷的中心位置，盡量地與冰凍機、空壓機、大型引風機、離心機等大的生產負荷放置在一起，這樣便于生產管理，更重要的是可以減少現場電纜的長度、減少輸配電線路的事故率，降低線路的電壓降和電能的損失，同時提高了系統的功率因數和電能的質量。具體的放置位置要根據生產現場工藝設備的分布和實際情況來布局。對于大型的智能高層建筑，為了經濟考慮，應盡量放地下層，因為智能高層用電量大的電氣設備多數在低層。

3、供配電系統的設計

通過供配電系統的合理設計來實現節能無疑是最為直接也最為有效的方式之一，具體來說可以從以下三個方面來著手進行：一是盡可能的減少配電的級別，這樣能夠有效的提高供配電系統的穩定性和可靠性；二是要要結合實際的用電狀況來對供配電的狀況進行確定，盡可能的保證變壓器處于負荷的中心位置，這樣就能夠最大程度的降低供電半徑，從而實現電力節能，并且，這樣一種節能方式還能夠一定程度上提高供電的質量。

4、照明節能

在電氣自動化的節能設計中，還可以通過照明節能來實現，具體來說同樣是有兩種方式，一種就是直接利用高效光源，傳統的白熾燈雖然簡單便宜，但是其發光的效率比較低；另一種就是充分的利用自然光，這就需要對構筑物的門窗進行擴大，或者是對建筑物或者是構筑物選擇一個較好的朝向。

結束語：

電氣系統也隨著社會的發展在不斷的進步，而對于電氣自動化中的節能技術而占也正處于發展階段。現在的節能技術能夠達到節能的效果，而今后研究的節能技術將會朝著更好的方向發展。而現在要做好電氣自動化的節能設計則應該從導線的選擇到最后安裝的完成都應該做到最好，并且還要讓節能技術在電氣系統中發揮到最好的效果。

參考文獻：

[1]劉江，淺析220 kV變電電氣自動化[期刊論文]-中國科技博覽2010(26)

[2]劉沫然，發電廠電氣自動化技術分析[期刊論文]-科學時代（上半月）2010(4)

電氣自動化科技論文范文第3篇

關鍵詞：人工智能，電氣，自動化控制

 

人類智能主要要包括三個力面，即感知能力，思維能力，行為能力，而人工智能是指由人類制造出來的“機器”所表現出來的智能。人工智能主要包括感知能力、思維能力和行為能力。人工智能是研究、開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學人工智能是計算機科學的一個分支，它企圖了解智能的實質，并生產出一種新的能以人類智能相似的方式作出反應的智能機器。該領域的研究包括機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統等。電氣自動化是研究與電氣工程有關的系統運行、自動控制、電力電子技術、信息處理、試驗分析、研制開發以及電子與計算機應用等領域的一門學科。實現自動化，就等于減少了人力資本投入，并提高了運作的效率。

1人工智能應用理論分析

人工智能(Artificial Intelligence),英文縮寫為AI。它是研究、開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學。人工智能是門邊沿學科，屬于自然科學和社會科學的交叉。涉及哲學和認知科學、數學、心理學、計算機科學、控制論、不定性論，其研究范疇為自然語言處理，知識表現，智能搜索，推理，規劃，機器學習，知識獲取，感知問題，模式識別，邏輯程序設計，軟計算，不精確和不確定的管理，人工生命，神經網絡，復雜系統，遺傳算法等，應用于智能控制，機器人學，語言和圖像理解，遺傳編程。

當今社會，計算機技術已經滲透到生產和生活的方方面面，計算機編程技術的日新月異催生自動化生產、運輸、傳播的快速發展。人腦是最精密的機器，編程也不過是簡單的模仿人腦的收集、分析、交換、處理、回饋，所以模仿模擬人腦的機能將是實現自動化的主要途徑。電氣自動化控制是增強生產、流通、交換、分配等關鍵一環，實現自動化，就等于減少了人力資本投入，并提高了運作的效率。

2人工智能控制器的優勢

不同的人工智能控制通常用完全不同的方法去討論。但AI控制器例如:神經、模糊、模糊神經以及遺傳算法都可看成一類非線性函數近似器。這樣的分類就能得到較好的總體理解，也有利于控制策略的統一開發。這些AI函數近似器比常規的函數估計器具有更多的優勢，這些優勢如下

（1）它們的設計不需要控制對象的模型（在許多場合，很難得到實際控制對象的精確動態方程，實際控制對象的模型在控制器設計時往往有很多不確實性因素。例如:參數變化，非線性時，往往不知道。)

