人工智能在電氣工程自動(dòng)化中的應(yīng)用

顧華凌

【摘 ?要】隨著社會(huì)不斷的進(jìn)步和人類生活水平不斷的提高，信息自動(dòng)化技術(shù)日益發(fā)達(dá)，人類經(jīng)濟(jì)生活更加智能化的要求越來(lái)越高，現(xiàn)在計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)貫穿在技術(shù)生產(chǎn)的各個(gè)方面，電氣自動(dòng)化如同人腦的程序，主要通過(guò)編程模仿人腦實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，技術(shù)不斷的改進(jìn)促使電氣自動(dòng)化優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中逐漸引進(jìn)了人工智能技術(shù)，電氣自動(dòng)化的革新需要人工智能技術(shù)推動(dòng)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的方法解決自動(dòng)化系統(tǒng)中復(fù)雜的問題，幫助人們省去一些時(shí)間去做其他的有益事情。

【關(guān)鍵詞】人工智能;電氣工程;自動(dòng)化

一、人工智能應(yīng)用理論分析

人工智能（Artificial Intelligence），英文縮寫為AI。它是研究、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做出反應(yīng)的智能機(jī)器，該領(lǐng)域的研究包括機(jī)器人、語(yǔ)言識(shí)別、圖像識(shí)別、自然語(yǔ)言處理和專家系統(tǒng)等。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)。

二、人工智能控制技術(shù)的實(shí)現(xiàn)大致有下面幾步：

第一步，數(shù)據(jù)信息的采集和處理：首先采集設(shè)備端的開關(guān)量和模擬量等數(shù)據(jù)，然后對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理或者按照某種格式進(jìn)行存儲(chǔ)。第二步，界面展現(xiàn)：對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行顯示，同時(shí)顯示電壓、電流、隔離開關(guān)、模擬量開關(guān)狀態(tài)和一些掛牌檢修的功能。第三步，系統(tǒng)監(jiān)控和事件報(bào)警：對(duì)系統(tǒng)中的設(shè)備模擬量的大小、開關(guān)量的狀態(tài)等進(jìn)行實(shí)時(shí)地智能監(jiān)控。一旦有事故發(fā)生就向操作人員進(jìn)行報(bào)價(jià)。包含越限、狀態(tài)變化等報(bào)警事件。

三、人工智能在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用現(xiàn)狀

電氣自動(dòng)化設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì)非常復(fù)雜，傳統(tǒng)的電氣產(chǎn)品設(shè)計(jì)需要運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)知識(shí)手工進(jìn)行，在對(duì)電氣設(shè)備的優(yōu)化的過(guò)程中常會(huì)涉及到電磁場(chǎng)、電機(jī)電氣等比較專業(yè)的知識(shí)，在實(shí)際過(guò)程中需要反復(fù)的進(jìn)行探索，很難得到最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。而當(dāng)人工智能應(yīng)用到電氣自動(dòng)化設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，其CAD技術(shù)減少了電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)難度，大大縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期，提高了設(shè)計(jì)的工作效率和產(chǎn)品的質(zhì)量，實(shí)際生產(chǎn)的產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量都證明了這一點(diǎn)。人工智能在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用上主要有以下幾個(gè)方面：

1、在電氣產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在電氣工程中，電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，不僅涉及到電氣自動(dòng)化專業(yè)的各個(gè)學(xué)科和內(nèi)容，還對(duì)設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)有著較高要求，只有實(shí)現(xiàn)科學(xué)設(shè)計(jì)、經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)的有機(jī)融合，才能保證設(shè)計(jì)出來(lái)的電氣產(chǎn)品的科學(xué)性。人工智能的出現(xiàn)則為電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)帶來(lái)了曙光，有效解決了很多依靠人腦也無(wú)法快速解決的繁瑣計(jì)算和模擬過(guò)程，大大提高了工作效率，縮短了設(shè)計(jì)周期，而設(shè)計(jì)出來(lái)的產(chǎn)品也越來(lái)越具有實(shí)用性和科學(xué)性。

