電氣自動化控制中的人工智能技術(shù)

殷 悅

（中國石油大學（華東）信息與控制工程學院，青島 266580）

人工智能技術(shù)在電氣自動化控制領(lǐng)域中的應(yīng)用有效簡化了控制流程，推動了電氣自動化控制系統(tǒng)的優(yōu)化發(fā)展。面對全新的發(fā)展形勢，國內(nèi)企業(yè)需充分利用高科技技術(shù)來提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，進而創(chuàng)造出更加顯著的經(jīng)濟利潤。人工智能技術(shù)通過模仿人類大腦的思維過程，有效解決了企業(yè)生產(chǎn)過程中電氣自動化控制工作中存在的問題。擬人化的操作及控制方式可以在短時間內(nèi)完成相對復雜的操作，實現(xiàn)了生產(chǎn)效率的全面提升。

1 人工智能技術(shù)的基本概述

產(chǎn)生上個世紀50年代的人工智能技術(shù)自誕生之初便在潛移默化間改變著我們的生活。當時相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的專家學者已對其展開了一系列研究，“人工智能”的概念因而得到了進一步完善。從概念上來說，人工智能即開發(fā)用于模擬、延展、拓展人類智能理論、方法和技術(shù)的新興學科。從學科定位來說，人工智能屬于邊緣性學科，是自然科學與社會科學交叉后誕生的新產(chǎn)物[1]。人工智能涉及到的哲學、認知學科、數(shù)學以及心理學等諸多領(lǐng)域，其研究范圍主要包括自然語言處理、知識表現(xiàn)以及感知問題等內(nèi)容。有關(guān)于人工智能技術(shù)的研究從未停止，雖說已經(jīng)取得了諸多成果，但其中存在的問題也同樣不能忽視。未來一段時期內(nèi)針對人工智能技術(shù)的研究重點主要體現(xiàn)在與傳統(tǒng)行業(yè)的整合應(yīng)用之上，該技術(shù)在電氣自動化控制中的應(yīng)用因此而得到了業(yè)內(nèi)人士的廣泛關(guān)注與重視。過去對于人工智能技術(shù)的研究促成了三次重大變革，具體內(nèi)容如下：

①機器得以代替人工完成了計算推理的過程，因此可以在分析匯總各類信息的前提下對相應(yīng)的問題得出結(jié)論。②制造出了機器人，它能夠在復雜的環(huán)境中獲取有用的咨詢，并與外界環(huán)境進行溝通交流，更能夠代替人工完成一系列復雜、危險的工作。③研究并實現(xiàn)了智能化數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)的推廣應(yīng)用。依靠智能化數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)，我們能夠完成對復雜數(shù)據(jù)的自動、智能化分析，并提取出有用的信息。這方面的實踐最終可以完成數(shù)據(jù)分析、可視化技術(shù)和識別等任務(wù)。近些年人工智能正在向著“并行推理”、“多專家協(xié)同系統(tǒng)”等方向發(fā)展[2]。

2 人工智能技術(shù)的特點及應(yīng)用優(yōu)勢分析

2.1 特點

具體來說，人工智能技術(shù)的特點主要體現(xiàn)在以下方面：①性價比高?，F(xiàn)階段，人工智能技術(shù)已經(jīng)融入到了民眾日常生活之中，在享受人工智能帶給我們的生活便利的前提下，需要進一步推進其在電氣自動化領(lǐng)域中的應(yīng)用，并利用人工智能技術(shù)降低其生產(chǎn)成本。人工智能技術(shù)在信息收集、通信等方面的優(yōu)勢是顯而易見的，這將實現(xiàn)電氣自動化控制系統(tǒng)的快速發(fā)展。②可操作性強?？刹僮餍允瞧鋺?yīng)有于電氣自動化控制領(lǐng)域的首要前提。結(jié)合相關(guān)案例分析，人工智能技術(shù)在其中的應(yīng)用主要通過間接輸入相應(yīng)的操作指令使設(shè)備開始自動運行的方式來完成的。開放性的數(shù)字平臺使人工智能實現(xiàn)了代碼操作的標準化和簡單化，這在很大程度上提高了生產(chǎn)設(shè)備的利用效率，最終促進了企業(yè)生產(chǎn)效率的提升[3]。