（2）通過適當調整（根據響應時間、下降時間、魯棒性能等)它們能提高性能。例如:模糊邏輯控制器的上升時間比最優PID控制器快1.5倍，下降時間快3.5倍。

(3)它們比古典控制器的調節容易。

(4)在沒有必須專家知識時，通過響應數據也能設計它們。

(5)運用語言和響應信息可能設計它們。論文格式，自動化控制。。

(6)它們有相當好的一致性(當使用一些新的未知輸入數據就能得到好的估計)，與驅動器的特性無關。論文格式，自動化控制。。現在沒有使用人工智能的控制算法對特定對象控制效果非常好，但對其他控制對象效果就不會一致性地好，因此對具體對象必須具體設計。

3人工智能的應用現狀

(1)優化設計電氣設備的設計是一項復雜的工作，它不僅要應用電路、電磁場、電機電器等學科的知識，還要大量運用設計中的經驗性知識。傳統的產品設計是采用簡單的實驗手段和根據經驗用手工的方式進行的。因此，很難獲得最優方案。隨著計算機技術的發展，電氣產品的設計從手工逐漸轉向計算機輔助設計(CAD)，大大縮短了產品開發周期。人工智能的引進，使傳統的CAD技術如虎添翼，產品設計的效率及質量得到全面提高。

用于優化設計的人工智能技術主要有遺傳算法和專家系統。遺傳算法是一種比較先進的優化算法，非常適合于產品優化設計，因此電氣產品人工智能優化設計大部分采用此種方法或其改進方法。

（2）智能控制的功能實現

①數據采集與處理：對所有開關量、模擬量的實時采集，并能按要求處理或存貯。

②畫面顯示：模擬畫面真實顯示一次設備和系統的運行狀態，可實時顯示電流、電壓等所有模擬量、計算量、隔離開關、斷路器等實際開關狀態及掛牌檢修功能，能生成歷史趨勢圖。

③運行監視：具有對各主要設備的模擬量數值、開關量狀態的實時智能監視，有事故報警越限和狀態變化事件報警，事件順序記錄、聲光、語音、電話圖象報警。

④操作控制：通過鍵盤或鼠標實現對斷路器及電動隔離開關的控制，勵磁電流的調整。按順控程序進行同期并網帶負荷或停機操作。系統對運行人員的操作權限加以限制，以適應各級運行值班管理。

⑤故障錄波:模擬量故障錄波，波形捕捉，開關量變位，順序記錄等（包括主要輔機)。論文格式，自動化控制。。

⑥在線分析：不對稱運行分析、負序量計算等。

⑦在線參數設定及修改：保護定值包括軟壓板的投退。

⑧運行管理:操作票專家系統，運行日志，報表的生成及存儲或打印，運行曲線等。

人工智能控制技術在自動控制領域的研究與應用已廣泛展開，但在電氣設備控制領域所見報道不多。可用于控制的人工智能方法主要有3種:模糊控制、神經網絡控制、專家系統控制。

4恒壓供水案例簡析

恒壓供水在工業和民用供水系統中已普遍使用，由于系統的負荷變化的不確定性，采用傳統的PID算法實現壓力控制的動態特性指標很難收到理想的效果。在恒壓供水自動化控制系統的設計初期曾采用多種進口的調節器，系統的動態特性指標總是不穩定，通過實際應用中的對比發現，應用模糊控制理論形成的控制方案在恒壓系統中有較好的效果。在實施過程中選用了AI 一808人工智能調節器作為主控制器，結合FXIN PLC邏輯控制功能很好地實現了水廠的全自動化恒壓供水。對于單獨采用PLC實現壓力和邏輯控制方案，由于PLC的運算能力不足編寫一個完善的模糊控制算法比較困難，而且參數的調整也比較麻煩，所以所提出的方案具有較高的性價比。

本案例中只是一個人工智能在電氣自動化中的一個小小的應用，也是電氣元

件生產供給的一個方向，實現機械智能化是我們努力的追求，將人工智能的先進的最新成果應用于電氣自動化控制的實踐是一個誘人的課題。

5結語

人工智能研究的一個主要目標是使機器能夠勝任一些通常需要人類智能完成的復雜的工作，電氣自動化是研究與電氣工程有關的系統運行。人工智能主要包括感知能力、思維能力和行為能力，人工智能的應用體現在問題求解，邏輯推理與定理證明，自然語言理解，自動程序設計，專家系統，機器人學等方面。而這諸多方面都體現了一個自動化的特征，表達了一個共同的主題，即提高機械的人類意識能力，強化控制自動化。因此人工智能在電氣自動化領域將會大有作為，電氣自動化控制也需要人工智能的參與。

參考文獻

[1]陳洪峰.國內電氣自動化發展狀況與趨勢[J].科技創新導報，2009

[2]張培銘，繆希仁等.展望21世紀電器發展方向----人工智能電器[J].電工技術雜志，2006(4).

