人工智能在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用

關(guān)澤昊

摘 要 隨著電氣技術(shù)的發(fā)展，電氣自動(dòng)化在生活中起到越來(lái)越重要的作用。作為電氣自動(dòng)化的前沿研究領(lǐng)域，人工智能是怎么應(yīng)用到電氣自動(dòng)化的，二者又有著怎樣的關(guān)系，在未來(lái)人工智能與電氣自動(dòng)化有著怎樣的前景，這些問(wèn)題都值得探討。文章從基本概念入手，對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行研究，希望可以為人工智能與電氣自動(dòng)化的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞 人工智能；電氣自動(dòng)化；應(yīng)用

中圖分類號(hào) TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2019）232-0140-02

近年來(lái)，隨著科技的發(fā)展，電氣自動(dòng)化發(fā)展迅速，但其發(fā)展水平還并未達(dá)到人們的預(yù)期，仍舊存在著許多問(wèn)題難以解決。人工智能的出現(xiàn)，為這些問(wèn)題的解決提供了新的思路，基于此，人工智能在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用可能將電氣自動(dòng)化推向一個(gè)新的高度，電氣自動(dòng)化也將結(jié)合人工智能技術(shù)，變得更加完善。

1 人工智能及電氣自動(dòng)化概述

1.1 人工智能及電氣自動(dòng)化概念

人工智能是一項(xiàng)綜合性技術(shù)，通過(guò)控制系統(tǒng)來(lái)模擬人的智能行為，并在一定程度上地進(jìn)行延伸與拓展，進(jìn)而達(dá)到代替人類進(jìn)行工作的目的。其主要用于解決傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中花費(fèi)時(shí)間成本過(guò)多、總體效率低的問(wèn)題，相較于人工處理更加的快速高效[ 1 ]。當(dāng)下，人工智能一方面作為基礎(chǔ)技術(shù)，進(jìn)行著與其他產(chǎn)業(yè)的深度融合；另一方面，隨著人工智能在各個(gè)領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化商業(yè)化應(yīng)用取得顯著成效，人工智能產(chǎn)業(yè)也成為了國(guó)家的重點(diǎn)扶持對(duì)象。

電氣自動(dòng)化通過(guò)數(shù)字化信息技術(shù)與傳統(tǒng)電力工程中的運(yùn)動(dòng)、控制技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，目的在于提高在自動(dòng)控制、信息處理、數(shù)據(jù)分析、研制開(kāi)發(fā)等方面的穩(wěn)定性與效率，提升傳統(tǒng)電力生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中的技術(shù)，提高生產(chǎn)水平。

電氣自動(dòng)化主要是將自動(dòng)控制的原理和方法，自動(dòng)化單元技術(shù)和集成技術(shù)在電氣工程的各類控制系統(tǒng)中進(jìn)行應(yīng)用。電氣系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與設(shè)備要求高，操作上對(duì)人的要求高，而人工智能可以對(duì)系統(tǒng)及設(shè)備進(jìn)行更加精確的優(yōu)化，自動(dòng)調(diào)整相關(guān)參數(shù)，還可以在一定程度上模擬并拓展人類的智能行為，代替一定的人類勞動(dòng)，促進(jìn)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)更加穩(wěn)定、高效地運(yùn)行，是電氣自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)際操作過(guò)程中的良好工具。

1.2 人工智能及電氣自動(dòng)化現(xiàn)狀分析

1.2.1 人工智能技術(shù)系統(tǒng)

1）模式識(shí)別與智能系統(tǒng)。模式識(shí)別與智能系統(tǒng)主要依托于信息處理與模式識(shí)別的理論技術(shù)為核心，以數(shù)學(xué)方法與計(jì)算機(jī)為主要工具，并對(duì)所采集到的各種媒體信息及數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分類與理解，并依托于此進(jìn)行有某些智能特性系統(tǒng)的構(gòu)造[ 2 ]。

2）系統(tǒng)仿真技術(shù)。系統(tǒng)仿真技術(shù)是一種智能的建模技術(shù)，根據(jù)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)元素間的性質(zhì)、關(guān)系及系統(tǒng)目的的分析，建立具有一定邏輯及數(shù)量關(guān)系，能夠描述系統(tǒng)行為的仿真模型，進(jìn)行測(cè)算分析，以得到各種數(shù)據(jù)，進(jìn)行某些決策。

