人工智能在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

劉陽義

摘要：人類智能主要要包括三個(gè)力面，即感知能力，思維能力，行為能力，而人工智能是指由人類制造出來的“機(jī)器”所表現(xiàn)出來的智能。人工智能主要包括感知能力、思維能力和行為能力。人工智能是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，它企圖了解智能的實(shí)質(zhì)，并生產(chǎn)出一種新的能以人類智能相似的方式作出反應(yīng)的智能機(jī)器。該領(lǐng)域的研究包括機(jī)器人、語言識(shí)別、圖像識(shí)別、自然語言處理和專家系統(tǒng)等。電氣自動(dòng)化是研究與電氣工程有關(guān)的系統(tǒng)運(yùn)行、自動(dòng)控制、電力電子技術(shù)、信息處理、試驗(yàn)分析、研制開發(fā)以及電子與計(jì)算機(jī)應(yīng)用等領(lǐng)域的一門學(xué)科。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，就等于減少了人力資本投入，并提高了運(yùn)作的效率。

關(guān)鍵詞：人工智能；電氣自動(dòng)化控制；應(yīng)用

1.人工智能控制器的特點(diǎn)

在以往的電氣自動(dòng)化實(shí)踐中中，我們應(yīng)用大多數(shù)是人工智能控制器，其中主要利用的是是非線性函數(shù)近似器，如：神經(jīng)算法、模糊理論、模糊神經(jīng)算法和遺傳算法等。目前較先進(jìn)的是采用AI函數(shù)近似器擁有比常規(guī)函數(shù)估計(jì)器更多優(yōu)良的特點(diǎn)，例如：

1.1在進(jìn)行人工智能電氣設(shè)計(jì)時(shí)不需要得到實(shí)際控制對(duì)象精確的動(dòng)態(tài)模型，也不需要知道參數(shù)變化、非線性等具體因素；

1.2人工智能控制器擁有良好的一致性，即使在輸入新的未知數(shù)據(jù)時(shí)也能得到很好的預(yù)測結(jié)果；

1.3人工智能控制器可以應(yīng)用語言和響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行設(shè)計(jì)，且調(diào)節(jié)更容易，對(duì)數(shù)據(jù)和信息的適應(yīng)性更好，易于擴(kuò)展和修改，抗干擾性能好，并且便于實(shí)現(xiàn)。

2.電氣自動(dòng)化控制中人工智能技術(shù)的現(xiàn)狀

2.1 完善電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)

完善電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，其既需要運(yùn)用電路及電磁場知識(shí)，還要運(yùn)用一些設(shè)計(jì)里的經(jīng)驗(yàn)性知識(shí)。以前的產(chǎn)品設(shè)計(jì)是利用簡單的方法，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)采取手工方式進(jìn)行，因此不容易選出最優(yōu)的方案。然而，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，電氣產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方式也發(fā)生了改變，逐漸由手工設(shè)計(jì)朝借助計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變，這極大地縮短了電氣產(chǎn)品的研發(fā)周期。將人工智能技術(shù)應(yīng)用于電氣自動(dòng)化控制中，使得以前的CAD技術(shù)得到了極大發(fā)展，不僅大大提升了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的效率，也提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。

2.2 智能控制功能變成現(xiàn)實(shí)

1）數(shù)據(jù)采集與處理。能夠?qū)λ械拈_關(guān)量和模擬量進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，還能根據(jù)需要進(jìn)行處理或儲(chǔ)存。2）運(yùn)行監(jiān)視和事件報(bào)警?？蓪?duì)各主要設(shè)備的模擬量數(shù)值、開關(guān)量狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)智能監(jiān)視，有事故報(bào)警越限和狀態(tài)變化事件報(bào)警，事件順序記錄，事故處理提示和自動(dòng)處理，聲光、語音、電話、圖像報(bào)警等功能。3）操作控制。通過鍵盤或鼠標(biāo)就能實(shí)現(xiàn)對(duì)斷路器及電動(dòng)隔離開關(guān)的控制、勵(lì)磁電流的調(diào)整。運(yùn)行人員可按順控程序進(jìn)行同期并網(wǎng)帶負(fù)荷或停機(jī)操作。另外，系統(tǒng)還對(duì)運(yùn)行人員的操作權(quán)限加以限制，以適應(yīng)各級(jí)運(yùn)行值班管理需要。4）故障錄波。主要包括模擬量故障錄波、波形捕捉、開關(guān)量的變位以及順序記錄等。

3 人工智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

3.1 在電氣設(shè)備設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

人工智能技術(shù)在電氣自動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用主要是在電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)方面。電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)比較復(fù)雜的系統(tǒng)工作，不僅需要綜合應(yīng)用電路、電磁等學(xué)科知識(shí)，還需要具備足夠的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，保證設(shè)計(jì)的科學(xué)性、合理性。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法主要依靠設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，無法真正找到最優(yōu)化設(shè)計(jì)。而將智能技術(shù)引入到電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)中，不僅能夠充分利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，還能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的融合，最終縮短電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)周期，提高電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)質(zhì)量。比如在高壓電氣方面，SF6技術(shù)、真空技術(shù)、組合技術(shù)等已應(yīng)用于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中，并基本實(shí)現(xiàn)了“無油化”。又如采用單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行剩余電流式電氣火災(zāi)探測器的智能化設(shè)計(jì)，既能實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)斷路器功能的組合化和智能化，也能通過應(yīng)用總線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)斷路器控制的系統(tǒng)化和網(wǎng)絡(luò)化。由此可見，將人工智能技術(shù)應(yīng)用在電氣設(shè)備中不僅能夠盡可能地發(fā)揮出先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的優(yōu)勢，還能提高電氣設(shè)備的使用性能。所以，我國應(yīng)當(dāng)繼續(xù)加大研發(fā)力度，進(jìn)一步拓寬智能化的應(yīng)用范圍，并利用如今較為先進(jìn)的信息技術(shù)，推進(jìn)電氣設(shè)備智能化設(shè)計(jì)的發(fā)展，從而促進(jìn)我國工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

