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2.1手動化到自動化
電氣控制技術的初始階段是手工控制階段，隨著科學技術的發展，手工操作逐漸邁向了半自動化操作階段，并隨著應用經驗的積累和科學技術的進步，逐漸實現了自動化。其主要的表現形式為控制方法和控制設備的自動化，這一階段的電氣控制技術是一次革命化的變化，極大解放了人力資源，優化了人力資源配置，為電氣控制技術的發展奠定了基礎。
2.2簡單化到智能化
電氣控制技術實現簡單的自動化后，還需要借助人力的操作，因此其故障率一直比較的高，同時這些失誤通過控制人力操作是難以避免的。因此，相關的專家把研究的重點放在了更高級的電氣控制技術上，尤其是智能化技術更是科學家研究的重點，自動化的電氣控制技術不可避免的會出現故障問題，人為故障比率較高，但是智能化控制技術則提高了機器的改錯能力，極大提高了系統運行的可靠性，因此，電氣控制技術實現了智能化的控制是一次深層次的革命，實現了控制技術的質的飛躍。
2.3邏輯化到網絡化
電氣控制技術在漫長的發展歷史中已經實現了智能化的發展模式，但是隨著人們需求的提高，智能化的控制技術已經不能滿足時展的需求，因此進行控制技術的革新勢在必行，尤其是簡化控制技術是革新的重點。當前電器控制技術面臨著從邏輯化到網絡化的發展趨勢，海量的統計數據整理發展到了信息化的處理模式，電氣控制技術的控制原理也從單一的觸頭硬接線邏輯控制系統發展到了微處理器或者微計算機為中心的網絡化自動控制系統，同時其控制設備的體積減小，設備操作更加簡潔。
3智能化技術在電氣工程中的應用
智能化技術在電氣工程中應用取得了很好的效果，在自動化控制、設備故障監測、工程優化等方面發揮著重要作用，提高了自動化程度、加快了電氣工程的設備事故監測維修速度，極大地優化了電氣工程。
3.1智能化技術理論基礎
人工智能技術的概念在20世紀50年代提出，隨后被其他領域行業普遍接受采納，并且智能化技術的應用廣泛推展。電氣工程是人類從事各種生產活動的基本技術要素，作為計算機技術中高端分支的智能化技術正逐漸被應用其中。人工智能技術通過模擬人的智能的方法和技術，開發研究升級的科學技術，人工智能的工作目的是設計出和人類智能相似的機器，以解決工作出現的復雜情況變化，提高工作的效率和精度，通過調查研究顯示，在電氣工程的自動化控制中使用智能化操作技術能合理整合電氣工程中的資源配置，降低成本。
3.2智能技術在電氣自動化控制中的應用
智能化技術在電氣設備中的應用，涉及的工作領域較多，分工較為明確，是一項很復雜的工作，需要有極強的技術和人才支撐，同時還需要控制人員有較高的責任感和操作能力。另外，要加強電氣控制中人工智能的有效使用，電氣控制是整個工程中的重要一環，在電氣工程中，要加強自動化控制的保護，把GPS定位系統安裝在電氣控制線路中，通過定位系統控制電氣控制的線路工作，以便于能及時的傳輸、反饋電氣工程中的運行數據，并做出智能化分析，及時采用有效的智能化控制措施。
3.3智能技術在電氣工程故障檢測分析中的應用
在電氣工程中，可以使用智能化的控制手段進行系統故障的監測，通過問題的及時反饋，進行智能化的數據分析，以便于進行故障的維修，并能夠進一步的實施監控措施，在故障檢測中常用的方法有神經網絡、模糊網絡、專家系統等。對于電氣的變壓器、發動機、發電機進行有效的監控，利用智能化監測系統能清晰的判斷故障的所在，通常在系統中采用模糊理論、神經網絡、專家系統來分析，從而提高了工作效率和精度。尤其是在變壓器的故障監控中，傳統的診斷方法技術是通過檢測變壓箱中的氣體來判斷故障，其方法較為復雜、檢測時間長，檢測精確度差，很難有效的解決故障。
3.4智能技術在電氣工程電氣設備優化中的應用
主要包含兩個方面：①智能化技術的遺傳算法，這種算法是通過模仿生物遺傳，利用生物的進化規律進行智能搜索和運算，利用生物遺傳規律的完美型來優化系統內部缺陷。②智能化專家系統，通過設置完善的數據分析軟件，把存在的問題和缺陷進行自我優化。在實際的工程中，一般要結合兩種優化措施，以便達到最佳的優化效果。此外，在智能化系統中，也采用模糊邏輯、神經網絡的方法進行設備的優化升級，其主要的作用原理是：利用物理學的方法和神經網絡的方法進行設備和計算機算法的升級優化，從而解決了神經網絡運算的速度問題，極大地提升了計算機的運行處理速度和智能化反應速度。
4數控技術在電氣工程中的應用
4.1數控技術的電氣工程中的應用前景
數控技術是一種數字化的控制方式，借助于精密的信息處理系統實現了系統數據的監控，同時通過傳輸系統把相關指令傳輸到控制中心，控制中心配備的高效、即時的控制系統，可以快速處理傳輸數據，并做出相關的指令。數控技術在各個領域中發揮著重要作用，數控在20世紀末技術已經逐漸得到了完善，各種系統內的漏洞也逐漸完善化，從而解決了一系列的工程問題，因此為了更好的實現控制技術的安全，保證了電氣工程人員的人身安全，實現電氣設備的自動化、無人化、程序化、數據化的操作模式應當前數控技術發展的重點。
4.2數控技術在電氣工程中應用的合理性與科學性
電氣工程系統較為復雜，同時也是一個連續性的工程，因此，數控技術的應用應當結合電氣工程的實際，確保電氣工程中數控技術運用的合理性與科學性。數控技術的基礎環節是數控體系，通常而言，數控體系的完成需要借助于服務主機和控制器，并通過兩者之間的連接方式來確定系統的安全性和可靠性。當前KVM主機在電氣工程中應用廣泛，常采用CATS鏈接和KVM鏈接兩種模式與數控系統機房進行連接，而本地的控制中心則通過KVM主機收集的信息數據來了解整個電氣系統的運行狀況，并根據運行數據對系統穩定性做出相應的評估。服務器的功能則是將系統的運行狀況轉化為數字化的電信號，同時擔負著數據的存儲和調取功能，這就提高了系統信息存儲的科學化和全面，方便了控制工作的進行。此外控制中心也可以根據系統的運行做出相應的指令調整，而指令調整的信息也以同樣的方式存儲早服務器主機中，方面以后的信息調取工作。遠程控制中心則是利用各種網絡設備和電氣系統與本地控制中心實現有效鏈接，在同一時內監控多個電氣系統，常常應用于較為高層的片區系統。
4.3數控技術對電氣工程設備運行環境的監控
數控技術在電氣工程的一個重要作用就是運行環境的監控，包括對電氣系統運行環境、管理環境的監控。對于電氣系統環境的監控包括運行環境濕度和溫度、電壓、電量等，根據設置的參數來確定外部環境和內部控制系統的匹配度，如果電氣控制監控系統的數據出現了異常，例如溫度不穩、電壓過大或者過小等情況都會造成內部環境的異常，而這些數據都會被及時反饋到控制中心，控制中心接收到相關數據信號后就會與預先設定的警戒值進行比較，從而根據比對的數據做出相應的判斷，同時發出有效的指令信號。
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（一）免去了控制模型的建立
在電氣工程的傳統工作中，自動化系統控制的實現必須有控制模型的建立。但是，在實際的操作中，被控制對象往往需要十分復雜的動態方程，這就影響了精確效果的獲得。由此，在設計對象模型的環節中，經常會遇到無法科學預測、無法準確估量的一系列困難。然而，智能化系統的出現，使這些困難得到了較好解決，極大促進了工作效率的提升，同時對于一些不可控制的因素，也實現了較好的控制，大大提升了自動化控制器的準確性。
（二）實現了便捷的電氣系統控制
智能化控制器的實際應用實現了更加便捷的電氣系統控制，隨時都可以完成對系統控制程度的有效調整，極大提升了系統的整體工作性能，是對自動化控制順利實現的進一步保障。從這一項優勢中就可以看到，和傳統的自動化控制器相比較，在任何條件下，智能化控制器都具有更加完善的調解控制功能，在電氣工程的自動化實踐應用中占據優勢。
（三）實現了一致性的智能化控制
在自動化控制中的數據處理環節，智能化控制器可以實現一致性的智能化控制，很好解決了不同數據的處理困難。而且，在自動化控制的標準執行上，即使遇到陌生的數據，也依舊可以獲得具有較高準確度的估計。但是，如果發現智能化控制器在實際的應用中沒有發揮出理想的效果，一定要全面排查工程的各個細節，細致地進行分析，不能盲目的否定智能化控制技術。
三、智能化技術的實踐應用
（一）系統病因診斷
在電氣工程診斷工作中，采用傳統的人工手段具有較強的復雜性，雖然對工作人員要求十分嚴格，但是也無法獲得較為準確的診斷病因。在電氣工程工作中，實現自動化控制的過程中經常會遇到一些如設備、數據等方面的問題，這是不可能避免的，采用傳統的人工診斷辦法不能確保病因處理的及時性，而且處理效果也不佳。但是，智能化技術的廣泛應用，使得自動化控制工作的診斷效率得到大幅度提升。而且，定時檢測診斷應用，有效避免了一些不必要的問題。
（二）系統設計優化
在電氣工程發展中，傳統的工程設計需要工作人員進行多次重復的實驗操作和改良，而且，在這一工作過程中，對工作人員的工作素質也有著較高的要求，既需要工作人員掌握一定的專業設計知識，還需要工作人員能夠很好的將知識理論應用于實踐工作中。但是，在實際的設計工作中，工作人員往往不能做到全面的考慮，經常會漏掉一些具體的問題。所以，一旦發現復雜問題，很多情況下都不能做到及時解決。而智能化技術的出現，較好解決了這一問題。設計工作可以借助于計算機網絡完成，也可以借助于相關的軟件完成，既保證了設計中數據的準確性，也實現了設計樣式的豐富化，更能夠做到對復雜問題的及時處理，較好保證了自動化控制的穩定性。