電氣自動化科技論文范文第4篇

關鍵詞：認知負荷；電氣自動化專業英語；教學設計

作者簡介：劉遠義（1979-），男，江蘇常州人，黑龍江科技大學電氣與控制工程學院，講師；江曉林（1978-），男，浙江金華人，黑龍江科技大學電子與信息工程學院，副教授。（黑龍江 哈爾濱 150028）

基金項目：本文系黑龍江省教育科學規劃課題（課題編號：GBC1212080）的階段性研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）20-0130-02

由于我國的電氣自動化產業已全面與世界接軌，許多企業的產品和設備使用手冊及說明書都是采用英文編寫，仿真軟件、前沿學科的研究論文、互聯網上的專業技術信息等多數也是英文，這一客觀現實對電氣自動化專業人員提出了新的要求，電氣自動化專業人才不僅要精通本專業知識，還要能夠熟練的應用外語閱讀、翻譯、交流，掌握相當水平的專業英語知識。[1]然而從目前的教學來看，電氣自動化英語教學還沒有完全滿足市場對電氣自動化專業人才的要求。從教學實踐中可以看出，電氣自動化專業英語教學存在著以下問題：一是學習內容涉及面廣，專業詞匯多，專業知識與英語的結合不深入；二是理論講授過多，實踐操作過少；三是學生學習的積極性不高。針對上述問題前人也做過大量的研究，但主要集中在教學方式、方法、手段上。而本文將從個體認知角度入手，基于認知負荷理論研究如何降低學習者的內在和外在認知負荷，提高其相關認知負荷，從而獲得較好的教學效果。

一、認知負荷理論內容

1988年澳大利亞心理學家J.Sweller在Miller研究的基礎上，以資源有限理論和圖式理論為基礎提出了“認知負荷理論”（Cognitive Load Theory，簡稱CLT）。[2]該理論認為人類的認知結構包括有限的工作記憶和無限的長期記憶，在學習過程中主要依靠工作記憶的作用。工作記憶主要處理通過視覺和聽覺渠道獲得的信息以及從長期記憶中調用的信息，使人們能夠有邏輯的思考問題和解決問題。人們在學習新的材料知識時，都是通過工作記憶將信息進行編碼然后存入長期記憶中，但工作記憶在注意和處理信息時是要消耗一定的認知資源的，如果個體需要處理和加工的信息超過其認知資源的總量，就會出現認知超載從而影響其學習效率。由于人的知識是以圖示的形式存儲在長期記憶中，當需要時這些圖示能夠被提取到工作記憶中進行無意識和自動化的處理，自動化加工無需消耗認知資源。

認知負荷主要與完成某項特定的任務相聯系，該任務在工作記憶中進行信息加工，該信息加工需要耗用一定的認知資源。認知負荷是指在工作記憶中必須注意和處理的信息所耗費的認知資源總量。研究者們根據認知負荷的來源將認知負荷分為以下三類：

第一類是內在認知負荷，它取決于所要學習材料的本質特征與學習者的專業知識之間的交互程度。材料的本質特征取決于材料本身的復雜程度，學習者的專業知識通常取決于學習者對前知識的掌握情況，如果材料本身很復雜而學習者的前知識又很匱乏，那么內在認知負荷就會很大，反之亦然。[3]因此一般認為內在認知負荷是相對固定的，一般較難被教學設計所改變。但有學者指出可以通過減少一些元素的交互作用縮減學習內容來達到降低內在負荷的要求。

第二類是外在認知負荷，材料信息的呈現方式或者要求學習者從事學習活動都會增加工作記憶的負荷，當這種負荷是不必要的、阻礙了圖式的獲得和自動化處理時，這種負荷即為外在認知負荷。外在認知負荷一般可以通過教學設計予以降低。