3）智能控制。智能控制是一種具有智能數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)處理功能的技術(shù)，是能夠進(jìn)行智能控制決策的控制模式，一般用于解決傳統(tǒng)控制模式難以解決或過(guò)于復(fù)雜繁瑣的問(wèn)題。

4）知識(shí)發(fā)現(xiàn)與機(jī)器學(xué)習(xí)。知識(shí)發(fā)現(xiàn)與機(jī)器學(xué)習(xí)是人工智能技術(shù)的一項(xiàng)重要功能，能夠自主積累知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，對(duì)所指定領(lǐng)域?qū)I(yè)知識(shí)進(jìn)行主動(dòng)地學(xué)習(xí)，從而豐富自身數(shù)據(jù)。

1.2.2 電氣自動(dòng)化存在的問(wèn)題

電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)存在著一些缺陷，比如有些危險(xiǎn)環(huán)節(jié)仍需要人為進(jìn)行操作，無(wú)法充分發(fā)揮自動(dòng)控制的優(yōu)勢(shì)。而對(duì)于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，復(fù)雜的流程仍然依賴于具有相關(guān)豐富經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的設(shè)計(jì)人員，而相對(duì)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)又沒(méi)有專人去做，影響整體效率；對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)操作而言，進(jìn)行電氣自動(dòng)化操作需要有過(guò)硬的專業(yè)操作技能，所用人員的工作素質(zhì)應(yīng)該與之相匹配，同時(shí)自動(dòng)化設(shè)施的設(shè)計(jì)還應(yīng)具有人性化的特點(diǎn)，這些都在制約著發(fā)展；同時(shí)，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)，事件的預(yù)警，指令的執(zhí)行，數(shù)據(jù)的采集、處理、儲(chǔ)存等方面，并不能進(jìn)行很好的相互關(guān)聯(lián)，做到數(shù)據(jù)共享，需進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化與創(chuàng)新。

2 人工智能在電氣自動(dòng)化的應(yīng)用

2.1 系統(tǒng)優(yōu)化

2.1.1 電氣工程中人工智能的模糊控制

通常情況下，電氣工程中的模糊控制系統(tǒng)有著以下幾個(gè)部分：檢測(cè)裝置、電氣設(shè)備、輸入- 輸出接口、模糊控制器。人工智能主要控制模糊控制器中參考模糊庫(kù)進(jìn)行模糊推理的過(guò)程，傳統(tǒng)的模糊控制系統(tǒng)大多依靠已有的經(jīng)驗(yàn)，按照既定的方式進(jìn)行推理，而人工智能的使用使其可以將現(xiàn)場(chǎng)情況與已有數(shù)據(jù)相結(jié)合，推導(dǎo)出適合當(dāng)下實(shí)際問(wèn)題解決的決策。由于人工智能受到外界干擾程度小，計(jì)算精度高，自動(dòng)化控制能力強(qiáng)，便于適當(dāng)調(diào)整相關(guān)參數(shù)，從而提升控制準(zhǔn)確性、一致性，提高操作安全性及生產(chǎn)效率，因此該控制系統(tǒng)的應(yīng)用可替代一般技術(shù)人員進(jìn)行常規(guī)操作，大大降低人工成本。

2.1.2 電氣工程中人工智能的專家控制

電氣工程的專家控制是一個(gè)用于解決電氣問(wèn)題的類似于人類大腦的程序系統(tǒng)，系統(tǒng)擁有大量的電氣知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，然后結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)，根據(jù)電氣領(lǐng)域特性進(jìn)行推導(dǎo)與演算，模擬人類專家決策，以便解決只有人類專家才能夠解決的問(wèn)題。在電氣自動(dòng)化領(lǐng)域，該系統(tǒng)可以解決大多數(shù)電氣問(wèn)題，而面臨突發(fā)事件，在專家不在場(chǎng)的情況下，其也可根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行初步判斷并做出決策。該控制系統(tǒng)的核心包括獲取知識(shí)、表示知識(shí)，同時(shí)還有建立知識(shí)庫(kù)、推理機(jī)制等。專家控制系統(tǒng)的基本功能取決于其所含有的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，所擁有的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)越多，其能力自然越強(qiáng)。因?yàn)橹R(shí)庫(kù)的構(gòu)造比較單一，知識(shí)庫(kù)是存放知識(shí)的倉(cāng)庫(kù)，它既應(yīng)為知識(shí)獲取創(chuàng)造條件，又應(yīng)為知識(shí)利用提供方便[ 3 ]，所以就要求其中應(yīng)有圍繞電氣工程這一專業(yè)相關(guān)的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)。引入人工智能技術(shù)后，可以讓專家控制系統(tǒng)在一定程度上實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)，程序員只需要輸入原始指令，系統(tǒng)便會(huì)自動(dòng)進(jìn)行相關(guān)專業(yè)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，積累相關(guān)專業(yè)知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，人工智能技術(shù)的引入能夠大大提高專家系統(tǒng)自我優(yōu)化的效率，試想若能夠?qū)⑺袑＜铱刂葡到y(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)共享，那么只要是歷史上出現(xiàn)過(guò)的電氣工程中的問(wèn)題，在沒(méi)有專家在場(chǎng)的情況下，幾乎都可以做到“自己”解決，從而提升電氣工程的生產(chǎn)效率。