（三）系統的自動化控制
在電氣工程中，智能化技術可以應用于多個控制環節，能夠很好的實現整體性的自動化控制。智能化技術的主要控制工作是借助于三種手段實現的，一是模糊控制，二是專家系統控制，三是神經網絡控制。運用這三種控制手段，極大提升了自動化控制效率，使遠距離的自動化控制成為可能，增強了對電氣系統的運行反饋。特別是神經網絡控制，能夠實現算法的反向學習，在信號處理方面得到了較大應用。
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不同智能控制系統具有不同的優缺點，復合智能系統就是將各種不同種類的控制系統進行綜合使用，這樣可以在克服各個控制系統缺點的同時，實現各個系統優點的綜合。目前常用的復合系統主要是有模糊滑模控制、模糊專家控制以及神經網絡模糊控制。模糊專家系統。該系統是種特殊的專家系統，即在知識獲取、表示、處理的整個環節中都加入了模糊技術。該系統的特點就是，即使初始信息獲取的不夠完整或者準確，但該系統還是可以較為有效的人類專家思維模擬，在既有的不完整的信息下提出最優化的解決方案。模糊專家系統是模擬人類有關專家進行有關問題解決的思路，因此是一種較容易開發應用的復合系統。神經網絡模糊系統。該系統起源于上世紀九十年代的日本，它有效的利用了神經網絡和模糊網絡各自的優點，即可實現任意函數映射，具有良好的學習性，可處理殘缺、粗糙、模糊的信息。神經網絡模糊系統是兩種系統的有效結合，它在實現模糊邏輯利用少量信息進行知識表達的同時，也可通過聯想進行有關知識的應用，這使得該控制方法實現了表達和學習能力的綜合提升。模糊滑模控制。滑模控制最大的優點就是不受系統不確定性的影響，魯棒性較佳；其缺點主要體現在未建模動態及補償干擾的高控制增益，此外在高頻轉換時易產生一定的抖振。綜合模糊系統以后的模糊滑模控制就很好的克服了這些問題，它將二者不依賴性及魯棒性好的優點進行了一定的結合，因而可以有效實現控制對象的轉換。該控制方法具有很好的應用前途。
3智能控制在火電廠熱工自動化的應用
3.1對單元機組負荷的控制
非線性、不確定、時變以及耦合等是單元機組負荷控制的難題所在，對此，可以設計出建立在機跟爐與爐跟機上的具有自適應性的兩種神經元模擬負荷控制系統。試驗發現該系統下各權系數學習收斂明顯提速，且效果自適應性及控制性均較理想。此外，結合神經元控制與模糊邏輯算法并將其應用在單元機組負荷控制上，此時控制系統的自適應性、抗干擾性、魯棒性都有顯著的增強，系統的響應速度也明顯提升。
3.2對過熱汽溫的控制
過熱汽溫對于鍋爐的正常運行有著極為重要的意義。改變減溫水是實施鍋爐過熱汽溫控制的常用方法，大慣性、時滯性，以及動態特性的隨便是該系統主要面對的問題。隨著智能控制技術的發展，人們逐漸將神經網絡控制技術引入到過熱汽溫系統中來，這使得系統的運行狀況、控制質量及適應性都有了明顯的提升。神經網絡控制下的過熱汽系統魯棒性較優，即使在調峰機組變工時也可以實行很好的運行和控制，因此有效的克服了原先過熱汽溫控制的時滯及不穩定問題。
3.3對鍋爐燃燒過程的控制
鍋爐燃燒易受到煤種煤質、變量耦合、時滯等多種因素的干擾，且其燃燒率很難實行頸椎的測區。將專家控制應用到鍋爐燃燒過程的控制中以后，通過專家系統逐次的判斷、分析和推理，可實現前進式的系統，具體包括對緊急事故、工況判斷子集、送風調節子集、執行機構診斷子集、煤厚調節子集等多內容的判斷。此外，將模糊控制融入鍋爐燃燒系統以后能夠有效解決原系統不確定性問題，并同時提升系統的魯棒性與控制質量。
3.4對中儲式制粉系統的控制
磨負荷信號較難測量、數學建型復雜以及被控參數耦合，是中儲式制粉系統主要的問題所在，此時就可以利用模糊語言規則克服其延遲與非線性的問題，具體內容包括，將操作人員的經驗以數據的形式存入計算機并進行計算，然后通過預測和分級進行兩種模糊控制。此外，將神經元解耦及模糊控制融入到磨煤機控制系統中，這樣以來，球磨機制粉時滯以及耦合的問題就得到了很好的解決。
3.5對給水加藥的控制
給水加藥工作主要涉及的是氨與聯胺的加入，前者可以使給水與高凝結水處于較高的堿性，避免酸性水腐蝕高低壓給水設備；而后者是通過聯胺的化學作用控制水內氧和二氧化碳的含量，從而避免相關設備出現腐蝕、生垢等問題。實際生產中加藥量的大小易受到水處理工況、蒸發量等因素的影響，因此很難對其實現有效的控制。在給水加藥系統中使用模糊控制系統，這樣以來，專家有關經驗的信息就會融入到控制系統中，從而使系統控制的質量得到大大的提升。在變頻器輸出頻率的控制中使用模糊控制，能夠有效的進行加藥泵機的轉速調整，這種融入模糊控制的給水加藥系統能夠避免人工加藥引起的各種不良后果，從而提高了給水加藥的工作質量。此外，模糊控制下的假藥系統具有較好的魯棒性，其動態響應也比較快速，因此具有很好的使用經濟性。
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智能化技術在電氣自動化控制應用的原理主要是實現控制的智能化、人性化，減少控制中的失誤，節約人力物力。當前，智能化控制在電氣自動化控制上與傳統控制相比主要有以下優勢：
2.1智能化技術對電氣系統調整更加便捷智能化控制器可以通過魯棒性和響應時間來實現對整個系統的調節和控制，可以有效地提高工作效率，增加自動化控制的精確性。同時，智能化控制器在控制中通過相關數據的改變來實現控制，不需要技術人員的參與，節省了人力，實現遠程操控，為電氣自動化控制帶來了極大便利。
2.2智能化技術提升了控制精密度傳統的控制方式會在控制過程中由于控制對象的復雜性而不能準確掌握控制對象的動態，從而在控制中出現無法預測的客觀因素，因此設計出來的模型因精確性不夠而不能實現很好的控制效果。智能化控制器在控制中不需要建立對象模型，使得不確定性的因素減少，提高了自動化控制的精密度。2.3智能化技術的一致性強在處理不同的數據問題時，輸入不同的數據獲得的結果較為理想，滿足自動化控制的要求。控制對象的不同也會導致控制效果的不同，控制器并沒有針對每個控制對象都有控制要求，但控制效果較為理想。同時，部分控制對象的改變也會導致控制效果達不到相關要求，因而在自動化控制設定時，一定要從實際情況出發。在對控制進行評價時，不能對智能化控制盲目否定，要認真找到出問題的具體原因，加以解決。
3智能化技術在電氣自動化控制中的應用
3.1診斷電氣工程中出現的故障電氣工程自動化控制是一個機器系統，在運行中難免會出現故障，智能化技術的運用，往往能夠及時診斷出自動化控制系統出現的故障。變壓器是電氣工程中的重要電氣元件，對整個電力運行起著重要作用，電壓器故障是電氣工程中經常出現的故障，這種故障帶來的影響較大。自動化系統的應用能夠通過變壓器的滲漏油分解氣體進行分體，對變壓器故障作出診斷，對故障位置進行排查，從而協助工作人員做出檢修方案，維護設備的正常運行。智能化技術的運用，大大提升了維修的速度與效率，提升了電力企業的效益。
3.2實現對電氣自動化的智能控制智能技術運用到電氣自動化控制之中，可以實現對電氣系統的遠程控制，工作人員只需在控制室中，就可以通過相關控制器控制系統的運轉。這種操作的無人化、自主化和高效化擴大了智能化控制的發展空間，體現了智能化控制的優越性，使得智能化控制在其他能與能夠進一步發展。
3.3優化電氣工程的設計電氣工程自動化控制是通過對控制元件的編程設計實現的，在設計中，過程繁雜，技術性和專業性要求高，對工作經驗也有相關要求。傳統的設計方式是通過試驗進行設計，這種設計方式在操作上容易出錯，而且效率低，修改起來不方便。在當前技術條件下，電氣自動化控制設計主要通過智能化CAD技術和計算機技術結合來實現，在時間控制上，這種設計能夠最大限度的節約時間，實現高效化設計，同時還可以保證設計的質量和準確性。遺傳算法是優化設計中的重要方式，對電氣自動化控制的設計起到重要作用。
3.4其他應用此外，在電氣工程自動化控制控制中，PLC技術的使用，是智能化控制的重要組成部分。它通過繼電控制器實現對某個工藝流程的控制，繼而協調整個系統的生產。在電力企業中，PLC技術的使用，可以極大提高控制的準確性和可靠性。
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2數控技術發展趨勢
2.1性能發展方向
(1)高速高精高效化速度、精度和效率是機械制造技術的關鍵性能指標。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統以及帶高分辨率絕對式檢測元件的交流數字伺服系統，同時采取了改善機床動態、靜態特性等有效措施，機床的高速高精高效化已大大提高。
(2)柔性化包含兩方面：數控系統本身的柔性，數控系統采用模塊化設計，功能覆蓋面大，可裁剪性強，便于滿足不同用戶的需求；群控系統的柔性，同一群控系統能依據不同生產流程的要求，使物料流和信息流自動進行動態調整，從而最大限度地發揮群控系統的效能。
(3)工藝復合性和多軸化以減少工序、輔助時間為主要目的的復合加工，正朝著多軸、多系列控制功能方向發展。數控機床的工藝復合化是指工件在一臺機床上一次裝夾后，通過自動換刀、旋轉主軸頭或轉臺等各種措施，完成多工序、多表面的復合加工。數控技術軸，西門子880系統控制軸數可達24軸。