第三類是相關性負荷，它是與圖式建構及與圖式自動化過程努力程度相關的認知負荷。相關性認知負荷與外在認知負荷一樣都是在信息呈現過程中產生的，但相關性認知負荷旨在幫助學習者獲得知識，圖式可以是學習過程中的任何知識結構或所學信息組成的任何知識結構，圖示將存儲在長期記憶中，建構充分且豐富的圖式可以提高學習效率。[4]

二、認知負荷理論在電氣自動化專業英語教學設計中的應用

認知負荷理論在教學設計中的主要思想是降低內在認知負荷和外在認知負荷并在確保工作記憶資源有所盈余的前提下，適當引導學生投入更多的心理努力提高其相關認知負荷，實現圖式的獲得與規則的自動化。

1.按順序和分塊呈現課程內容

分階段呈現小段的學習材料能夠減少初學者的認知負荷。對于大多數電氣自動化專業的學生來說，電氣自動化專業英語不僅涵蓋了大量的專業理論知識而且還是應用非母語的形式來表述，當學生學習到這些復雜的內容時工作記憶需要處理的信息數量加大，而且各個信息要素間的交互關系又比較高，這會加大學生的內在認知負荷。因此，應該將電氣自動化專業英語教學內容分解為多個教學模塊，使每個模塊中包含的信息要素減少，降低要素間的交互作用，從而降低內在認知負荷。如在介紹自動控制原理基本理論時，應該將其分成自動控制原理的基本概念及自動控制原理的基本定律兩個大模塊，再將基本概念和基本定律逐一分解。在應用分階段呈現學習內容時對教師的要求比較高，教師應該對整個教學內容非常熟悉，可以按照學生對知識的認知能力來建構每一個知識模塊，但并不一定按照教材內容順序來建構，在建構的知識模塊中應考慮先呈現的知識是可以獨立加工，并對后續的學習內容打下基礎。通過對全部知識的分解，可以在一定程度上降低材料間的交互作用，節約學習者的工作記憶消耗，同時也有利于學生對專業英語知識在長期記憶中圖式的構建。

2.創建學習情境，促進圖式構建

在教學過程中可以依據具體的教學內容來創建學習情境，具體的情境可以把專業英語的學習和實際生活聯系起來，幫助學習者在相對真實的環境中學習新的知識。通過媒介或教育材料的安排來創建學習情境以引起學生的注意力，激發其學習興趣，讓學生主動的思考，構建新知識，學生就會投入更深層的圖式建構和存儲的記憶能量，構建長時記憶圖式要素并能提升圖式自動處理。

如在講到控制系統反饋的專業知識時，可以利用生活中常見的抽水馬桶，將其工作原理和相關的專業詞匯利用多媒體呈現出來如圖1、圖2所示。學生對抽水馬桶都很熟悉，它的工作原理在前沿課程中也都學習過，在此學生就可以對照其圖示內容將專業詞匯很容易的掌握。這種方式的學習可以有效地降低外在認知負荷，增強相關認知負荷，有利于信息的加工。

3.利用多媒體教學手段，發揮“雙重感官效應”

既有研究表明人的工作記憶可以同時處理視覺信息和聽覺信息，通過視覺和聽覺同時獲得的信息更容易形成圖示而存儲于長期記憶中，提高學習效率。隨著現代多媒體技術的發展同時采用視覺和聽覺雙重感官模式輸入信息已經成為可能。既往研究表明相對于單純的視覺形式，聽覺—視覺的雙重教學模式更有效，尤其是涉及指令或解釋操作規則時，采用視聽雙通道方式輸入信息更具優越性。如在講到限制性定語從句的翻譯方法時，傳統的教學方法是首先在課件上顯示每一種方法如何使用，然后再舉例，這種方式會使學生在規則和例句之間來回搜索信息耗費認知資源，基于認知負荷理論最好的解決方法是將例句以文字的形式放在課件上，而規則方法則采用教師口述的方式來達到教學效果。

多媒體課件還可以結合仿真軟件進一步強化視聽雙重效應，如講到智能樓宇技術時，利用LabVIEW仿真或組態王仿真動畫界面，吸引學習者的注意力。首先強化學習者對專業知識的理解，然后在講解英語，這樣可以有效地降低外在認知負荷，增強相關認知負荷。但在使用多媒體教學手段時也要注意認知負荷理論中的分散注意力效應和信息冗余效應，也就是說不要在多媒體課件中加載大量的學習內容或是添加一些不必要的音頻、視頻內容，因為這些會耗用學習者的認知資源，加大外在認知負荷，會引起學生注意力的分散，而忽略主要信息的獲得。

