人工智能在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

武超超

（吉利動(dòng)力總成有限公司 浙江省義烏市 322003）

從宏觀層面來看，工業(yè)制造水平顯著提升的一個(gè)重要標(biāo)志就是電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的廣泛應(yīng)用，借助電氣自動(dòng)化控制技術(shù)打破傳統(tǒng)工業(yè)制造模式在工作時(shí)間以及工作空間等方面的限制。盡管電氣自動(dòng)化控制具有良好的應(yīng)用前景，但由于此項(xiàng)技術(shù)常處于發(fā)展階段，因此還存在很多不足，如何對電氣自動(dòng)化控制技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化已經(jīng)成為工業(yè)行業(yè)從業(yè)人員重點(diǎn)關(guān)注的問題。而AI 技術(shù)的出現(xiàn)為電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展提供了巨大的幫助作用，通過將AI 技術(shù)與電氣自動(dòng)化控制進(jìn)行深度結(jié)合，有效提升自動(dòng)化控制參數(shù)精度，確保電氣自動(dòng)化控制技術(shù)能力發(fā)揮出應(yīng)有的效用。

1 AI技術(shù)概念厘定

想要了解電氣自動(dòng)化控制與AI 技術(shù)的結(jié)合問題，先要弄清楚AI 技術(shù)基本概念。AI 技術(shù)的發(fā)展路基與機(jī)器人技術(shù)發(fā)展路徑具有很強(qiáng)的相似性，其主要應(yīng)用目的均為輔助人類開展生產(chǎn)活動(dòng)，完成一些無法以人工方式進(jìn)行或者人工工作效率較低的工作。從抽象層面來看，所謂的AI 技術(shù)就是讓計(jì)算機(jī)能力模擬人類大腦的邏輯思維方式去處理各種問題，同時(shí)借助計(jì)算機(jī)技術(shù)強(qiáng)大的算力，使得人工智能系統(tǒng)能夠在很短的時(shí)間內(nèi)完成對于復(fù)雜問題的分析，快速得出與人類思維相似的結(jié)論，將該結(jié)論轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號傳輸給控制系統(tǒng)進(jìn)而指揮終端設(shè)備進(jìn)行工作[1]。AI 技術(shù)并不是一項(xiàng)單一的計(jì)算機(jī)技術(shù)，而是由多種不同科學(xué)技術(shù)組合而成的技術(shù)集合，其中主要包括信息處理系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)科學(xué)以及自然科學(xué)等，借助這些技術(shù)AI 技術(shù)實(shí)現(xiàn)了“深度學(xué)習(xí)”功能，無論是在研發(fā)端還是生產(chǎn)端都大幅度提升了工作效率。

2 電子自動(dòng)化控制與AI技術(shù)結(jié)合的優(yōu)勢

2.1 提升參數(shù)精度

電氣自動(dòng)化控制與AI 技術(shù)的結(jié)合，可以借助AI 技術(shù)對電氣自動(dòng)化設(shè)備依照預(yù)先設(shè)定好的程序工作，借助這種方式確保工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)能夠嚴(yán)格依照相關(guān)規(guī)定有序進(jìn)行。利用AI 技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工，使得電氣自動(dòng)化控制工作全程均無需工作人員介入，一方面能夠節(jié)省大量人力資源，另一方面可以有效避免由于人為工作失誤而造成的控制精度誤差。依靠預(yù)先制定好的程序，電氣自動(dòng)化控制能夠?qū)崿F(xiàn)在高強(qiáng)度工作的環(huán)境下有效控制參數(shù)誤差，提升品控[2]。此外，利用AI 技術(shù)代替人工還能夠?qū)崿F(xiàn)對于電氣自動(dòng)化生產(chǎn)工作的全天候控制，使得生產(chǎn)線能夠在確保產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)上不間斷生產(chǎn)，提升生產(chǎn)效率。