(4)實時智能化早期的實時系統通常針對相對簡單的理想環境，其作用是如何調度任務，以確保任務在規定期限內完成。而人工智能則試圖用計算模型實現人類的各種智能行為。科學技術發展到今天，實時系統和人工智能相互結合，人工智能正向著具有實時響應的、更現實的領域發展，而實時系統也朝著具有智能行為的、更加復雜的應用發展，由此產生了實時智能控制這一新的領域。在數控技術領域，實時智能控制的研究和應用正沿著幾個主要分支發展：自適應控制、模糊控制、神經網絡控制、專家控制、學習控制、前饋控制等。例如在數控系統中配備編程專家系統、故障診斷專家系統、參數自動設定和刀具自動管理及補償等自適應調節系統，在高速加工時的綜合運動控制中引入提前預測和預算功能、動態前饋功能，在壓力、溫度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使數控系統的控制性能大大提高，從而達到最佳控制的目的。
2.2功能發展方向
(1)用戶界面圖形化用戶界面是數控系統與使用者之間的對話接口。由于不同用戶對界面的要求不同，因而開發用戶界面的工作量極大，用戶界面成為計算機軟件研制中最困難的部分之一。當前INTERNET、虛擬現實、科學計算可視化及多媒體等技術也對用戶界面提出了更高要求。圖形用戶界面極大地方便了非專業用戶的使用，人們可以通過窗口和菜單進行操作，便于藍圖編程和快速編程、三維彩色立體動態圖形顯示、圖形模擬、圖形動態跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實現。
(2)科學計算可視化科學計算可視化可用于高效處理數據和解釋數據，使信息交流不再局限于用文字和語言表達，而可以直接使用圖形、圖像、動畫等可視信息。可視化技術與虛擬環境技術相結合，進一步拓寬了應用領域，如無圖紙設計、虛擬樣機技術等，這對縮短產品設計周期、提高產品質量、降低產品成本具有重要意義。在數控技術領域，可視化技術可用于CAD/CAM，如自動編程設計、參數自動設定、刀具補償和刀具管理數據的動態處理和顯示以及加工過程的可視化仿真演示等。
(3)插補和補償方式多樣化多種插補方式如直線插補、圓弧插補、圓柱插補、空間橢圓曲面插補、螺紋插補、極坐標插補、2D+2螺旋插補、NANO插補、NURBS插補(非均勻有理B樣條插補)、樣條插補(A、B、C樣條)、多項式插補等。多種補償功能如間隙補償、垂直度補償、象限誤差補償、螺距和測量系統誤差補償、與速度相關的前饋補償、溫度補償、帶平滑接近和退出以及相反點計算的刀具半徑補償等。
(4)內裝高性能PLC數控系統內裝高性能PLC控制模塊，可直接用梯形圖或高級語言編程，具有直觀的在線調試和在線幫助功能。編程工具中包含用于車床銑床的標準PLC用戶程序實例，用戶可在標準PLC用戶程序基礎上進行編輯修改，從而方便地建立自己的應用程序。
(5)多媒體技術應用多媒體技術集計算機、聲像和通信技術于一體，使計算機具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在數控技術領域，應用多媒體技術可以做到信息處理綜合化、智能化，在實時監控系統和生產現場設備的故障診斷、生產過程參數監測等方面有著重大的應用價值。
2.3體系結構的發展
(1)集成化采用高度集成化CPU、RISC芯片和大規模可編程集成電路FPGA、EPLD、CPLD以及專用集成電路ASIC芯片，可提高數控系統的集成度和軟硬件運行速度。應用FPD平板顯示技術，可提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優點，可實現超大尺寸顯示，成為和CRT抗衡的新興顯示技術，是21世紀顯示技術的主流。應用先進封裝和互連技術，將半導體和表面安裝技術融為一體。通過提高集成電路密度、減少互連長度和數量來降低產品價格，改進性能，減小組件尺寸，提高系統的可靠性。
(2)模塊化硬件模塊化易于實現數控系統的集成化和標準化。根據不同的功能需求，將基本模塊，如CPU、存儲器、位置伺服、PLC、輸入輸出接口、通訊等模塊，作成標準的系列化產品，通過積木方式進行功能裁剪和模塊數量的增減，構成不同檔次的數控系統。
(3)網絡化機床聯網可進行遠程控制和無人化操作。通過機床聯網，可在任何一臺機床上對其它機床進行編程、設定、操作、運行，不同機床的畫面可同時顯示在每一臺機床的屏幕上。
(4)通用型開放式閉環控制模式采用通用計算機組成總線式、模塊化、開放式、嵌入式體系結構，便于裁剪、擴展和升級，可組成不同檔次、不同類型、不同集成程度的數控系統。閉環控制模式是針對傳統的數控系統僅有的專用型單機封閉式開環控制模式提出的。由于制造過程是一個具有多變量控制和加工工藝綜合作用的復雜過程，包含諸如加工尺寸、形狀、振動、噪聲、溫度和熱變形等各種變化因素，因此，要實現加工過程的多目標優化，必須采用多變量的閉環控制，在實時加工過程中動態調整加工過程變量。加工過程中采用開放式通用型實時動態全閉環控制模式，易于將計算機實時智能技術、網絡技術、多媒體技術、CAD/CAM、伺服控制、自適應控制、動態數據管理及動態刀具補償、動態仿真等高新技術融于一體，構成嚴密的制造過程閉環控制體系，從而實現集成化、智能化、網絡化。
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錢七虎院士在中國地下工程安全風險管理進展、挑戰及對策中指出隧道工程建設信息化技術的發展方向，包括開展基于大數據技術的TBM/盾構施工的分析與控制研究，以及數字隧道向智慧隧道的發展，提出智慧隧道“智”體現四個方面:透徹感知、全面互聯、深度整合、智能服務。
巖土工程施工工序復雜、工種繁多，施工事故不僅與設計、操控有關，還與地層、地下水、環境等因素相聯系，造成很多事故機理難以完全摸清，且在風險評估過程中，由于人類本身經驗的相對缺乏、風險評估的時間不充裕，或者風險管理實施者主觀的不確定性等原因，可能造成風險因素識別不全面、風險評估可參考性不強、風險對策不合理等后果，從而使得風險管理達不到其原定的目標，甚至失效。為了充分、有效地利用人類以前的風險評估經驗，吸取以往的事故教訓，神經網絡、（BR（ （ase-Based Reasoning，案例推理）、RBR（ Rule-Based Reasoning，規則推理）等智能化分析工具應用于巖土工程施工安全評估能夠很好地解決風險評估過程中時間、經驗不足的問題。
華中科技大學的劉博基于案例((（BR）和基于規則((RBR）混合模式設計地鐵施工安全事故案例庫的結構化模型，其搜集了國內外(國內為主）71個地鐵工程施工安全事故案例，分析典型案例的表示形式、內容特征及統計規律，并通過對特征的相似性、案例庫的有效性和可操作性分析，論證歷史案例重用的可行性。葉婷婷等將案例推理的原則應用到構建集成情境的地鐵施工安全動態辨識知識庫中，運用案例推理和專家識別的方法構建知識庫的主要運轉方式，分別運用案例推理、專家識別實現知識庫自動識別器、人機識別器的運轉，并通過雙方相互融合、相互促進實現知識庫運轉。李興高針對泥餅等盾構掘進中典型事故，基于典型事故掘進參數數據，利用BP神經網絡實現故障識別和分析，對于泥餅故障，文獻選用了扭矩、推力、推進速度、閘門壓力、出土溫度作為神經網絡的輸入指標，以事故發生與否作為輸出指標。
林鵬研發了一種在混凝土壩區為工人提供安全保護和各種服務的實時隧道定位系統，基于該系統，實現在線、實時跟蹤、智能識別功能，還具有工人緊急呼叫、跟蹤歷史和位置查詢等功能，現場應用表明，該算法可靠、準確(3-5米精度），可提供實時定位服務。
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20世紀60年代中期，世界建筑業啟動了新一輪的發展，建筑物單體的高度與體量急驟增加，二、三百米的超高層建筑，單體超過10萬平方米的大型建筑已十分普通。建筑物規模的增大與工程建設的技術難度不僅體現在高度與面積上，建筑物的多功能使用(同一幢建筑物內分層區具有辦公、酒店、商場、公寓、娛樂等使用功能)。各類使用者對建筑物的服務要求多樣化與服務性能日趨提高，越來越重視生活條件與環境的舒適性、與社會和人際溝通的便捷性、生存空間的安全性、設施服務的完善性、管理組織的嚴密性等。在解決這些復雜難題的過程中逐步形成了智能建筑的概念。
1智能建筑的理論體系
長期以來，對智能建筑是否存在理論與學科特征，一直未能形成比較一致的認識。有些人士認為智能建筑就是把計算機、控制及電子設備運用于建筑物，只是高新技術的綜合應用而已，并無理論可言。
然而，筆者認為經過二十年的實踐，智能建筑已不如早期那么神秘朦朧，在長期的建設、應用與管理中，已經凸現其深層的特征，有必要對此進行探討。圖1所示為智能建筑理論的結構，下面將分別進行闡述。
a.應用對象層。智能建筑為人類活動提供信息化、自動化的工作和生活場所，它的應用對象就是建筑物的使用者、管理者與服務提供者。
b.特定功能層。只要是按現代化、信息化運作的機構所在地都有智能建筑的需求，因此智能建筑早已不是辦公建筑的專利，公共建筑、住宅建筑、工業建筑、軍事建筑都可以按智能建筑建設。近十年來，中國與全球一樣建成了大量智能型的辦公樓、酒店、體育場館、會展中心、醫院、學校、法院、圖書館、劇院、博物館、機場、車站、住宅、電子廠、食品廠、化工廠、發電廠、軍營、應急指揮中心等建筑物，這些建筑物在世界的經濟與社會中起著極為重要的作用。在這一層面上，智能化系統功能需求與設備配置往往受建筑物個性、建設目標，管理模式和投資力度的影響而有較大的差別。