4.靈活運用樣例效應，提高學習效率

電氣自動化專業英語課程的主要教學目標之一是培養學生的翻譯能力，樣例輔助是在英語翻譯學習中必不可少的一種輔助手段。樣例教學是指教師對所要講解的教學內容呈現具有詳細解答步驟的樣例，通過樣例分析和學習，學生可以歸納出隱含的抽象知識來解決類似的問題。在專業英語教學中如果教師一味的講解翻譯的規則方法會讓學生感到枯燥和無趣，相反如果教師能夠設計一些具有典型代表的樣例，可以降低學生的認知負荷。如：Electrical energy can be stored in two metal plates separated by an insulating medium. Such a device is called a capacitor，or a condenser，and its ability to store electrical energy is termed capacitance. It is measured in farads.電能可儲存在由一絕緣介質隔開的兩塊金屬極板內。這樣的裝置稱之為電容器，其儲存電能的能力稱為電容。電容的測量單位是法拉。這一段短文中各句的主語分別為：Electrical energy、Such a device、its ability to store electrical energy、It（Capacitance）。它們都包含了較多的信息，并且處于句首的位置，非常醒目。此外，四個主語完全不同，避免了單調重復，這種方法可以廣泛采用。Sweller等人的研究發現，在樣例學習中知識的獲得明顯比傳統的基于練習的模式更省時間，而且在解決相似的同構問題時用的時間明顯較少，也更少犯錯誤。[5]

5.提升心理努力程度，降低無效負荷

認知負荷理論認為認知負荷的核心是心理努力。心理努力是指學習者分配給任務的認知資源。心理努力也就是學生在學習中所花費的注意、感知、記憶、思維、想象等認知成分，學習者的心理努力反映了認知負荷的實際水平。對于電氣自動化英語學習而言，如果學生肯集中注意力，其想象力、邏輯力、理解力比較強，對電氣自動化專業知識和英語的掌握比較好，其內在認知負荷就會下降，相關認知負荷就會增加。雖然個體的感知能力、記憶能力、理解力會有先天的差異，但情感、態度、動機等后天因素對學習者認識影響更大。因此在電氣自動化英語學習中，教師應該通過各種手段激發學生的斗志，集中精力提高學生學習興趣，加強學生學習動機，降低外在和內在認知負荷。

參考文獻：

[1]劉中利.電氣工程及其電氣自動化專業英語教學的探討與嘗試[J].中國科技信息，2011，（1）：176-177.

[2]李志專.認知負荷理論的解讀及啟示[J].煤炭高等教育，2009，（1）：50-52.

[3]王詩懷.認知負荷理論及其研究[J].科教文匯，2012，（9）：182-183.

電氣自動化科技論文范文第5篇

【關鍵詞】電氣工程，管理，自動化，應用，

1. 電氣工程自動化的應用：

1.1電氣自動化控制系統在電氣工程中主要表現在總線控制，遠程控制和集中控制中三個方面。總線監控讓系統設計更具有針對性，其依據實際情況進行設計，不同的間隔可有不同的功能，還有遠程監控所具有的優點。另外，現場總線監控設備就地安裝，通過通信線與監控系統進行連接，不僅降低了成本，節約大量電纜和減少了安裝維護工作量。還因為各個功能的相對獨立性而不會導致整個系統崩潰癱瘓。遠程控制可以節省成本費用，且組態靈活，但這種監控方式比較適用于小系統監控設置，而不適合設置在較大范圍的電氣自動化系統中。集中監控方式的系統設計較為容易，而且運行維護要求不高。其將整個系統的各功能集中到一個處理器進行運作，因此處理速度緩慢。當電氣設備全部融入到控制系統中，監控對象不斷增加，但電纜的數量劇增，投資方也有明顯的變化。同時，隔離刀閘的輔助接點經常會出現位置不對的現象，造成導致電力系統在電氣工程中無法順利進行，因而集中式控制設計在電氣工程中也被廣泛的推廣應用。

1.2變電站自動化的運用。變電站所應用的自動化技術，采用全微機化的電氣設備，在計算機的屏幕上進行監控操作，利用計算機電纜來實現自動化管理數據，這便是通過多方面來監控變電站的電氣設備的運行狀況，進一步加強變電站的監控能力，它在一定程度上代替了人工操作與監控，節省了人力資源，另外又可以大大提高變電站的工作效率，并有效的保證了變電站工作安全進行。