2、在電氣產(chǎn)品智能控制中的應(yīng)用

人工智能技術(shù)在自動(dòng)化的控制領(lǐng)域的研究已經(jīng)非常成熟，但是電氣自動(dòng)化設(shè)備的控制領(lǐng)域里人工智能技術(shù)的運(yùn)用目前還是比較少。這是整個(gè)行業(yè)非常期待和研究的一個(gè)大方向。人工智能技術(shù)在控制領(lǐng)域的應(yīng)用主要有下面三種：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制、專家系統(tǒng)控制。我們以專家系統(tǒng)為例，它是一個(gè)對(duì)專業(yè)知識(shí)要求非常高的程序系統(tǒng)，其儲(chǔ)存著大量某個(gè)專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域的專家知識(shí)，這些知識(shí)經(jīng)過(guò)預(yù)先學(xué)習(xí)總結(jié)和分析，然后按照一種特定的模式記錄，同時(shí)該系統(tǒng)還有模擬領(lǐng)域?qū)＜覍?duì)實(shí)際問題解決時(shí)所用的推理機(jī)制。專家系統(tǒng)首先對(duì)錄入的數(shù)據(jù)通過(guò)預(yù)先總結(jié)的專家知識(shí)進(jìn)行推理，最后給出決策和判斷，所以在理論上，它解決問題的能力在一定程度上可以達(dá)到該領(lǐng)域?qū)＜业乃健?/p>

3、在電氣設(shè)備維護(hù)中的應(yīng)用

對(duì)于配電線路中的電力設(shè)備，要加強(qiáng)管理和維護(hù)工作，及時(shí)排除設(shè)備中存在的安全隱患。對(duì)于故障較小的設(shè)備，可以采取維修和保養(yǎng)的方式進(jìn)行處理，而對(duì)于故障較大或者存在高風(fēng)險(xiǎn)性的設(shè)備，如果條件允許，要進(jìn)行更換，近似計(jì)算，所以在電力系統(tǒng)中，模糊邏輯主要被應(yīng)用于潮流計(jì)算、系統(tǒng)規(guī)劃和模糊控制中。此外，在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，日常操作和管理工作也很重要，如果在日常操作中應(yīng)用人工智能技術(shù)，采用家用電腦就能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)操作，有利于簡(jiǎn)化工作流程，優(yōu)化操作界面，而系統(tǒng)還能自動(dòng)進(jìn)行日志和報(bào)表的生成、保存，這就使得系統(tǒng)操作更加簡(jiǎn)便，更加具有可視性，大大提高了系統(tǒng)日常操作的效率，對(duì)于保證系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行有著積極作用。

4、在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

專家系統(tǒng)（ES）、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANNS）、啟發(fā)式探索、模糊理論在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用較為普遍。其中，ES是一個(gè)非常復(fù)雜的程序系統(tǒng)，集大量規(guī)則、知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)于一身，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)中特定領(lǐng)域的專家知識(shí)以及專業(yè)經(jīng)驗(yàn)對(duì)問題進(jìn)行判斷和分析，然后模擬專家決策過(guò)程，處理需要依靠專家來(lái)解決的問題，當(dāng)然，在使用專家系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況更新系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫(kù)、知識(shí)庫(kù)、規(guī)則庫(kù)中的數(shù)據(jù)和信息，以適應(yīng)電力系統(tǒng)應(yīng)用需要。ANNS的學(xué)習(xí)方式非常靈活，存儲(chǔ)方式也是完全分布式的，被廣泛應(yīng)用于大規(guī)模信息的處理中;具有很強(qiáng)的識(shí)別能力和分類能力，在足夠的馴良樣本中，ANNS能夠?qū)δＰ瓦M(jìn)行合理分類，并對(duì)輸入進(jìn)行合理選擇，以此來(lái)構(gòu)建不同季節(jié)的周、日預(yù)測(cè)模型，在電力系統(tǒng)短期負(fù)荷的預(yù)測(cè)中發(fā)揮著非常重要的作用;ANNS與元件關(guān)聯(lián)分析的結(jié)合能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)復(fù)雜電力系統(tǒng)的故障診斷，并對(duì)故障進(jìn)行定位和識(shí)別。