c.應用技術層面。這是智能建筑的技術基礎，由通信網絡技術、智能控制技術、信息處理技術和綜合管理技術等組成。在這些技術領域中，最新的技術成果及其形成的裝備會以最快的速度應用于建筑業。如在5年前，當軟件工程界剛開始討論中間件技術時，市場上立即推出了采用中間件技術的智能建筑系統集成軟件iz bms集成化智能建筑管理系統)。又如當工業以太網技術出現突破，隨即出現了基于工業以太網的樓宇自動化系統。
d.基礎理論層。雖然從表面上看，智能建筑嵌人了許多令人目眩的五光十色的技術，但實質上智能建筑并不僅是新技術的綜合與新裝備的組合，而在其深層次中是有基礎理論的支撐。
1945年奧地利人貝塔朗菲創建系統論形成了“系統哲學”，這是把世界看作一個巨大組織的機體主義世界觀，它包括了系統本體論、系統認識論、系統價值論和系統方法論。系統理論的概念(等級秩序、漸進分化、反饋、開放等)與方法(圖論、集論、控制論、對策論、排隊論等)是智能建筑總體設計與工作流程規劃中的重要工具。
美國人香農在1948年奠定了信息論的理論基礎，使人類傳統的科學從以材料與能量為中心的體系，轉變為以材料、能量與信息為中心。當建筑物的智能水平日益提高后，人們已不滿足僅在通信信道容量、噪聲抑制、數據加密上應用信息論，而需要進一步通過統計及隨機過程的分析來討論語義分析、信息的嫡的應用。
“以人為本”在如今似乎已成為一句時尚的語句，但在智能建筑的功能設計與運行管理中，如果缺乏針對使用者與管理者的工作和生活便利考慮，缺乏以人機工效學對人機界面、機器與人的共享空間的設計，缺乏在智能化、數字化環境下對不同職能與層次人的行為處理分析和對策，那么任何再先進的智能化系統也是失敗的。
智能建筑不僅僅是當前高新技術的盡情應用，而且必須從可持續發展的角度對建筑物的一切進行考量:設備與材料的環保、系統運行方式的綜合能效設計、建筑物節能模式的選擇、建筑物管理的組織結構設計，都需要從有利于協調“自然·社會·經濟”關系，提高“人口·資源·環境”可持續發展的水平來考慮。這些工作要有助于建立7項工作:選擇資源節約型的經濟體系、推進社會公平化的社會體系、重視提高國家綜合實力的科技體系、保持自然生產能力的生態體系、促進環境質量提高的環境體系、提高國民整體素質的人口體系和規范合理行為的政策法規體系。“可持續發展”是我國的基本國策之一，已深人到整個社會。智能建筑自然也在“可持續發展”政策的覆蓋之下。
顯然，在智能建筑所有的相關領域，以上的理論都在工作過程中起著宏觀導向與微觀指導的作用。
2智能建筑理論的特征
通過上述分析可見，智能建筑不僅存在理論，而且其理論結構相當復雜，還具有以下三個特征。
a.多目標的優化智能建筑不是機械的技術與設備集合，而是一個大系統，需要多視角地考慮技術、管理、經濟、人文、環境等因素的大系統運行目標，并且調動各種手段使系統達到最優的綜合目標。即系統的優化目標函數為:s=f<技術、效率、價格、智能建筑理論與工程實踐—程大章發展、環境、人氣等)。
b.多學科的綜合這一點是顯然的，智能建筑的規劃、設計、運行和管理，所涉及的技術，經濟、管理以及法律問題，都必須有效地應用各學科的知識成果來解決。
c.多因素的相關性智能建筑與社會信息化、社會經濟發展、管理模式、裝備技術發展、政府導向等具有十分密切的關系，盡管就表面來看智能建筑僅是一種建設行為與經營管理方法。但是從建筑物的生命周期成本(lcc life cycle cost)(見圖2)來看，當某種設備與技術采用后，可改變其生命周期中許多相關的分項狀態。
比如采用完善的ba(建筑設備自動化)系統進行照明系統的節能控制(按照度、時間、夜間最低照度、分區等)，可以有效降低電耗與照明設備的運行時間，而照明設備因此而延長壽命減少了照明設備的維護更新費用。這可使建筑物生命周期成本中的能耗費與設備更新費用減少。但是要實現這一目標需要設置完善的ba系統，要增加建設的一次投資.同時，降低能耗的效益并不僅僅體現在lcc的圖中，它對于廣義的環境保護價值更是巨大的。
3智能建筑工程實踐的分析
近年來，隨著中國綜合國力的增強，全國各地的智能建筑熱潮有漲無退。由于我們已經歷了較長期的探索，在工程建筑中有許多成功的經驗，也有不少失敗的教訓，無論是建設方/業主，工程技術人員，還是物業管理人員，都逐步趨于成熟。因而最近起步建設智能建筑的地區(暫稱為后行地區)，往往可以比北京、上海、廣州等先行開發建設的大城市(暫稱為先行地區)有更好的建設效果。我們將之稱為后發優勢，見圖3
智能化系統工程先行地區由于一開始處于探索前進的過程，不可避免地在早期建設中存在著各種過份的行為(控制論中稱之為超調)，隨后又出現因失誤而放棄的行為(稱之為振蕩過程)，最后趨向于合理的裝備與功能水平。而后行地區由于可以借鑒先行地區的經驗與教訓，可以比較合理穩妥地確定自己的智能化系統工程建設目標與行為，雖然起步稍遲，但最終可以與先行地區趨向于同樣的建設效果，而他所化的代價則比先行地區要小得多(如早期智能住宅小區建設成本高達230元/mz，而近年來則在60元/mz左右，而且裝備的性能與質量更好)。
4智能建筑已經形成產業鏈
建筑業是中國經濟發展的重要抓手。中國經濟發展的歷史與現實清楚地告訴我們，國民經濟狀態上升建筑業必然興旺，建筑業發達了，國民經濟必然形勢大好。中國近年來持續的經濟增長其中就有1---2個百分點來自建筑業貢獻。
隨著中國城市化進程的加快，全國的基本建設規模不斷增大，北京市2008年的奧運會與上海市2010年的世博會，大大刺激了建筑業發展，智能建筑與智能住宅小區則成為建筑業的精品。在工業建筑物、民用建筑物、軍事建筑物與市政建筑物中的電氣設備投資已從上世紀80年代總投資的6%一7%，增長到總投資的10%----18%，并且還在不斷上升。與此同時，市場中的各類智能建筑電氣設備不僅引進了大量國外先進技術與產品，也推出了一定數量具有自主知識產權的產品。據不完全統計，與智能建筑電氣設備相關的國內企業約有6---8千家，智能建筑電氣設備的民族企業在穩定成長。目前智能建筑行業，已基本形成了一條穩定的產業鏈，產業鏈的各方關系可以用圖4來描述。
圖中箭頭表示各方的相互關系:①提供建筑化系統設備工程與技術服務;②提供智能化系統設備功能信息、設備使用改進意見;③提品與設備技術信息;④提供系統設備需求信息與系統設備功能信息;⑤人才與技術的需求與供應。
圖4智能建筑的產業鏈示意圖
圖4所示的關系中，工作的基礎是國際標準、國家標準與行業標準(注:gb/t50314為《智能建筑設計標準》，gb50339為《智能建筑施工及驗收規范》)。
5智能建筑應用的發展趨勢
隨著文明的進步，人們對工作與生活的環境要求不斷地提高，建筑物的功能與相應的標準也逐步提升.智能建筑作為現代建設技術的核心，面臨著新的挑戰。
篇8
1.光機電一體化技術特征
光機電一體化系統主要由動力、機構、執行器、計算機和傳感器五個部分組成，相互構成一個功能完善的柔性自動化系統。其中計算機軟硬件和傳感器是光機電一體化技術的重要組成要素。與傳統的機械產品比較，光機電一體化產品具有以下技術特征。
1.1體積小，重量輕，適應性強，操作更方便
光機電一體化技術使得操作人員擺脫了以往必須按規定操作程序或節后頻繁緊張地進行單調重復操作的工作方式，可以靈活方便地按需控制和改變生產操作程序，任何一臺光機電一體化裝置的動作，可由預設的程序一步一步控制實現，甚至實現操作全自動化和智能化。
1.2功能增加，精度大幅提高
光機電一體化系統包括以激光、電腦等現代技術集成開發的自動化、智能化機構設備、儀器儀表和元器件。電子技術的采用使得包饋控制水平提高，運算速度加快，通過電子自動控制系統可精確按預設動作，其自行診斷、校正、補償功能可減少誤差，達到靠單純機械方式所不能實現的工作精度。同時，由于機械傳動部件減少，機械磨損及配合間隙等引起的誤差也大大減小。
1.3部分硬件實現軟件化，智能化程度提高
傳統機械設備一般不具有自維修或自診斷功能。光機電一體化技術使得電子裝置能按照人的意圖進行自動控制、自動檢測、信息采集及處理、調節、修正、補償、自診斷、自動保護直至自動記錄、顯示、打印工作結果。通過改變程序，指令等軟件內容而無需改動硬件部分就可變換產品的功能，使機械控制功能內容的確定和變化趨勢向"軟件化"和"智能化"。
1.4產品可靠性得到提高，使用壽命增長
傳統的機械裝置的運動部分，一般都伴隨著磨損及運動部件配合間隙所引起的動作誤差，導致可動摩擦、撞擊、振動等加重，嚴格影響裝置壽命、穩定性和可靠性。而光機電一體化技術的應用，使裝置的可動部件減少，磨損也大為減少，像集成化接近開關甚至無可動部件、無機械磨損。因此，裝置的壽命提高，故障率降低，從而提高了產品的可靠性和穩定性。
1.5融合了多種學科新技術，衍生出許多功能更強、性能更好的新產品
光機電一體化產品的研究開發涉及到許多學科和專業知識，包括數學、物理學、化學、聲學、機械工程學、電力電子學、電工學、系統工程學、光學、控制論、信息論和計算機科學等。例如人們很熟悉的靜電復印機、彩色印像機等，就是一種由機、電、光、磁、化學等多種學科和技術復合創新的新型產品。光機電一體化技術將光電子技術、傳感器技術、控制技術與機械技術各自的優勢結合起來，衍生出許多功能更強、性能更好的新一代技術裝備。
1.6產品系統性增強，各部分系統間協調性要求提高