2.1.3 電氣工程中人工智能的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制

電氣工程中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制一般應(yīng)用于比較復(fù)雜的電氣系統(tǒng)控制。如果技術(shù)人員對(duì)于系統(tǒng)模型不甚了解，系統(tǒng)本身也有可能存在一定問(wèn)題，就會(huì)引發(fā)漏電、設(shè)備過(guò)熱等問(wèn)題，因此神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)既要完成對(duì)相應(yīng)電氣事件與場(chǎng)景的識(shí)別，又要同時(shí)進(jìn)行控制。在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)之中，其實(shí)際上是由多個(gè)層次組織、元件而構(gòu)成的，并在大規(guī)模并行連接的方式下，形成一個(gè)全新的控制網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化控制目的，并充分發(fā)揮人工智能的優(yōu)勢(shì)。龐大的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的運(yùn)行基于一個(gè)一個(gè)小的神經(jīng)元，通過(guò)神經(jīng)元之間的系數(shù)演化完成信息識(shí)別、接受任務(wù)等[ 4 ]。引入人工智能技術(shù)，能夠增強(qiáng)系統(tǒng)對(duì)于電氣工程所獲取的數(shù)據(jù)的處理、分析的能力，從而提高系統(tǒng)控制的準(zhǔn)確性，提高電氣相關(guān)生產(chǎn)的效率。

2.2 操作代替

在傳統(tǒng)的電氣工程操作過(guò)程中，雖然對(duì)于操作人員進(jìn)行了必要的保護(hù)措施，但是仍存在著許多危險(xiǎn)環(huán)節(jié)，更有像電磁輻射這樣緩慢作用于操作人員身體，長(zhǎng)期接觸會(huì)對(duì)操作人員造成極大的卻又不可避免的危害傳統(tǒng)的保護(hù)措施并不能完全保障操作人員的安全，與其思考如何改進(jìn)保護(hù)措施，不如采用人工智能技術(shù)。在電氣控制工作中引入人工智能技術(shù)可以在一定程度上提高技術(shù)人員的操作精準(zhǔn)性，從而減少操作不當(dāng)現(xiàn)象的發(fā)生，同時(shí)也可以提高電氣系統(tǒng)的整體的運(yùn)行效率[ 5 ]。引入智能機(jī)器人代替操作人員進(jìn)行操作，將操作人員的危險(xiǎn)系數(shù)降為零，且人工智能設(shè)備受操作現(xiàn)場(chǎng)客觀場(chǎng)地環(huán)境因素影響小，相較于人工操作一定程度上提升了操作的便利性與安全性。

3 結(jié)論

隨著社會(huì)的發(fā)展，人工智能技術(shù)的發(fā)展受到國(guó)家的重視，人工智能技術(shù)也得到不斷的完善，可靠度不斷提高，相較于傳統(tǒng)電氣自動(dòng)化中的控制系統(tǒng)與操作流程，人工智能的引入相較于傳統(tǒng)過(guò)程更加高效、精確，同時(shí)節(jié)省了人力，提高了操作安全性，人工智能技術(shù)在電器自動(dòng)化中的應(yīng)用也充分發(fā)揮了人工智能的優(yōu)勢(shì)。面對(duì)不同的情況，將人工智能以相適宜的形式應(yīng)與電氣自動(dòng)化相結(jié)合，將使電氣自動(dòng)化得到更加的完善，從而方便電氣工程的生產(chǎn)，為社會(huì)發(fā)展提供保障。

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