電氣自動(dòng)化控制中的人工智能技術(shù)探討

陳 雷

(華北計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工程研究所,北京 100096)

電氣自動(dòng)化控制中的人工智能技術(shù)探討

陳 雷

(華北計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工程研究所,北京 100096)

無論是對(duì)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展還是對(duì)于人們?nèi)粘Ｉ?，人工智能都發(fā)揮著不可替代的作用。自動(dòng)化的應(yīng)用是電氣工程行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要保障。人工智能技術(shù)不僅提高了電氣自動(dòng)化的應(yīng)用水平，而且在一定程度上推動(dòng)了我國(guó)現(xiàn)代化電氣工程事業(yè)的發(fā)展。與傳統(tǒng)的人工勞動(dòng)相比，自動(dòng)化的工程模式在整個(gè)歷史發(fā)展進(jìn)程中有著相當(dāng)重要的意義。將對(duì)人工智能在電氣工程自動(dòng)化的應(yīng)用作出具體分析和討論。

電氣工程；自動(dòng)化；人工智能；具體運(yùn)用

0 引言

近年來，隨著我國(guó)科技的不斷發(fā)展，人工智能在逐步發(fā)展的過程當(dāng)中越來越成熟，而且已經(jīng)在很多領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用，特別是在電氣工程行業(yè)，人工智能的普及應(yīng)用已經(jīng)取得了很大進(jìn)步。它具有操作簡(jiǎn)單精準(zhǔn)的特點(diǎn)。但是這項(xiàng)技術(shù)在其應(yīng)用過程中依然存在著一定的缺點(diǎn)，在目前科技飛速發(fā)展的時(shí)代，對(duì)人工智能的應(yīng)用技術(shù)逐漸改善，對(duì)于我國(guó)各項(xiàng)工程行業(yè)均有著重要意義。

1 人工智能技術(shù)

目前，人工智能技術(shù)不僅在國(guó)外取得了快速的發(fā)展，而且在國(guó)內(nèi)也得到了廣泛的應(yīng)用。人工智能技術(shù)是多學(xué)科的綜合體, 這種新型技術(shù)的產(chǎn)生不僅以計(jì)算機(jī)理論為基礎(chǔ),同時(shí)還涉及了自動(dòng)化、統(tǒng)計(jì)學(xué)、信息學(xué)等諸多方面。最早提出人工智能這個(gè)概念是在20世紀(jì)末，這項(xiàng)技術(shù)研究重點(diǎn)是借助計(jì)算機(jī)編程設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)模擬人類收集信息、分析判斷、識(shí)別文字圖像和自動(dòng)做出反應(yīng)的能力，以便完成一些需要人類智慧才能解決的復(fù)雜問題[1-2]。顧名思義人工智能是一套與人類思想相近的理論體系，可以勝任人類可能完成的任何工作。在目前社會(huì)對(duì)于各項(xiàng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而言，人工智能仍是一項(xiàng)新興技術(shù)企業(yè)。它主要體現(xiàn)于人類大腦所反映的思想、圖像、語(yǔ)言，甚至動(dòng)作行為。而這項(xiàng)技術(shù)的運(yùn)行主要包括電子技術(shù)研制開發(fā)以及對(duì)計(jì)算機(jī)信息圖像處理等不同專業(yè)。由于科學(xué)技術(shù)正在不斷進(jìn)步，計(jì)算機(jī)在方方面面都已經(jīng)逐漸滲透到人們?nèi)粘Ｉ町?dāng)中。計(jì)算機(jī)的快速發(fā)展，對(duì)于人工智能的開發(fā)研究也有著相當(dāng)重要的意義。人類的大腦是目前所知的最精密的分析“設(shè)備”，這是不能完全復(fù)制的，計(jì)算機(jī)只能根據(jù)其發(fā)出的信息進(jìn)行模擬收集和反饋。電氣自動(dòng)化在對(duì)程序進(jìn)行加強(qiáng)互換生產(chǎn)方面有著非常重要的作用，在電氣自動(dòng)化中實(shí)現(xiàn)人工智能可以有效減少人力資源的投入成本，并且可以在一定程度上使工作效率得以提高[3]。