光機電一體化是一門學科的邊緣科學技術，多種技術的綜合及多個部分的組合，使得光機電一體化技術及產品更具有系統性、完整性和科學性。其各個組成部分在綜合成一個完整的系統中相互配合有嚴格的要求，這就要求各種技術揚長避短，提高系統協調性。
2.研究現狀和發展趨勢
2.1研究現狀
自從我國實行改革開放以來，科技領域急起直追，我國的光機電一體化技術已取得明顯的成效，數控產品有了很大的提高，尤其是經濟型靈敏數控裝置發展很快，是我國特有的經濟實用產品，不但適用國內市場的需要，部分產品還隨主機配套出口。國內的機械產品采用可編程控制器（PC）和微電子技術控制設備也越來越多，覆蓋面也日益擴大，從紡織機械、軸承加工設備、機床、注塑機到橡膠輪胎成型機、重型機械、輕工業機械都是如此，我國自行研制和生產的光機電設備，在質量上也有重大突破，為今后的推廣應用打下了良好的基礎。
2.2發展趨勢
光機電一體化技術已經滲透到各個學科、領域，成為一種新興的學科，并逐漸成為一種產業，而這些產業作為新的經濟增長點越來越受到高度重視。從世界科學技術的發展情況來看，光機電一體化技術的未來技術熱點主要包括：
（1）激光技術
1）高單色性，利用激光高單色性作精密測量時，可極大地提高測量精度和量程。
2）高方向性，因具有很遠距離傳輸光能和傳輸控制指令的能力，從而可以進行遠距離激光通信、激光測距、激光雷達、激光導航以及遙控。
3）高亮度性，利用激光的高亮度特性，中等亮度激光束在焦點附近可產生幾千到幾萬度的高溫，可使照射點物體熔化或汽化，對各種各樣材料和產品進行特種加工。
4）相干性，由于激光速頻率單一、相位方向相同。適用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光學計算機的研制，而在實際運用中也會通過一些激光技術改變激光輻射的特性，應用范圍更廣。
（2）傳感檢測技術
1）激光準直，能夠測量平直度、平面度、平行度、垂直度，也可以做三維空間的基準測量。
2）激光測距，其探測距離遠，測距精度高，抗干擾性強，體積小，重量輕，但受天然影響大。
3）光纖探測器，在目標很小，間隔受限或危險的環境中，最常選用的是光纖探測器。
其他還有激光打孔、刻槽=標記、光化學沉積等加工技術。
（3）激光快速成型技術
激光快速成型是利用計算機將復雜的三維物體轉化為二維層，將熱塑性塑料粉末或膠粘襯底片材紙張燒結，由點、線構造零件的面（層），然后逐層成型。激光快速成型技術可使新產品及早投放市場，極大地提高了汽車生產企業對市場的適應能力和產品的競爭能力。
（4）光能驅動技術
利用光致變形材料可制作光致動器和光機器人。現已研制成功一種光致動器，其工作原理是將光照在形狀記憶合金上，反復地通、斷使材料伸縮，再利用感溫磁性體的溫度特性，將材料末端吸附在襯底上。利用材料本身的伸縮和端部的吸附特性，加上光的通斷便能實現所要求的動作。實驗驗證，該致動器能可在頂面步行。這種狀態目標處于初級階段，如果能發現具有優異光作用特性的動態物質，則可使光能驅動技術廣泛應用。
3.結語
技術上的改革和與之相配套的技術支持是創新技術的基礎。開發光機電一體化產品有不同的層次和靈活的自由度。在機械技術中恰當地引入電子技術，產品的面貌和行業的面貌就可以迅速發生巨大變化。產品一旦實現光機電一體化，便具有很高的功能水平和附加價值，將給開發生產者和用戶帶來巨大的社會經濟效益。
參考文獻
[1]劉志，朱文堅.光機電一體化技術，現代制造工程，2001（12）
[2]梁進秋.微光機電系統國內外研究進展.光機電信息，2000（8）
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1.光機電一體化技術特征
光機電一體化系統主要由動力、機構、執行器、計算機和傳感器五個部分組成，相互構成一個功能完善的柔性自動化系統。其中計算機軟硬件和傳感器是光機電一體化技術的重要組成要素。與傳統的機械產品比較，光機電一體化產品具有以下技術特征。
1.1體積小，重量輕，適應性強，操作更方便
光機電一體化技術使得操作人員擺脫了以往必須按規定操作程序或節后頻繁緊張地進行單調重復操作的工作方式，可以靈活方便地按需控制和改變生產操作程序，任何一臺光機電一體化裝置的動作，可由預設的程序一步一步控制實現，甚至實現操作全自動化和智能化。
1.2功能增加，精度大幅提高
光機電一體化系統包括以激光、電腦等現代技術集成開發的自動化、智能化機構設備、儀器儀表和元器件。電子技術的采用使得包饋控制水平提高，運算速度加快，通過電子自動控制系統可精確按預設動作，其自行診斷、校正、補償功能可減少誤差，達到靠單純機械方式所不能實現的工作精度。同時，由于機械傳動部件減少，機械磨損及配合間隙等引起的誤差也大大減小。
1.3部分硬件實現軟件化，智能化程度提高
傳統機械設備一般不具有自維修或自診斷功能。光機電一體化技術使得電子裝置能按照人的意圖進行自動控制、自動檢測、信息采集及處理、調節、修正、補償、自診斷、自動保護直至自動記錄、顯示、打印工作結果。通過改變程序，指令等軟件內容而無需改動硬件部分就可變換產品的功能，使機械控制功能內容的確定和變化趨勢向"軟件化"和"智能化"。
1.4產品可靠性得到提高，使用壽命增長
傳統的機械裝置的運動部分，一般都伴隨著磨損及運動部件配合間隙所引起的動作誤差，導致可動摩擦、撞擊、振動等加重，嚴格影響裝置壽命、穩定性和可靠性。而光機電一體化技術的應用，使裝置的可動部件減少，磨損也大為減少，像集成化接近開關甚至無可動部件、無機械磨損。因此，裝置的壽命提高，故障率降低，從而提高了產品的可靠性和穩定性。
1.5融合了多種學科新技術，衍生出許多功能更強、性能更好的新產品
光機電一體化產品的研究開發涉及到許多學科和專業知識，包括數學、物理學、化學、聲學、機械工程學、電力電子學、電工學、系統工程學、光學、控制論、信息論和計算機科學等。例如人們很熟悉的靜電復印機、彩色印像機等，就是一種由機、電、光、磁、化學等多種學科和技術復合創新的新型產品。光機電一體化技術將光電子技術、傳感器技術、控制技術與機械技術各自的優勢結合起來，衍生出許多功能更強、性能更好的新一代技術裝備。
1.6產品系統性增強，各部分系統間協調性要求提高
光機電一體化是一門學科的邊緣科學技術，多種技術的綜合及多個部分的組合，使得光機電一體化技術及產品更具有系統性、完整性和科學性。其各個組成部分在綜合成一個完整的系統中相互配合有嚴格的要求，這就要求各種技術揚長避短，提高系統協調性。
2.研究現狀和發展趨勢
2.1研究現狀
自從我國實行改革開放以來，科技領域急起直追，我國的光機電一體化技術已取得明顯的成效，數控產品有了很大的提高，尤其是經濟型靈敏數控裝置發展很快，是我國特有的經濟實用產品，不但適用國內市場的需要，部分產品還隨主機配套出口。國內的機械產品采用可編程控制器（PC）和微電子技術控制設備也越來越多，覆蓋面也日益擴大，從紡織機械、軸承加工設備、機床、注塑機到橡膠輪胎成型機、重型機械、輕工業機械都是如此，我國自行研制和生產的光機電設備，在質量上也有重大突破，為今后的推廣應用打下了良好的基礎。
2.2發展趨勢
光機電一體化技術已經滲透到各個學科、領域，成為一種新興的學科，并逐漸成為一種產業，而這些產業作為新的經濟增長點越來越受到高度重視。從世界科學技術的發展情況來看，光機電一體化技術的未來技術熱點主要包括：
（1）激光技術
1）高單色性，利用激光高單色性作精密測量時，可極大地提高測量精度和量程。
2）高方向性，因具有很遠距離傳輸光能和傳輸控制指令的能力，從而可以進行遠距離激光通信、激光測距、激光雷達、激光導航以及遙控。
3）高亮度性，利用激光的高亮度特性，中等亮度激光束在焦點附近可產生幾千到幾萬度的高溫，可使照射點物體熔化或汽化，對各種各樣材料和產品進行特種加工。
4）相干性，由于激光速頻率單一、相位方向相同。適用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光學計算機的研制，而在實際運用中也會通過一些激光技術改變激光輻射的特性，應用范圍更廣。
（2）傳感檢測技術
1）激光準直，能夠測量平直度、平面度、平行度、垂直度，也可以做三維空間的基準測量。
2）激光測距，其探測距離遠，測距精度高，抗干擾性強，體積小，重量輕，但受天然影響大。
3）光纖探測器，在目標很小，間隔受限或危險的環境中，最常選用的是光纖探測器。
其他還有激光打孔、刻槽=標記、光化學沉積等加工技術。
（3）激光快速成型技術
激光快速成型是利用計算機將復雜的三維物體轉化為二維層，將熱塑性塑料粉末或膠粘襯底片材紙張燒結，由點、線構造零件的面（層），然后逐層成型。激光快速成型技術可使新產品及早投放市場，極大地提高了汽車生產企業對市場的適應能力和產品的競爭能力。
（4）光能驅動技術
利用光致變形材料可制作光致動器和光機器人。現已研制成功一種光致動器，其工作原理是將光照在形狀記憶合金上，反復地通、斷使材料伸縮，再利用感溫磁性體的溫度特性，將材料末端吸附在襯底上。利用材料本身的伸縮和端部的吸附特性，加上光的通斷便能實現所要求的動作。實驗驗證，該致動器能可在頂面步行。這種狀態目標處于初級階段，如果能發現具有優異光作用特性的動態物質，則可使光能驅動技術廣泛應用。
3.結語