3.2 電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

自動(dòng)化電氣的設(shè)計(jì)十分的復(fù)雜，牽扯到很多專業(yè)，如變壓器、電路、電力電子技術(shù)、電機(jī)等等，對(duì)設(shè)計(jì)人員專業(yè)技能水平的要求也較高，也需要用到大量的人力、物力與財(cái)力，利用人工智能技術(shù)就可以有效解決人力難以解決的問題，有效提升設(shè)計(jì)的精度與工作效率。

此外，在電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)過程中，需要根據(jù)不同的情況采取相應(yīng)的算法，要想有效提升設(shè)計(jì)的質(zhì)量與效率，工作人員必須要具有應(yīng)用人工技能的經(jīng)驗(yàn)與能力。

3.3 對(duì)電氣控制過程中的有效應(yīng)用進(jìn)行分析

電氣技術(shù)的快速發(fā)展，由于電力電氣對(duì)社會(huì)發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，所以對(duì)電力部門的工作人員提出了較高的要求。對(duì)操作流程會(huì)非常嚴(yán)格的進(jìn)行控制，工作程序也非常繁瑣，但是人工智能技術(shù)的出現(xiàn)，改變了電氣技術(shù)的這些人為因素對(duì)電力設(shè)備的影響。實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)代替人類勞動(dòng)的美好愿望。在日常電力系統(tǒng)的操作流程中能夠簡化傳統(tǒng)的繁瑣程序，用智能機(jī)器去控制電氣系統(tǒng)，同時(shí)還可以對(duì)一些比較重要的數(shù)據(jù)和資料進(jìn)行存儲(chǔ)，以利于日后工作的開展，這樣極大的節(jié)省了人工勞動(dòng)，提高了工作效率。目前，模糊控制，是常用的控制方式，靠直流和交流火線，很多系統(tǒng)運(yùn)用Mamdani和sugeno兩者的結(jié)合來解決調(diào)速和意外情況發(fā)生的問題。

3.4 人工智能在故障診斷中的應(yīng)用

人工智能技術(shù)中的模糊理論、專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在電氣設(shè)備故障診斷中應(yīng)用較廣泛，特別是在變壓器故障診斷、發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)故障診斷中。目前變壓器故障診斷常用方法是取變壓器油分解出氣體，對(duì)氣體進(jìn)行分析來判斷故障狀態(tài)。傳統(tǒng)的故障診斷方法無法針對(duì)設(shè)備故障的不確定性、非線性和復(fù)雜性等特點(diǎn)進(jìn)行診斷，診斷效率較低。而人工智能方法的應(yīng)用提高了診斷準(zhǔn)確率。人工智能技術(shù)主要使用模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專家系統(tǒng)三種故障診斷方法。如在電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的故障診斷中使用人工智能化的故障診斷技術(shù)，結(jié)合了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊理論，實(shí)現(xiàn)了故障診斷知識(shí)模糊性與較強(qiáng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)共同的診斷，相對(duì)提高了故障的針對(duì)準(zhǔn)確率。

3.5 數(shù)據(jù)的控制與優(yōu)化

在進(jìn)行電氣自動(dòng)化控制進(jìn)程中，首先要做的就是數(shù)據(jù)的采集與處理，人工智能技術(shù)能夠?qū)λ械臄?shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并加以處理、儲(chǔ)存，以便不時(shí)之需。同樣，想了解一項(xiàng)工作的運(yùn)行過程，就會(huì)運(yùn)用到畫面的顯示功能，通過人工智能技術(shù)的運(yùn)用，能夠真實(shí)地顯示所運(yùn)行的設(shè)備狀態(tài)，可以將有關(guān)數(shù)據(jù)加以處理，形成具體的圖像，以便直觀了解；也可以通過模擬故障來進(jìn)行記錄分析，避免類似狀況的發(fā)生，其中模糊理論、專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在電氣設(shè)備故障診斷中應(yīng)用較廣泛，特別是在變壓器、發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)故障診斷中都會(huì)運(yùn)用到。

4.結(jié)語

電氣的自動(dòng)化是一門應(yīng)用較為廣泛的學(xué)科，主要研究同電氣工程相關(guān)的各個(gè)領(lǐng)域。其學(xué)科涉及范圍極廣，包括自動(dòng)控制、系統(tǒng)運(yùn)行、信息處理以及電力電子、實(shí)驗(yàn)分析和計(jì)算機(jī)應(yīng)用等等一系列內(nèi)容。而機(jī)械自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)指的是在不受人類直接操作以及控制的前提下使得機(jī)械能夠自行動(dòng)作完成某一過程，是人工智能同電氣自動(dòng)化的技術(shù)交叉點(diǎn)。人工智能的發(fā)展能夠有效提升電氣設(shè)備智能運(yùn)行水平，同時(shí)對(duì)于設(shè)備系統(tǒng)的改造以及系統(tǒng)穩(wěn)定性的提高、生產(chǎn)效率的提升都有著極好的促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)

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[2]羅文虎.淺談電氣自動(dòng)化拉制中的人工智能技術(shù)[J].大科技，2014（15）：103-104.

（作者單位：沈陽貝特瑞科技有限公司）