2 人工智能應(yīng)用現(xiàn)狀

對(duì)電氣自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行相關(guān)完善是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作，在這項(xiàng)工作進(jìn)行過程中，不僅需要對(duì)電路以及整個(gè)磁場(chǎng)知識(shí)進(jìn)行熟悉掌握，還需要根據(jù)設(shè)計(jì)過程中的一些經(jīng)驗(yàn)對(duì)可能存在的問題進(jìn)行預(yù)測(cè)和對(duì)問題提前解決。過去電氣自動(dòng)化產(chǎn)品通常應(yīng)用最古老的方法，通過手工的方式進(jìn)行工作。因此在這個(gè)過程中并沒有產(chǎn)生優(yōu)秀的設(shè)計(jì)方案。隨著我國(guó)社會(huì)科技不斷進(jìn)步，計(jì)算機(jī)研究技術(shù)也在不斷提高，通過自動(dòng)化的方式可以有效縮短電器產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期，這在很大程度上縮短了整體研究周期。這樣不僅僅對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量有著很大提升，也在一定程度上提升了其工作效率。目前由于自動(dòng)化技術(shù)正在不斷發(fā)展，智能控制、電氣自動(dòng)化已經(jīng)逐漸成為現(xiàn)實(shí)。智能控制的主要步驟包括對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和處理，對(duì)整個(gè)電氣自動(dòng)化運(yùn)行過程的監(jiān)視，以及對(duì)可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行警報(bào)。在電氣自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行的過程中，需要根據(jù)相關(guān)需求對(duì)工作過程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集記錄。 這樣可以有效觀察是否在自動(dòng)化運(yùn)行過程中出現(xiàn)問題，并隨時(shí)監(jiān)測(cè)事故相關(guān)警報(bào)極限，對(duì)可能發(fā)生的問題進(jìn)行記錄，存儲(chǔ)語(yǔ)音圖像。操作人員通過自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行操作時(shí)，主要是通過斷路器進(jìn)行切斷來保證其在標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷下進(jìn)行自動(dòng)化工作。電氣自動(dòng)化設(shè)備也可以通過人工智能對(duì)故障波形進(jìn)行記錄和時(shí)間控制。除此之外，對(duì)負(fù)計(jì)量計(jì)算等方面的在線分析、保護(hù)數(shù)值的設(shè)定與修改及操作票系統(tǒng)的運(yùn)行及管理都是實(shí)現(xiàn)人工智能在電氣工程自動(dòng)化中發(fā)揮功能的重要條件。

3 人工智能的作用

隨著我國(guó)電氣工程現(xiàn)代化程度及科學(xué)水平的不斷提高，人工智能技術(shù)又有了進(jìn)一步的發(fā)展。目前，人工智能不僅應(yīng)用于我國(guó)電氣工程領(lǐng)域，同時(shí)在科技、化工、機(jī)車等多個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。這種新技術(shù)的廣泛應(yīng)用，不僅能為電氣工程的自動(dòng)化建設(shè)提供科學(xué)全面的發(fā)展依據(jù)，同時(shí)為我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供了可靠的信息和有利的保障。