技術上的改革和與之相配套的技術支持是創新技術的基礎。開發光機電一體化產品有不同的層次和靈活的自由度。在機械技術中恰當地引入電子技術，產品的面貌和行業的面貌就可以迅速發生巨大變化。產品一旦實現光機電一體化，便具有很高的功能水平和附加價值，將給開發生產者和用戶帶來巨大的社會經濟效益。
參考文獻
[1]劉志，朱文堅.光機電一體化技術，現代制造工程，2001（12）
[2]梁進秋.微光機電系統國內外研究進展.光機電信息，2000（8）
篇10
一、當前《管理學》課程論文教學中存在的問題
(一)寫作前準備不足，目標不明確。課程論文教學模式要求教師在寫作前做大量的準備工作，但作為一種比較新的教學方式，當前不少高校對課程論文教學還沒有相應明晰的管理規范。教師對課程論文教學的隨意性也比較大。在教學中有的教師為了完成課程論文的教學環節，甚至只對學生在字數或格式上有所要求，至于論文的選題、內容、形式等則由學生自定了。這種形式在一定程度上是有利于那些有學習興趣和積極性的同學發揮其主動性和創造性的。但《管理學》涉及的內容廣，對于多數同學這種沒明確寫作目標的情況大大影響了課程論文的教學質量。
(二)寫作過程中投入不足。有質量的課程論文不僅寫作前要有明確的目標，而且還應該是學生在查閱大量相關文獻的基礎上，經過自己的分析思考，或與教師和同學溝通討論后，認真撰寫出來的。但現在在就業導向的推動下，相當多的學生把大部分時間投入到考證過級或考研課程的學習上，真正用于專業課程學習的時間和精力并不多，特別是《管理學》這類學生們自認為可以完全看得懂教科書的課程。學生學習投入的不足造成其專業知識和學術論文寫作能力明顯不足，有的同學甚至不知道如何系統性地檢索和查閱文獻;有的同學為了應付，甚至直接提交的是網絡上下載粘貼的內容。而與此同時，高校教師受高校科研導向的影響，也沒有太多時間精力幫助學生解決課程論文寫作過程遇到的問題，撰寫專業課課程論文的任務也敷衍了事了。
(三)寫作后評價體系不健全。關于課程論文的評價，目前還沒有非常科學完善的評價標準。而且《管理學》本身就是科學性和藝術性的結合，對管理問題的評價也是見仁見智，要確定統一的評價標準有一定的難度。當前對課程論文的評價，一般都是任課教師根據自己的標準判定成績等級。多數教師會從學生的專業寫作能力和寫作態度兩個大方面來考查，而這其中又會有很多應該考查的指標。但各個任課教師根據自定標準來評價，不可避免地會帶有片面性、主觀性。評價體系的不健全不僅會影響課程論文寫作這種教學模式的發展，而且也可能在一定程度上影響到學生課程論文寫作的積極性。
二、系統控制的相關理論觀點
控制作為確保目標實現的重要手段，主要是指監視活動的進行，如果發生偏差，糾正偏差的過程。根據控制論的觀點，控制活動按其作用時點的不同，可以分為前饋控制、同期控制、反饋控制三大類。前饋控制又稱事前控制、預先控制，是指盡可能在系統發生偏差之前，根據預測的信息采取相應的措施，防止偏差的產生。同期控制，又稱為現場控制、實時控制，是指在活動的進行過程中，一旦發現偏差出現，立即糾正偏差。同期控制的目的是要將偏差消除在萌芽狀態。反饋控制是一種在計劃執行一段時間或結束后進行的事后控制，主要為下一步計劃的實施總結經驗。前饋控制、同期控制、反饋控制各有優缺點。
(一)前饋控制的優點。前饋控制的主要優點是能防患于未然，避免偏差可能造成的損失;控制措施對事不對人，不會引起被控對象的心理不滿;適用性廣，能用于各種組織的多種工作;有
利于促使管理人員科學地預測在計劃執行中可能發生的事件。但前饋控制需要投入的資源和精力較大，運用起來比較復雜，只有對計劃與控制系統作認真深入的分析，才能提升預測的準確性。(二)同期控制的優點。同期控制的優點主要是能在偏差剛剛出現時，及時發現并及時解決，減少偏差所造成的損失;有利于發現那些在實施中才會暴露出的趨勢性問題;可借助技術創新實現同期控制的自動化與智能化。但現場控制對管理人員處理應急事件的能力要求較高;易造成控制者與被控制者之間的矛盾;自動化及智能化的現場控制系統成本高;有的工作難以實施同期控制。
(三)反饋控制的優點。反饋控制是一種針對結果的控制，其優點主要是具有良好的抗干擾性，便于總結規律，為下一步工作的實施創造條件;不斷地進行信息反饋，有利于實現良性循環，提高效率。但反饋控制是通過事后的檢查活動才發現偏差，有滯后性，在糾偏前，偏差已出現，甚至損失已造成，無法挽回。
三、基于系統控制思想的《管理學》課程論文教學模式
為解決當前課程論文教學中所存在的問題，確保教學目標的實現，借鑒系統控制理論中事前、事中和事后控制的思路，構建基于全過程控制的課程論文教學模式是十分必要的。
(一)寫作前做好充分準備。
1．選擇合適的時機。課程論文是課程教學的環節之一，因此為了較好地配合課程教學的內容，在安排課程論文時要注意選擇合適的時機。不同研究主題要選擇不同的時機，但一般在《管理學》課程論文寫作前，應已完成對管理學的學科內容概述、管理的基礎概念，以及管理思想和理論的發展這些內容的教學。讓學生先了解本門課程的主要內容、特點，以及管理的基礎概念和理論的發展沿革這些內容，即在學生對課程總體有一個清晰認識的基礎上再開始進入課程論文環節。
2．精心設計研究主題。教師需要針對課程的性質和特點，結合學生的能力，在滿足教學目標的前提下，對課程論文的選題進行認真篩選和精心設計。教師可先指定比較寬泛的研究主題，然后在學生中開展啟發式討論。在啟發討論氛圍中，不斷運用管理學的理論和方法，引導學生明確自己的課程論文主題，這樣既能讓學生發揮自己的創造性思維，也可以培養學生的科研素養。
3．明確寫作目標要求。教師不僅要在寫作前對課程論文的寫作目標、內容，以及基本寫作規范等進行明確要求，還應向學生介紹相關的研究方法和參考書目。
4．將課程論文作為課程考核的內容。寫作前教師應向學生明確課程論文的成績是該門課程考核的內容之一，使學生在思想上重視，合理安排時間精力。
(二)寫作過程中做好指導。課程論文作為《管理學》立體化教學改革的主要方式之一，其目的不僅可以檢查學生對相關專業知識的掌握情況，而且也有利于培養學生的學術研究和寫作能力。
1．指導學生查閱相關文獻。相關文獻是科學研究的重要二手資料。在論文寫作過程中，學生需要查閱相關文獻，教師首先需要指導他們解決“找什么、哪里找、怎樣找”的問題。文獻找到后還要指導學生閱讀文獻，并對文獻進行述評。
2．擬定具體題目和論文框架。雖然在寫作前學生基本確定了一個研究主題，但教師還需要進一步指導學生確定具體可寫的題目和論文的框架結構。在進行相關文獻查閱的基礎上，引導學生深入思考如下問題:“研究題目大小適中嗎?研究有創新性嗎?應該從哪幾個方面來展開研究論述?研究所涉及到的數據能收集到嗎?有足夠的時間和能力完成論文嗎?”。當學生對這樣一系列問題進行思考和判斷后，其論文的具體題目和框架也就產生了。
3．進一步明確寫作規范。教師可以通過優秀的碩博論文、期刊論文，向學生展示規范的論文格式;也可以利用一些優秀的往屆學生論文作范本，指導學生規范撰寫摘要、關鍵詞、引言、正文、圖表，以及參考文獻等內容。
4．開通師生互動平臺，及時答疑解惑。在論文的寫作過程中，教師要盡量安排時間，通過面對面指導、郵件或其它交流平臺和學生建立有效的聯系，及時解答學生在寫作過程中的疑惑。
(三)寫作后科學評價。
1．建立評價指標體系。制定課程論文評價指標和評分規則。通常可以從選題、文獻綜述、研究方法和研究結論、論文寫作規范四大方面來確定二級指標和指標權重。
2．采用教師評價和學生互評相結合的方式。讓學生參與最終成績的評價，將學生互評成績與教師評價成績相結合。如果是以小組方式完成的課程論文，為避免任課老師由于信息不完全給課程論文評價帶來的片面性，則可以由小組成員自行對論文貢獻率進行分配，有效避免小組中存在的“搭便車”行為。
3．反饋評價結果。當課程論文的最后成績評定后，教師應將成績及時反饋給學生。在肯定學生們努力的同時，明確指出他們需要在哪些方面進行改進。四、結語《管理學》作為管理學科的基礎課程，其課程教學目標不僅在于傳授管理的基礎知識、基本原理與方法，而且更重要的是對學生管理專業素質與能力的培養。課程論文教學不僅能以有形的論文形式顯示作者利用專業知識進行分析、綜合、概括和歸納等方面的能力，而且也可以培養學生的創新精神和實踐能力。本文構建的基于系統控制思想的《管理學》課程論文教學模式，分別在事前、事中和事后對課程論文教學的全過程進行控制，能有效促進課程論文教學目標的實現。
作者:唐泳 張強 盧啟程 單位:云南財經大學商學院
參考文獻:
［1］程云喜．高校《管理學》課程教學改革的再思考［J］．管理觀察，2015，15:113～115
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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。自從1956年“人工智能 一詞在Dartmouth學會上提出以后，人工智能研究飛速發展，成為以計算機為主．涉及信息論．控制論， 自動化、仿生學、生物學、心理學、數理邏輯、語言學、醫學和哲學的一門學科。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才能完成的復雜的工作。
當今社會，計算機技術已經滲透到生產生活的方方面面．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Al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Al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， 過沖更小。