2.2 節(jié)省人工成本

電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的出現(xiàn)使得工作人員能夠在繁重的重復(fù)勞動(dòng)中徹底解放出來，大幅度降低了生產(chǎn)工作強(qiáng)度，同時(shí)也有效避免帶電生產(chǎn)環(huán)境以及各種大型機(jī)械設(shè)備對工人的安全威脅。而在實(shí)際應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)過程中，由于需要采用人工控制的方式對電氣自動(dòng)化控制技術(shù)進(jìn)行管理，因此無法避免在控制工作中出現(xiàn)控制誤差或者控制失誤。這種背景下，采用AI 技術(shù)代替人工工作模式，能夠確保每一條對于電氣自動(dòng)化設(shè)備發(fā)出的控制指令都精準(zhǔn)無誤，使得電氣設(shè)備能夠始終依照生產(chǎn)規(guī)范工作，提升設(shè)備工作效率的同時(shí)降低人力資源成本，為企業(yè)爭取到更大的利潤空間。

2.3 提升工業(yè)生產(chǎn)效率

除了能夠大幅度壓縮人工成本以及提升控制參數(shù)精度之外，AI技術(shù)與電氣自動(dòng)化控制的結(jié)合還能夠有效提升生產(chǎn)效率。傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)模式中，電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用范圍較為單一，僅在產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)使用此項(xiàng)技術(shù)，并沒有覆蓋設(shè)備控制領(lǐng)域。這種背景下，故障維修、設(shè)備維護(hù)以及故障預(yù)防等工作均采用人工方式進(jìn)行，一旦人工工作中出現(xiàn)了紕漏會影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)行，導(dǎo)致生產(chǎn)效率降低。而借助AI 技術(shù)能夠全面、高效地收集電氣設(shè)備運(yùn)行工作中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)，并通過AI 技術(shù)內(nèi)置的信息處理模塊對數(shù)據(jù)進(jìn)行高效分析與整理，通過這種方式及時(shí)排查生產(chǎn)線中可能存在的隱患，幫助相關(guān)工作人員對該隱患進(jìn)行妥善處理，確保電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)始終處于良好的工作狀態(tài)當(dāng)中，提升生產(chǎn)效率。

3 AI技術(shù)在電氣自動(dòng)化領(lǐng)域中應(yīng)用的具體方式

3.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在AI 技術(shù)中得到了廣泛應(yīng)用，該系統(tǒng)的工作原理是將原本處于分散狀態(tài)的各種子系統(tǒng)（神經(jīng)元系統(tǒng)）整合為一個(gè)整體。伴隨著AI 技術(shù)的不斷進(jìn)步，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)已經(jīng)建立了廣泛的應(yīng)用平臺，逐漸成為電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)信息傳輸?shù)囊环N重要載體。實(shí)際運(yùn)行過程中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制訓(xùn)練計(jì)算方法是頻繁使用的一項(xiàng)功能，實(shí)現(xiàn)相關(guān)組件之間的傳遞與交互，借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制訓(xùn)練計(jì)算逐步提升電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)行效率，發(fā)揮其自身特點(diǎn)與優(yōu)勢。實(shí)際開展生產(chǎn)活動(dòng)過程中，工作人員可以借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)檢查和判斷電氣自動(dòng)化設(shè)備是否出現(xiàn)故障，實(shí)現(xiàn)對于電氣自動(dòng)化設(shè)備的有效管理[3]。

3.2 專家系統(tǒng)