2.2 優(yōu)勢

人工智能技術(shù)應(yīng)用于電氣自動化控制領(lǐng)域中的優(yōu)勢主要包括以下內(nèi)容：①為企業(yè)節(jié)省了人力資源成本。實際施工中，人工智能技術(shù)有效降低了企業(yè)的人力資源成本，解放了企業(yè)勞動力。電氣設(shè)備操作本身就是一個相對復雜的過程，為保障正常生產(chǎn)秩序、提高企業(yè)生產(chǎn)效率實際生產(chǎn)中企業(yè)需要安排大量的員工負責設(shè)備的操作與控制，這是保證正常生產(chǎn)秩序所必需的投入。而人工智能技術(shù)在其中的應(yīng)用則改變了這一局面，依靠計算機程序?qū)?shù)據(jù)、設(shè)備進行處理和控制的過程將人們從繁重的勞動中解放了出來，更為生產(chǎn)制造型企業(yè)的“減員增效”創(chuàng)造了無限可能[4]。②提高了電氣設(shè)備運行的準確性。與傳統(tǒng)生產(chǎn)模式相比，人工智能技術(shù)在該領(lǐng)域中的應(yīng)用有效提高了電氣設(shè)備運行的準確性。在人工智能技術(shù)的輔助下，大部分控制工作都能夠借助于計算機程序來完成，且設(shè)備運行中無需過多工作人員的參與也能夠保證相關(guān)設(shè)備運行的準確性。電氣系統(tǒng)很難因為外界環(huán)境因素的影響而發(fā)生改變，相關(guān)程序的運行過程也同樣有數(shù)據(jù)跟蹤監(jiān)測，因此有效避免了由于人為操作疏忽而造成的故障和事故。③對象模型不再需要控制。人工智能技術(shù)的輔助下，電氣設(shè)備運行及產(chǎn)品生產(chǎn)過程中涉及到的對象模型不再需要進行嚴格的控制。過去因為生產(chǎn)過程中存在的不確定因素的影響，實際生產(chǎn)作業(yè)中往往需要建立對象模型。人工智能技術(shù)應(yīng)用后，不確定因素也不會再產(chǎn)生，所以便不需要在生產(chǎn)中建立對象模型。這一環(huán)節(jié)的改革使電氣自動化控制的精確系數(shù)得到了前所未有的提高，企業(yè)生產(chǎn)需求得到了進一步滿足。

3 人工智能技術(shù)在電氣自動化控制中的應(yīng)用闡釋

3.1 電氣控制中的應(yīng)用

具體來說，對于電氣系統(tǒng)的模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家系統(tǒng)控制是人工智能技術(shù)應(yīng)用于電氣控制之中最為主要的體現(xiàn)。具體來說，模糊控制主要通過交流傳動和直流傳動在相關(guān)領(lǐng)域中發(fā)揮應(yīng)有的作用，用“模糊控制器”代替常規(guī)性控制器可以有效解決交流傳動中存在的難點。誠如前文所述，人工智能技術(shù)在其中的應(yīng)用有效降低了電氣控制成本，進而提高了系統(tǒng)運作和企業(yè)生產(chǎn)效率。

3.2 電氣設(shè)備設(shè)計中的應(yīng)用

現(xiàn)階段，該技術(shù)已在電氣設(shè)備設(shè)計工作中得到了相對廣泛的應(yīng)用。從過去積累下的經(jīng)驗分析，只有具備專業(yè)知識和技能的專業(yè)人員才能夠完成電氣設(shè)備設(shè)計工作，并保證設(shè)計水準。得益于人工智能技術(shù)的應(yīng)用，信息技術(shù)手段已經(jīng)代替了相關(guān)工作中涉及到的人工操作。企業(yè)的勞動力成本也因此而得到了進一步控制和壓縮，同樣其產(chǎn)品生產(chǎn)方面的準確性及生產(chǎn)效率產(chǎn)生的變化也需要我們重點關(guān)注。

人工智能技術(shù)的應(yīng)用使相關(guān)計算機系統(tǒng)實現(xiàn)了全面、有效的更新，這將提升產(chǎn)品的研究和生產(chǎn)水平。遺傳算法和專家系統(tǒng)是人工智能應(yīng)用實踐中最為常見的優(yōu)化設(shè)計技術(shù)，尤其遺傳算法已經(jīng)在相關(guān)領(lǐng)域中得到了相對廣泛的應(yīng)用，對此需擺正認識。已有的案例證明，通過CAD 技術(shù)可以降低產(chǎn)品設(shè)計的難度，并縮短新產(chǎn)品的研發(fā)周期。而在人工智能技術(shù)的輔助下，CAD 技術(shù)可以與當前的時代需求實現(xiàn)更加緊密的結(jié)合，這方面的改革有助于提高產(chǎn)品的性能及生產(chǎn)效率。