(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。
總而言之，當采用自適應模糊神經控制器、規則庫和隸屬函數在模糊化和反模糊化過程中能夠自動地實時確定。有很多方法來實現這個過程，但主要的目標是使用系統技術實現穩定的解，并且找到最簡單的拓樸結構配置．自學習迅速，收斂快速。
3、人工智能的應用現狀
隨著人工智能技術的發展，許多高等院校及科研機構就人工智能在電氣設備的應用方面展開了研究工作，如將人工智能用于電氣產品優化設計，故障預測及診斷、控制與保護等領域。
3.1 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。
3.2 故障診斷
電氣設備的故障與其征兆之間的關系錯綜復雜，具有不確定性及非線性．用人工智能方法恰好能發揮其優勢。已用于電氣設備故障診斷的人工智能技術有：模糊邏輯、專家系統、神經網絡。
變壓器由于在電力系統中的特殊地位而備受關注，有關方面的研究論文較多。目前對變壓器進行故障診斷最常用的方法是對變壓器油中分解的氣體進行分析．從而判斷變壓器的故障程度。人工智能故障診斷技術在發電機及電動機方面的研究工作也較為活躍。
3.3 智能控制
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石家莊?050003）
中圖分類號：G642?????文獻標識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）25-0047-02
工程碩士專業學位是我國研究生教育體系中的一個重要組成部分，其設置適應了國家經濟體制的改革，適應了在崗人員進一步提高自身能力素質的需要。工程碩士與工學碩士相比，它們雖然處于同一層次，但由于其生源的顯著差異，其培養目標、知識結構、能力結構和培養模式等均有較大不同。要使工程碩士成為高層次技術和管理人才，符合未來社會發展的需要，就必須貫徹“以人為本，因材施教”的教育原則，制訂一套科學、合理的培養方案，并建立與之相適應的培養模式。
為了提高工程碩士培養質量、規范培養模式和培養流程、明確評估辦法等，2005年7月召開了第二屆全國工程領域教育協作組組長全體會議，提出“建立規范化的工程碩士學位標準”的設想，并選擇了控制工程等五個領域，以課題研究的形式，率先開展工作。2007年全國控制工程領域工程碩士教育協作組頒布了“控制工程領域工程碩士專業學位標準（試行）”，對我院控制工程領域工程碩士的培養起到了很好的指導性作用。考慮我院控制工程領域工程碩士的培養主要是面向部隊、基地等情況，在對“專業學位標準實施細則”修訂中，培養方案在符合學科內涵的基礎上，要兼顧生源單位需求，在研究方向的確定、課程設置等方面突出應用性、針對性，切實使培養的工程碩士在相應的工作崗位上發揮應有的作用。
一、以武器控制系統為中心確定培養方案的主要研究方向
現代兵器裝備的特點是精確化、遠程化、智能化，以導彈、無人機、指揮系統等為代表的武器裝備更突出了這一特點，這些特點的基礎之一是自動化技術。根據我院生源主要分別來自武器裝備論證、武器裝備試驗、軍代表、部隊技術保障、部隊裝備管理單位等崗位特點，依托控制工程領域培養工程碩士，應該以武器裝備為大背景，在控制工程學科內涵的基礎上緊緊以武器控制系統為中心，來確定相應的研究方向，因此我院控制工程領域工程碩士專業研究方向確定的基本思路是：涵蓋我軍武器控制系統分析論證、試驗優化與質量監控、武器控制系統性能測試與故障診斷、武器控制系統信息化管理等方面，為軍代表系統、武器裝備試驗基地、部隊修理所、部隊裝備管理等單位培養具有我軍特色的高層次應用型、復合型工程技術和管理人才。具體如下：
1.武器控制系統分析論證、試驗優化與質量監控
該方向以提高復雜武器控制系統綜合戰術技術性能為目標，以數學、力學、控制理論、系統科學、計算機技術為基礎，研究武器控制系統分析論證、試驗優化與質量監控的方法。主要研究內容包括：火控、指控、無人機和導彈等復雜武器控制系統分析論證、試驗優化與質量監控的方法及武器系統作戰效能評估等。
2.武器控制系統性能測試與故障診斷
該方向以提高武器系統技術保障人員的裝備保障能力、試驗技術人員的工程實踐能力為目標，以自動測試技術、故障診斷技術、信號處理技術和計算機技術等為基礎，研究武器系統的性能檢測、故障診斷的技術與方法及靶場試驗中技術保障的關鍵技術。主要研究內容包括：新標準測試總線的應用、測試系統模塊化設計、武器系統運行狀態監測與診斷、測試診斷設備研制等。
3.武器系統信息化管理
該方向以提高各級裝備保障管理人員的管理自動化、信息化、智能化水平為目標，以人工智能、裝備保障理論、計算機技術、數據庫技術、多媒體技術、網絡技術等為基礎，研究裝備保障管理的自動化、信息化、智能化技術和系統。主要研究內容包括：研究制訂適合裝備保障信息化管理的標準體系，研究建立統一的適合裝備保障管理信息化的數據交換代碼，基于裝備的狀態信息、故障信息、維修信息等進行研究裝備保障領域的全程可視化信息管理系統。
二、以適應培養方向要求為出發點確定適宜的課程體系
課程教學是工程碩士培養的一個重要環節，它對于構建合理的知識結構、打下扎實的基礎理論和系統的專業知識起著相當重要的作用。當今社會，科學技術迅猛發展，知識更新不斷加快，只有打下牢固的基礎，才能自如地實現向新領域的轉變，才具有可靠的應變能力的堅實后勁；只有在頭腦中存儲了大量的知識、事例和經驗，才能運用它們來進行創造性思維。課程設置在整個課程教學工作中起著基石性和原本性的作用，只有合理的課程設置才有可能使研究生具有合理的知識結構，才有可能在課程學習過程中激發研究生的創新意識與創新能力。
考慮到工程碩士的培養模式是“進校不離崗”，邊工作邊學習，在職攻讀學位的特點，在課程學習上，我院采取的是“兩階段”學習方式，即第一階段主要學習公共和領域必修課程，在學院集中學習；第二階段主要學習選修課，采取先寄發教材供學員自學，再到學院集中輔導兩次，每次為期兩周，最后集中進行考試。因此課程設置一方面要充分考慮這些特點、安排，另一方面更要考慮所設置課程應與各培養方向相適宜。對控制工程領域工程碩士研究生來說，應具備以控制論、系統論、信息論原理為核心的知識結構。同時，還要具備基于與數學方法、計算機技術、網絡技術、通信技術、各種傳感器和執行器等相結合的、針對具體應用方向的知識面。這些知識結構、知識面要通過一類課程群的設置來落實。由于培養時間、教學時數的限制，課程的門數設置受到了約束，這樣就要求對課程的選擇必須反復斟酌，切實使選擇的課程具有較強的針對性，有利于學生建立合理的知識結構，有利于學生進行后續的學位論文研究工作。我院工程碩士專業學位課程設置包含兩大部分。一部分是適用各個研究方向的必修課，包括公共必修課和領域必修課。公共必修課主要包含自然辯證法、英語、數理統計、科技信息檢索。領域必修課主要有線性系統理論、計算機控制系統、自動測試系統。另一部分是為不同研究方向設置的選修課。選修課設置的基本思想是在保證對一個控制工程領域工程碩士研究生而言，至少應掌握一個課程群的知識要求的基礎上，引入專題講座形式來開闊學生視野，增大學生知識面。根據學科培養方案設置的三個研究方向，結合部隊崗位需求，我們按優化、控制類課程群、控制系統故障檢測與診斷課程群、信息傳輸與處理類課程群的要求設置領域專業技術類選修課課程。
具體地講，為三個研究方向設置的選修課程分別是：
為武器控制系統分析論證、試驗優化與質量監控研究方向設置了優化、控制類為主的課程，包含軍事運籌分析、系統決策與建模、智能控制、人工神經網絡、防空武器系統效能分析以及專題講座。
為武器控制系統性能測試與故障診斷研究方向設置了故障檢測與診斷為中心的課程，包含測試與接口技術、軍用電子系統測試、電子系統故障診斷、故障分析與預測、人工智能原理以及專題講座。
為武器系統信息化管理研究方向設置了信息傳輸與處理為中心的課程，包含數字信號處理、戰術互聯網及其應用、圖像工程、多媒體技術、人工智能原理以及專題講座。
三、結束語
隨著科學技術的飛速發展，武器控制系統性能不斷的提高，武器裝備涉及高新技術的增多，控制工程領域工程碩士專業學位標準實施細則也需要進行相應的修訂，在這其中最需要關注的是培養方案的修訂，特別是涉及的研究方向和課程設置。在相對穩定的基礎上，其應該是動態的、開放性的，以適應工程碩士培養單位崗位發展的需要。
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(DecisionSupportSystem,DSS)的基礎上集成人工智能(ArtificialIntelligence,AI)及專家系統(ExpertSystem,ES)而形成的,其核心思想是將人工智能與其它相關科學技術相結合,使DSS具有人工智能,能夠更充分地應用人類的知識。IDSS既充分發揮了專家系統以知識推理形式解決定性分析問題的特點,又發揮了決策支持系統以模型計算為核心解決定量分析問題的特點,充分做到了定性和定量分析的有機結合,使得解決問題的能力和范圍得到一個大的發展。
1決策支持系統及其在林業中的應用