人工智能在電氣自動(dòng)化設(shè)備中的應(yīng)用主要是針對(duì)各項(xiàng)自動(dòng)控制系統(tǒng)(如繼電器、絕緣開關(guān)等)。這些相對(duì)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，共同構(gòu)成了電力系統(tǒng)龐大的控制監(jiān)測(cè)管理框架。電力自動(dòng)化系統(tǒng)在其進(jìn)行實(shí)時(shí)保護(hù)時(shí)包括兩種狀態(tài)，分別是分離和持續(xù)連接狀態(tài)，人工智能在對(duì)不同狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別時(shí)主要是通過對(duì)其現(xiàn)象進(jìn)行評(píng)估。勵(lì)磁控制在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中是一種持續(xù)連接狀態(tài)體系。當(dāng)發(fā)電機(jī)由于各種原因造成體系內(nèi)容量劇增時(shí)，自動(dòng)控制系統(tǒng)可以通過對(duì)分離狀態(tài)進(jìn)行啟動(dòng)，對(duì)整體電氣裝置起到強(qiáng)大的保護(hù)作用。在電氣系統(tǒng)的應(yīng)用過程中，也需要不斷對(duì)其產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化，在最初設(shè)計(jì)時(shí)需要將科學(xué)與經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合才能使這個(gè)產(chǎn)品無論是現(xiàn)在還是未來都能有效應(yīng)用于社會(huì)生活工作當(dāng)中。最近幾年科學(xué)技術(shù)也在不斷發(fā)展，通過對(duì)人工智能的應(yīng)用使得這一技術(shù)逐漸進(jìn)步并且不斷創(chuàng)新，使得產(chǎn)品在設(shè)計(jì)時(shí)可以更加適用并且具有科學(xué)性。電氣設(shè)備在使用過程中一旦出現(xiàn)問題，其所表現(xiàn)出來的現(xiàn)象和其設(shè)備出現(xiàn)的問題是十分復(fù)雜的，在短時(shí)間內(nèi)很難對(duì)其進(jìn)行判斷，但是如果應(yīng)用人工智能技術(shù)就可以對(duì)這個(gè)現(xiàn)象進(jìn)行很好的處理[4-5]。

目前，人工智能的運(yùn)用已經(jīng)成為了電氣工程自動(dòng)化建設(shè)的重要手段。作為電氣工程領(lǐng)域中不可或缺的新型技術(shù)，人工智能技術(shù)有效地確保了自動(dòng)化系統(tǒng)良好狀態(tài)的維持。自動(dòng)化是電氣系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要條件，人工智能水平在一定程度上體現(xiàn)了現(xiàn)代化電氣工程的自動(dòng)化技術(shù)水平[6]。因此，加強(qiáng)電氣工程建設(shè)過程中人工智能技術(shù)的應(yīng)用，不僅有助于提高電氣工程自動(dòng)化的運(yùn)作質(zhì)量，同時(shí)對(duì)推動(dòng)我國(guó)現(xiàn)代化電氣工程的可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

4 人工智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用

4.1 在自動(dòng)化設(shè)備中的應(yīng)用

在現(xiàn)有的應(yīng)用中，電氣自動(dòng)化控制非常復(fù)雜，所涉及的學(xué)科和領(lǐng)域廣泛，所以在電氣自動(dòng)化控制中早已引入了人工智能技術(shù)。其原因在于電氣自動(dòng)化設(shè)備的機(jī)構(gòu)復(fù)雜性，需要操作規(guī)范，才能減少因?yàn)椴僮魇д`或不當(dāng)而造成的事故。另一方面電氣設(shè)備的操作需要操作人員擁有較高的綜合素質(zhì)和完備的專業(yè)知識(shí)。首先，電氣設(shè)備操作的智能化，可以避免由于人腦的操作失誤造成的事故和以及因操作人員基本素質(zhì)參次不齊帶來的操作不精確。這樣一來不但提高了工作效率，并且降低了直接成本的投入；其次，人工智能技術(shù)的應(yīng)用，提高了電氣自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，優(yōu)化了電氣自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行的控制流程。如圖1所示為電氣自動(dòng)化設(shè)備人工智能化系統(tǒng)示意圖。

圖1 電氣自動(dòng)化設(shè)備人工智能系統(tǒng)示意圖

4.2 在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

在火力發(fā)電廠的集散控制系統(tǒng)(DCS)當(dāng)中通常會(huì)將電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)用到整個(gè)集散控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中。通過這種方式將集散控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分層次，能夠有效地獲取到發(fā)電廠中各個(gè)區(qū)域的熱能信號(hào)，以及多個(gè)發(fā)電機(jī)汽機(jī)組設(shè)施當(dāng)中出現(xiàn)的故障，從而減少發(fā)電廠汽機(jī)組設(shè)備終端故障現(xiàn)象的產(chǎn)生，提升設(shè)備整體的穩(wěn)定性和可靠性。還能夠通過電氣自動(dòng)化的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)發(fā)電工藝流程進(jìn)行監(jiān)控，并將采集的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)與設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)對(duì)比，從而科學(xué)地調(diào)控汽機(jī)組機(jī)構(gòu)工作的臺(tái)數(shù)，平衡發(fā)電廠的產(chǎn)能，實(shí)現(xiàn)企業(yè)資源的更合理配置，降低企業(yè)的使用成本，提高運(yùn)營(yíng)效率和價(jià)值。