3.3 故障診斷中的應(yīng)用

隨著工業(yè)化進程的不斷推進，設(shè)備故障診斷作為一項新課題已經(jīng)得到了業(yè)內(nèi)人士的廣泛關(guān)注。電氣設(shè)備運作中經(jīng)常會因為各種原因出現(xiàn)故障，如果不能及時對故障進行準確判斷并解決，既會對企業(yè)造成嚴重的經(jīng)濟損失，又會影響到設(shè)備操作人員的生命安全。過去我們所依仗的設(shè)備故障及安全事故診斷方法其實非常繁瑣、復雜，更無法保證其診斷結(jié)果的精確度。以變壓器的故障為例，過去技術(shù)人員會通過從變壓器油箱中提取少部分油，然后分解提取其中的氣體并通過化學實驗分析氣體的方法來判斷變壓器故障的位置及類型。這種故障檢驗診斷方法不僅費時費力，更無法在有效時間內(nèi)徹底排除故障。如果對故障原因的分析出現(xiàn)錯誤，更會造成難以挽回的經(jīng)濟損失。綜上所述，實際工作中需要進一步推進其故障診斷分析法的創(chuàng)新改革。組成人工智能技術(shù)的“三要素”——“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”、“模糊理論”、“專家系統(tǒng)”的聯(lián)合應(yīng)用有效避免了故障診斷環(huán)節(jié)存在的問題與失誤，既降低了設(shè)備故障診斷工作的作業(yè)難度，又提高了工作效率。

3.4 日常操作過程中的應(yīng)用

電氣自動化社會的復雜性決定了其日?？刂撇僮魇且粋€非常繁瑣的過程。工作人員對于電氣設(shè)備的有效控制率會隨著控制時間的增加而不斷降低，兩者成反比關(guān)系。為切實延長有效控制率、提升企業(yè)的產(chǎn)品生產(chǎn)率，我們需要進一步推進人工智能技術(shù)在其中的有效應(yīng)有。相關(guān)設(shè)備的日常操作中，工作人員需要推進人工智能在日常操作中的有效應(yīng)有，可以嘗試利用人工智能的基本控制算法來提高相關(guān)設(shè)備的有效控制率。其原則在于將復雜的操作流程以及設(shè)備運作模式進行簡單化處理，如果只通過一臺電腦就可以實現(xiàn)相關(guān)設(shè)備的有效控制，便可以在提高生產(chǎn)效率的同時為企業(yè)節(jié)約大量的人力資源成本。需要強調(diào)的是，人工智能在相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的深入應(yīng)用還可以實現(xiàn)設(shè)備的遠程控制并使設(shè)備的操作界面更加簡單化。再者，通過該技術(shù)記錄并儲存下的設(shè)備運行資料、信息將會為后續(xù)的查找及應(yīng)用提供極大的便利。過去以人工為主的信息數(shù)據(jù)記錄保存模式其實非常容易出錯，更會加重相關(guān)人員的工作負擔，所以需酌情對其進行改革，以提高實際工作效率。

3.5 企業(yè)自動化設(shè)計中的應(yīng)用

目前國內(nèi)生產(chǎn)制造型企業(yè)大都在電氣自動化設(shè)計、研發(fā)等工作中投入了大量的資源。這一環(huán)節(jié)的改革在一定程度上推動了其生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新的進程，而技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展、優(yōu)化升級則縮小了我國與西方國家電氣自動化控制水平的差距，并為相關(guān)行業(yè)的發(fā)展注入了新動力，對于國內(nèi)經(jīng)濟的發(fā)展也起到了強而有力的推動作用。依托人工智能技術(shù)，國內(nèi)企業(yè)的自動化設(shè)計呈現(xiàn)出了分布式以及開放化的特點。前者使電氣自動控制系統(tǒng)中建立起了相對獨立的功能模塊系統(tǒng)，系統(tǒng)中的風險因素因此而得到了行之有效的控制，系統(tǒng)穩(wěn)定性實現(xiàn)了提升。后者即在學習國外先進經(jīng)驗的前提下不斷提高其智能化程度。當前各個電氣自動化控制開發(fā)設(shè)計研究公司均推出了一系列全新的設(shè)計模式和設(shè)計理念，因此電氣自動化控制的發(fā)展也已經(jīng)進入了全新的階段?？梢灶A見的是未來一段時期內(nèi)電氣自動化控制的智能化程度會不斷提高，在人工智能的輔助下，我們終將會完成由電氣自動化控制向“電氣智能化控制”的過渡。

4 結(jié)束語

人工智能技術(shù)在電氣自動化控制中的應(yīng)用能夠產(chǎn)生一系列“連鎖反應(yīng)”，它既可以提高該技術(shù)在相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域中的實踐應(yīng)用水平，又可以為電氣自動化控制技術(shù)的發(fā)展指明方向。人工智能是一項內(nèi)容復雜、涉及面廣的技術(shù)，尤其對其理論和實踐應(yīng)用等問題的研究仍在穩(wěn)步推進之中，所以在人工智能應(yīng)用于電氣自動化控制問題理論研究不夠深入的前提下提高其應(yīng)有水平也就成為了我們必須要審慎對待的命題。再者，當前電氣自動化控制系統(tǒng)中也存在著一些矛盾和問題，未來我們需要進一步推進相關(guān)工作的研究實踐，確保人工智能可以在電氣自動化控制領(lǐng)域中發(fā)揮出應(yīng)有的作用，上文中筆者對此類問題進行了分析探究。