DSS是在20世紀70年代初由美國MSScottMorton首先提出[3],并在80年代迅速發展起來的新型計算科學。DSS是以管理科學、運籌學、控制論和行為科學為基礎,以計算機技術、仿真技術和信息技術為手段,針對半結構化的決策問題,支持決策活動的具有智能作用的人機系統。該系統能夠為決策者提供決策所需的數據、信息和背景材料,幫助明確決策目標和進行問題的識別,建立或修改決策模型,提供各種備選方案,并且對各種方案進行評價和優選,通過人機交互功能進行分析、比較和判斷,為正確決策提供必要的支持。
DSS實質上是在管理信息系統和運籌學的基礎上發展起來的,它把管理信息系統和模型輔助決策系統結合起來,使得數值計算和數據處理融為一體,提高了輔助決策的能力。它的產生基于以下原因:(1)傳統的管理信息系統要靠人來實現模型間的聯合和協調,解決復雜的、多模型輔助決策效率低下,而決策支持系統是由計算機自動組織和協調多模型的運行和數據庫中大量數據的存取和處理,達到更高層次的輔助決策能力;(2)解決半結構化和非結構化問題的需要。
DSS由3個系統組成[3],即人機交互系統(對話部件)、模型庫系統(模型部件)和數據庫系統(數據部件)。
20世紀80年代以來,決策支持系統廣泛應用于林業,并在林業資源與環境監測、森林病蟲草害防治等領域取得了豐碩的成果。中國林業科學研究院建立了基于Internet網絡環境的林業資源數據庫[4],包含了森林資源狀況、林業社會情況、林業經濟情況、林業工程建設情況、林業營林情況和林業自然資源等歷史數據。該系統運行采用了基于Internet的3層結構模式,即用戶/WEB服務器/數據庫服務器運行模式,可提供數據的網絡查詢、管理和維護功能,為分析和決策提供支持。
WCSchou等人開發了航空噴霧決策支持系統(SpraySafeManager,SSM)[5]。我們知道除草劑被普遍用于森林雜草防除,但除草劑脫靶噴霧沉積和漂移是一個重要的環境問題,因此在清楚噴藥工具對環境的影響及作用效果、運用效率的前提下,可靠地進行除草劑噴灑是必要的。SSM的特點就是將噴霧沉淀和漂移的預測與生物反應模型融合在一起。該系統包含了一系列除草劑/雜草和除草劑敏感植物霧滴反應模型及產量模型。第二代SSM(SSM2)將噴霧沉淀和地理信息系統(GIS)融合在一起,增加了斜坡沉積修正模型和飛行路線確定模型,從而可在真實的空間背景下區分噴霧區邊界和敏感區域。由于使用者能夠即時、直觀地“看到”噴霧區地圖上的圖像及數據,使得SSM2的模擬更加真實。
2智能決策支持系統及其在林業中的應用
2.1智能決策支持系統的信息結構
圖1為智能決策支持系統的信息結構[6],其中知識庫用來存放各種規則集、專家知識經驗及其因果關系;數據庫存放基礎數據、決策信息和事實性知識;模型庫用來存放各種決策、預測及分析模型;多庫協同器從知識、數據、模型、方法等各個方面為決策服務,協調各部分之間的關系,為管理決策提供多方面、多層次的支持和服務。
2.2智能決策支持系統的研究進展
隨著Internet/Intranet技術的發展,傳統的智能決策支持系統面臨著一些新的問題:(1)分析、決策用的數據不再集中于一個物理節點,而是分散到網絡上的不同節點;(2)分布、決策模型和知識處理方法也從一臺機器上的集中處理,變成在網絡環境下的分布或分布加并行的處理方式。
進入20世紀90年代以來,人工智能(機器學習、模糊技術、人工神經網絡)、專家系統、數據庫技術和Internet/Intranet技術的發展為IDSS提供了強大的技術支撐。20世紀80年代興起的Agent技術為智能決策支持系統奠定了技術基礎。Agent是一個能夠持續自主駐留、活動于真實的或虛擬的復雜動態環境中的問題求解實體[7]。Agent具有相當程度的獨立性、自主性、協作性、適應性和社會性,并在一定程度上具有人的部分智力。將Agent技術融合到智能決策支持系統中所集成的基于Agent的智能決策支持系統具有傳統IDSS所沒有的一些特性:(1)開放性。即能夠與外界交互,系統資源不足時能夠向外界請求幫助,同時具有對外提供資源的功能;其二是系統部件的易于增減,保持系統完整而不含多余的計算過程。(2)IDSS是分布式的、基于網絡環境的。(3)資源可重復使用。不但決策程序、決策方法可重復使用,而且系統資源(決策知識、決策經驗、決策模型等)能被不同的決策程序多次調用。(4)集成群體的經驗和智能。(5)突破靜態的程序化決策方式,實現人機智能結合。
目前多Agent技術已成為人工智能研究的熱點。多Agent系統(Multi-AgentsSystem,MAS)是一個松散耦合的Agent網絡,這些Agent通過交互解決超過單個Agent的能力或知識的問題。多Agent系統具有如下特征:每個Agent擁有解決問題的不完全的信息或能力;沒有系統全局控制;數據和知識是分散的;處理是異步的;Agent是異質的、分布的;系統是開放的。
2.3智能決策支持系統在林業中的應用
隨著數據挖掘、人工智能、3S與DSS技術的發展,以及精確林業自身發展的需要,國內外開始研究智能決策支持系統在林業中的應用,如防護林體系建設、森林防火、變量施肥等。
北京林業大學研制出區域生態經濟型防護林體系建設模式智能決策支持系統[8]。該系統由4個子系統構成:數據及數據庫管理、圖形及圖形庫管理、模型及模型管理庫、專家系統,并以數據及圖形系統為基礎,以模型系統為分析手段,以專家系統為智能決策核心,各模塊相對獨立,以數據管理模塊為中介,組成有機整體。可實現統計、預測、區域生態經濟系統診斷、土地分類及生態評價、林種的水平及立體配置、區域經濟結構優化等功能。
東北林業大學與黑龍江大興安嶺防火指揮中心課題組通過3個階段的研究,建立了基于WEB與3S技術的森林防火智能決策支持系統[9],實現了林火數據庫、林火預防預報、林火蔓延模型、撲火指揮決策等方面的智能化、網絡化管理。它包含了森林防火滅火系統中的地形圖繪制,防火機構、歷史火災和各種代碼等數據庫的建立與維護,火點定位、火場蔓延、派兵撲火、清理看守火場和損失評估等模型的建立,與上下級單位的數據交換,在火災發生前可作出林火預報和預防;當林火發生時,可模擬林火的蔓延,并提供火場定位、派兵、撲火、清理火場、看守火場等輔助決策方案,為指揮員作出正確決策提供參考;火災發生后可作出火災損失評估。
RaymondKFink等人[10]利用機器學習方法分析空間土壤肥力、土壤物理性質和產量數據,在可變量施肥系統中利用基于規則的決策支持工具(DSS4Ag)降低施肥量、增加產量。利用標準的GIS工具將農田進行網格化,分成10×30m的矩形方塊。根據歷史產量數據、歷史性質數據(土壤物理性質、土壤化學性質、坡度、地貌等)進行數據挖掘,采用CART回歸樹運算法則(Beriman等,1984)確定產量模型,根據當前性質數據、產品市場價格等,按照經濟效益最大的原則確定施肥量的大小(如果施肥費用大于增加產量的產值則不予施肥)。從測試結果看,采用DSS4Ag系統進行變量施肥,產量增加不很明顯,但施肥總量明顯減少,降低了成本,且降低的成本超過了必要的土壤測試和變量施肥裝置的花費,整體經濟效益得到提高。
3精確林業智能決策支持系統的設計
3.1精確林業的概念
精確林業是綜合利用地球空間信息技術、計算機輔助決策技術、林業工程技術等現代高新科技,建立一體化、數字化、智能化的現代化林業生產模式和技術體系,最大限度地獲得森林的生態、經濟和社會效益,實現森林可持續經營和區域可持續發展[10~12]。簡言之,精確林業就是實現以最小資源投入、最小環境危害獲得最大林業效益。其中,地球空間信息技術主要有全球定位系統、地理信息系統、遙感、數據通訊;計算機輔助決策技術主要有管理信息系統、決策支持系統、專家系統、智能決策支持系統;林業工程技術主要有林業機械自動化、森林病蟲草害防治、森林土壤類型分析、林地適應性評價、立地類型與立地條件分析、林木育種、施肥、林木采伐,等等。精確林業的研究與發展有助于我國人口、資源與環境方面重大問題的解決,有助于林業資源的高效利用和林業環境保護,是發展林業的重要途徑。
3.2系統的總體設計框圖
建立GIS和ES集成的精確林業智能決策支持平臺,可為林業生產者、管理人員和科技人員提供網絡化、智能化、形象直觀的信息服務。根據歷史上病蟲草害發生情況和森林保護專家在長期研究與生產實踐中獲得的知識,進行病蟲草害統計趨勢模型和技術經濟分析,建立農藥使用技術專家系統,并根據實時數據處理、噴霧目標特征和病蟲草害防治目標閾值,建立智能決策支持系統,從而可針對不同林業生產情況及病蟲草害發生類型、程度等實際需要確定農藥投入的種類、數量等,指導自動執行變量投入決策,控制可變量噴頭實現特定區域的農藥精確定量噴霧,最大程度上杜絕非目標農藥沉積,減輕環境污染。同時,病蟲草害防治后的一系列數據可作為來年病蟲草害預測和森林病蟲草害防治戰略的儲備參考。
根據我們的研究和實踐,提出精確林業智能決策支持系統(PFIDSS)的總體設計框圖(圖2)。
3.3系統的功能
(1)GIS數據倉庫包括3個基本功能:①數據獲取。負責從外部獲取數據,將數據分類,重新組合成面向全局的數據視圖,從而解決IDSS中數據存儲和數據格式不一致問題;②數據存儲和管理。負責數據倉庫的內部維護和管理,包括數據的存儲組織、維護、分發等;③信息訪問。它屬于數據倉庫的前端,面向不同種類的最終用戶,由系統的各種工具組成。數據倉庫的最終用戶在這里提供信息、分析數據集。