1.3在智能建筑中的應用。伴隨著我國社會經濟與科技文化的迅速發展，建筑行業已經開始引進電氣自動化系統，進行智能化建筑。其中數字電子化科技能化已經成了建 筑界的主要趨勢。伴隨著建筑行業的發展和需求，以節約人力物力資源為主要目的建筑設備的自動化控制系統便產生了。智能建筑主要指CA（自動化）BA（樓宇自動化），消防自動化（FA）和保安自動化（SA），簡稱5A。其中有大量的樓宇設備自控系統工程、辦公自動化系統、一卡通系統、電子設備與布線系統、閉路電視系統、智能燈光、音響控制系統、火災報警及消防聯動控制系統以及保安監控系統、智能化小區物業管理等一系列系統。

2.未來電氣自動化的發展趨勢：

電氣自動化的應用涉及的領域很廣，如電器開關、飛機汽車生產等各方面，我們應該辨證地看待電氣自動化的發展方向，并且可以投入更多的資金與注意力在電氣自動化的探究研發上。其中電器智能化也值得我們加以關注，例如自動控制、機器人和專用集成電路等方面。另外，與此相關的一些法律法規不夠健全，也沒有及時更新，它們無法適應現實情況，因此在管理過程中會存在一些問題。例如組織機構設置不統一等。為了讓電氣自動化能夠更好地發展，應該加強技術人員及管理人員隊伍建設，不斷專研學習，有選擇的借鑒國外的較好經驗與案例。

我國的變電站自動化技術的研制工作在上個世紀六十年代初就開始了，并在七十年代初期收獲到了集保護、控制和信號收集為一體的技術。在八十年代，由清華大學主持研發的35KV變電站保護自動化和微機監測系統建成并投入使用。到了1998年，我國在總裝機容量上達到了277GW以上，成為當時世界第二位，并預計在2015年超越美國成為世界第一。隨著社會生活的不斷發展進步，工業化、城市化進程的加快和人們生活品質的不斷提高，現代人類對于生活的追求已經牽扯到智能化以及自動化方面。相應的，對自動化的技術也就越來越提出新的、苛刻的要求以及標準。因此當今電氣工程中自動化技術正趨向于：

（1）由以前主要在輸電與發電自動化方面向輸電、發電和配電自動化進行全面的發展。

（2）在輸電和配電方面，柔流輸電技術（FACTS）得到了利用。

（3）在理論工具應用上，更加借重了當前現代化的控制理論依據。

（4）在控制手段上，對遠程通信電力電子器件和微機的應用也在進一步的研究。因此，可以說我國電氣工程自動化，由弱小到強大，由強大到走在世界前列是離不開電力工程人員的不斷努力的成果。

3.電氣工程施工現場管理以及材料管理：

施工現場管理。施工管理人員要嚴格執行規范化的操作程序，并深入施工一線，向施工技術人員了解施工進展，并發現施工中的問題，做好質量控制； 施工管理人員要督促資料員做好資料的收集和整理工作，尤其是隱蔽工程的驗收資料及隱蔽工程的簽字資料，確保隱蔽工程驗收合格后才進行下一步施工。電氣施工人員要做好接地工程、防雷引下線、管線和箱盒的預埋工作，確保電氣施工的質量。

（1）接地工程： 接地工程是工程中容易出錯的地方，施工人員必須按照施工規范進行施工，確保接地線的連接，接地端子的預留符合設計和規范要求； 做好金屬門窗、欄桿等金屬部件的防雷工作，做好銜接，防止遺漏，確保接地設備的完善。

（2）防雷引下線： 均壓環、避雷帶、防雷引下線等都是保證建筑物安全的重要手段，在施工中確保焊接滿足規范和設計要求，并做好防腐處理，防止錯焊、漏焊等失誤，在防雷引線下的施工完成后，做好檢查工作，確保工程的質量。

（3）配管與箱盒的預埋、預留位置必須符合設計和規范要求，在這些電氣設備的施工時，可以先對配電箱盒線盒內壓線做樣板，確保布線整齊、壓接可靠，然后進行全面施工，施工完成后要做防銹和防腐處理；管線的預埋必須安全可靠，不能忽視每一個細節，確保施工無工程質量問題。

在施工中，必須按照國家現行的電氣工程施工及驗收規范進行，確保施工有章可循，并嚴格按照規范化的操作程序進行： 先編寫分項工程施工組織設計，并進行圖紙會審工作，在施工中完成每道工序后要經過監理單位驗收簽字后才能進行下一道工序，施工技術人員要寫好施工日志，做好施工過程中的資料收集，便于檢查施工過程中的質量。