4.3 在故障診斷中的應(yīng)用

人工智能技術(shù)以模糊理論、專家技術(shù)以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制為核心，在故障診斷領(lǐng)域也擁有十分重要的應(yīng)用價(jià)值。在電氣系統(tǒng)的運(yùn)行中，變壓器、電動(dòng)機(jī)等故障不僅影響電氣系統(tǒng)的效率和安全，而且在維護(hù)方面也存在很大的困難。在傳統(tǒng)的故障診斷中，一是故障診斷方法復(fù)雜，精度低；二是故障診斷所需花費(fèi)的功夫與人力巨大，與目前的工業(yè)發(fā)展需求相沖突。例如，在對(duì)變壓器的故障診斷中，傳統(tǒng)的診斷方式是最初對(duì)變壓器油產(chǎn)生的氣體進(jìn)行采集與分析，基于解析的數(shù)據(jù)結(jié)果判斷變壓器是否發(fā)生故障。這就需要更多的時(shí)間和人力，如果數(shù)據(jù)分析不準(zhǔn)確，就會(huì)影響診斷的準(zhǔn)確性，降低變壓器運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。所以，人工智能技術(shù)的利用完成了對(duì)變壓器故障診斷的自動(dòng)化，大大地提升了故障診斷的效率和準(zhǔn)確性。

5 結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)今社會(huì)，人們對(duì)于自動(dòng)化的要求正在逐漸升高。無論是在電氣自動(dòng)化控制方面，還是在未來其他工程行業(yè)應(yīng)用方面，人工智能技術(shù)都將發(fā)揮著不可替代的作用。人工智能滿足了企業(yè)對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)的新期待，是我國(guó)現(xiàn)代化電氣工程建設(shè)的必由之路。同時(shí)，人工智能技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于形成自動(dòng)化與智能化相融合的現(xiàn)代化電氣工程建設(shè)新格局具有十分重要的意義。

[1] 劉宗保.人工智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用[J].科技促進(jìn)發(fā)展，2011(12):145-146.

[2] 楊勝波.論電氣控制線路設(shè)計(jì)的應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品, 2011,5(5):1-3.

[3] 劉軍平.人工智能技術(shù)及應(yīng)用[M].上海:同濟(jì)大學(xué)出版社,2008.

[4] 賈剛,張萌.淺談電氣自動(dòng)化控制中的人工智能技術(shù)[J].中小企業(yè)管理與科技,2011,10(9):45-46.

[5] 馬正亮 人工智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2012(32):94-94.

[6] 王鶴桐. 人工智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用探討[J].中國(guó)科技博覽,2012(30):279.

The technology of artificial intelligence in electrical automation control

Chen Lei

(North China Institute of Computer System Engineering, Beijing 10096， China)

For social and economic development, or for People’s daily life, the artificial intelligence plays an irreplaceable role.The application of automation is an important guarantee of sustainable electrical engineering industry.Artificial intelligence technology not only improves the level of the application of electrical automation, and to a certain extent, promotes the development of modern electrical engineering of China.Compared with the traditional manual labor, the automation engineering model has very important significance in the whole process of historical development.This article will make detailed analysis and discussion on the application of artificial intelligence in electrical engineering automation.

electrical engineering; automation; artificial intelligence; the specific use

TM76；TP18

A

10.19358/j.issn.1674- 7720.2017.08.002

陳雷.電氣自動(dòng)化控制中的人工智能技術(shù)探討[J].微型機(jī)與應(yīng)用，2017,36(8)：5-6,14.

2016-12-19)

陳雷(1985-)，男，本科，中級(jí)工程師，主要研究方向：自動(dòng)化控制。

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