專家系統(tǒng)主要是基于相關(guān)電氣專業(yè)知識，在實(shí)際工作中直接控制龐大的數(shù)據(jù)控制組查找故障范圍，并深入分析出現(xiàn)故障的原因，確定故障發(fā)生的具體位置，提供故障處理意見。基于行業(yè)專家以及技術(shù)骨干豐富的專業(yè)知識和長期的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提供處理故障的最佳方案。在此過程中，必須著重于對情況的分析和對故障位置的預(yù)測，以便系統(tǒng)可以更具體地向員工展示故障問題，并且可以通過專業(yè)技術(shù)手段妥善地解決問題[4]。專家系統(tǒng)可以在許多領(lǐng)域中使用并取得了良好的效果，顯示其自身具備強(qiáng)大的故障排除能力以及良好的使用前景，確保電氣自動(dòng)化控制技術(shù)能夠發(fā)揮出應(yīng)有的作用。由于專家系統(tǒng)仍處于發(fā)展階段，因此仍需要對專家系統(tǒng)進(jìn)行不斷的優(yōu)化與改良，需要在使用過程中不斷對其進(jìn)行更新，以便專家系統(tǒng)能夠更好地發(fā)揮其價(jià)值[5]。

3.3 思維模擬

對電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化升級過程中，AI 技術(shù)的應(yīng)用可以展現(xiàn)其強(qiáng)大的知識積累以及深度學(xué)習(xí)能力。通過系統(tǒng)本身內(nèi)嵌的數(shù)據(jù)分析模型，相關(guān)工作人員可以加強(qiáng)對于電氣設(shè)備的控制力度，結(jié)合AI 技術(shù)基本知識，制定科學(xué)合理的電氣控制方案，并基于AI技術(shù)強(qiáng)大的想象力，可以隨時(shí)優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)的控制效率并提高其自動(dòng)化程度[6]。此外，基于AI 技術(shù)所形成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能夠讓計(jì)算機(jī)系統(tǒng)模擬人類的思維邏輯模式，通過深度學(xué)習(xí)以及模擬演算，嘗試對電氣設(shè)備工作過程中可能出現(xiàn)的各種異常情況進(jìn)行模擬，并結(jié)合生產(chǎn)活動(dòng)實(shí)際情況制定針對每一種異常情況的解決方案。在此基礎(chǔ)上評估各個(gè)方案的應(yīng)有效果并對每一個(gè)評估結(jié)果進(jìn)行橫向?qū)Ρ?，最終篩選出優(yōu)秀處理方案。借助AI 技術(shù)思維模擬功能有效降低了人工工作強(qiáng)度，提升電氣自動(dòng)化控制效率[7]。

3.4 故障診斷系統(tǒng)