四、人工智能控制的優(yōu)勢(shì)

1、受其他因素影響小

傳統(tǒng)古典控制器在進(jìn)行模型構(gòu)建時(shí)往往會(huì)受到眾多不確定因素的不利影響，比如模型設(shè)置參數(shù)的變化，計(jì)算中不同數(shù)值的類型等，而電氣自動(dòng)化中的人工智能設(shè)計(jì)卻不需要獲得精確的動(dòng)態(tài)模型，也不需要指定對(duì)參數(shù)等或環(huán)境的特殊要求，總體來(lái)看，受外界的影響較小。

2、相關(guān)參數(shù)便于調(diào)節(jié)

對(duì)人工智能的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，可以有效提升智能函數(shù)的性能，與傳統(tǒng)的控制器比較而言，人工智能控制更便于調(diào)節(jié)，并且簡(jiǎn)單易學(xué)，適應(yīng)能力強(qiáng)，就算專家不在現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，人工智能控制器也能夠參照合理的數(shù)據(jù)，運(yùn)用語(yǔ)言和響應(yīng)的信息來(lái)進(jìn)行設(shè)定，同時(shí)設(shè)定的參數(shù)也可以簡(jiǎn)單根據(jù)情況進(jìn)行修改與擴(kuò)展，方便而快捷。

3、具有優(yōu)良的一致性

傳統(tǒng)的控制方法是基于特定的目標(biāo)和具體的設(shè)計(jì)，所以針對(duì)特定對(duì)象，這種控制方法的控制效果非常好，但對(duì)其他對(duì)象的控制效果則就無(wú)法保證。與傳統(tǒng)的控制方法相比，電氣工程中的人工智能控制具有優(yōu)良的一致性，向系統(tǒng)內(nèi)輸入任何未知的數(shù)據(jù)也可以產(chǎn)生很高的估計(jì)，有些影響因素甚至可以忽略，此外，智能化設(shè)定程序?qū)⑻嵘a(chǎn)品的規(guī)范性，確保產(chǎn)品性能的一致。

五、人工智能控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

人工智能系統(tǒng)在我國(guó)的電氣自動(dòng)化控制中應(yīng)用研究剛剛開始，但是已經(jīng)有了良好的發(fā)展前景，目前電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中人工智能技術(shù)的控制方法充分利用了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、專家和模糊集理論，目前混合智能即綜合多種智能技術(shù)成為人工智能技術(shù)的重要發(fā)展方向之一，分布綜合智能技術(shù)在處理故障時(shí)具有分類精度高和更好的模式識(shí)別能力，為故障的診斷開拓出了新的領(lǐng)域。

六、結(jié)語(yǔ)

在電氣工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)用中的人工智能技術(shù)，從其本質(zhì)上來(lái)講就是一種高科技的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，這種技術(shù)可以最大限度地在電氣工程自動(dòng)化控制中發(fā)揮作用，促進(jìn)優(yōu)化設(shè)計(jì)，診斷故障和智能控制。但這一新興技術(shù)的應(yīng)用還存在一些不完善的地方，仍然存有改進(jìn)的余地，這取決于在實(shí)踐中及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)總結(jié)問題，來(lái)更好的發(fā)揮人工智能在電氣工程中的作用。總之，隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，新的方法將會(huì)不斷涌現(xiàn)，在電氣工程自動(dòng)化中的應(yīng)用也將會(huì)越來(lái)越普及，如何利用現(xiàn)有的技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展更好的發(fā)揮人工智能的作用將是未來(lái)研究的趨勢(shì)。

（作者身份證號(hào)碼：320924199007032511）