故障診斷系統(tǒng)作為電氣自動(dòng)化控制中的重要組成部分，一直以來都是相關(guān)從業(yè)人員重點(diǎn)研究內(nèi)容，而AI 技術(shù)的逐步成熟為故障診斷系統(tǒng)的發(fā)展提供了充足的動(dòng)力。例如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與專家系統(tǒng)就能夠被高效地應(yīng)用于故障診斷系統(tǒng)當(dāng)中，借助這種方式實(shí)現(xiàn)對于故障信息監(jiān)測以及電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測工作的統(tǒng)一化管理，確保電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以穩(wěn)定運(yùn)行。嘗試在電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中融入AI 技術(shù)防止該系統(tǒng)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)突然宕機(jī)的情況，影響工作效率。開展故障診斷工作過程中，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)、變壓器等設(shè)備起到了十分關(guān)鍵的作用，與其他電氣系統(tǒng)相比電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，其功能模塊更為豐富[8]。這種背景下若電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)出現(xiàn)了故障，很難及時(shí)檢測出現(xiàn)故障的具體原因。由于電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)涉及的范圍較廣，若采用傳統(tǒng)故障診斷方式無法快速尋找到故障發(fā)生原因，相關(guān)工作人員需要花費(fèi)很多時(shí)間來尋找故障點(diǎn)才能確保電氣自動(dòng)化設(shè)備能夠正常進(jìn)行。而采用AI 技術(shù)對故障診斷系統(tǒng)進(jìn)行升級，能夠高效處理復(fù)雜的系統(tǒng)故障問題，同時(shí)可以幫助相關(guān)工作人員快速判斷導(dǎo)致故障的直接原因，并結(jié)合以往故障修復(fù)記錄以及設(shè)備實(shí)際工作情況，制定具有高度可執(zhí)行性的故障解決方案。此外，AI 技術(shù)能夠輔助相關(guān)工作人員自動(dòng)篩選故障原因，使得故障診斷時(shí)間大幅度減少，確保電氣自動(dòng)化設(shè)備能夠快速恢復(fù)正常。若電氣自動(dòng)化設(shè)備故障發(fā)生的原因?qū)儆谲浖陨泶嬖诘娜毕?，則可以通過處理此故障問題直接使用AI 技術(shù)來更新系統(tǒng)故障，通過這種方式優(yōu)化工作模式。例如，某公司電氣自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)工作過程中，故障診斷系統(tǒng)突然發(fā)出故障信息，此時(shí)AI 技術(shù)將對故障因素做出響應(yīng)，并向相關(guān)工作人員發(fā)出故障原因信號[9]。AI 技術(shù)判斷故障原因是電氣自動(dòng)化設(shè)備油箱發(fā)生泄漏導(dǎo)致變壓器出現(xiàn)故障，在確定故障發(fā)生原因之后可以對此問題制定相應(yīng)的解決方案。這里需要注意的是，若電氣自動(dòng)化設(shè)備發(fā)生該故障，相關(guān)工作人員需要在第一時(shí)間切斷設(shè)備電源，借助這種方式確保在故障排除過程中不會發(fā)生次生問題。該企業(yè)相關(guān)工作人員只用時(shí)15 分鐘就成功修復(fù)了由于油箱漏油而出現(xiàn)的變壓器故障問題，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)又恢復(fù)了正常。對于公司而言，AI 技術(shù)在故障診斷系統(tǒng)中的應(yīng)用大幅度降低了由于設(shè)備故障而造成的損失，同時(shí)有效提高了工業(yè)生產(chǎn)工作效率以及產(chǎn)品質(zhì)量，這表明AI 技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的作用不可低估[10]。

3.5 綜合控制系統(tǒng)

站在客觀的角度來分析AI 技術(shù)，將AI 技術(shù)與電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行融合，具有明顯的瞬變性特點(diǎn)。想要充分發(fā)揮AI 技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的優(yōu)勢，就要嘗試基于專家系統(tǒng)構(gòu)建針對電氣自動(dòng)化控制的綜合控制系統(tǒng)。例如，借助轉(zhuǎn)接系統(tǒng)對電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中各種模塊以及子系統(tǒng)進(jìn)行匯總與分類，通過這種方式對程序進(jìn)行優(yōu)化與升級。某電力企業(yè)為了提升工作效率，決定引進(jìn)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)中共含有6 個(gè)機(jī)柜，并將方向型保護(hù)模式設(shè)定為主要工作模式，通過這種方式提升電力企業(yè)對于電力生產(chǎn)以及輸送等工作環(huán)節(jié)的控制力度。由于電力生產(chǎn)以及輸送工作具有一定的復(fù)雜性與危險(xiǎn)性，一旦某一個(gè)工作環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問題，想要讓電力系統(tǒng)恢復(fù)正常需要花費(fèi)大量的時(shí)間與精力。傳統(tǒng)管理模式下，相關(guān)工作人員需要對6 個(gè)機(jī)柜進(jìn)行逐一檢查，以此來尋找發(fā)生故障的具體節(jié)點(diǎn)，這種檢修方式效率較低且可能出現(xiàn)工作失誤。為了解決這一問題，企業(yè)積極引入AI 技術(shù)，借助AI 技術(shù)實(shí)現(xiàn)對于6 個(gè)機(jī)柜的綜合控制，提升故障維修效率[11]。

4 結(jié)束語

AI 技術(shù)與電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的融合，能夠有效提升參數(shù)精度并節(jié)省人工成本。因此實(shí)際工作中，需要從神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)以及思維模式等方面提升AI技術(shù)與電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)融合效率，為工業(yè)行業(yè)健康發(fā)展保駕護(hù)航。