人工智能技術(shù)在礦山計(jì)算機(jī)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

徐小云

摘? 要：該文為有效解決電氣工程中所面臨集成化性能差、結(jié)構(gòu)不統(tǒng)一等問題，利用人工智能技術(shù)，設(shè)計(jì)了礦山計(jì)算機(jī)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)，在概述系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循穩(wěn)定性、擴(kuò)展性等原則基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、多線程程序設(shè)計(jì)等技術(shù)等詳細(xì)介紹該系統(tǒng)配備的功能，并對(duì)其未來發(fā)展趨勢(shì)作一展望，以期為類似研究提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：人工智能技術(shù)? 計(jì)算機(jī)? 數(shù)據(jù)庫(kù)? 電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)? 功能設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TD67 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2020）03（c）-0005-02

1? 計(jì)算機(jī)、人工智能技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

在礦山電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)內(nèi)使用計(jì)算機(jī)及人工智能技術(shù)，不僅可以降低礦山自動(dòng)化運(yùn)行成本，也能有效提升電氣自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行效率，對(duì)礦山生產(chǎn)帶來諸多便利性，具體表現(xiàn)在下列方面：數(shù)據(jù)整合比較便利;能夠迅速調(diào)節(jié)參數(shù);計(jì)算機(jī)及人工智能技術(shù)依托語言編程指令自數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)提取數(shù)據(jù)并獲取反饋信息，從而快速實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)計(jì)與調(diào)節(jié)。

2? 設(shè)計(jì)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)遵循原則

電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)遵循的原則有擴(kuò)展性原則、穩(wěn)定性原則、兼容性原則。

3? 礦山電子自動(dòng)化控制系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

3.1 礦山電氣控制設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)礦山電氣控制系統(tǒng)中，應(yīng)當(dāng)以模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為主要使用技術(shù)[1]。模糊控制作為基于推理模糊語言及變量，運(yùn)用模糊模型對(duì)被控制對(duì)象，運(yùn)用模糊控制器有效控制的過程。在此過程中基于模糊邏輯原理作為控制依據(jù)，能夠運(yùn)用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)建立對(duì)應(yīng)反饋通道。

3.2 通信功能設(shè)計(jì)

通信屬于電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中不可缺少的重要組成，電氣自動(dòng)化通信系統(tǒng)想要確保信息資源傳輸中的速度及精準(zhǔn)。事實(shí)上由于存在較多的電氣自動(dòng)化控制終端節(jié)點(diǎn)，考慮此，要想對(duì)通信效率及整體質(zhì)量充分提升，通常在電力部分設(shè)計(jì)需要結(jié)合現(xiàn)代化無線、有線通信方式[2]。對(duì)于選擇通信方式時(shí)還需要全面考慮實(shí)際用電情況，從而確保通信方式合理最佳化。

目前比較常見多用的有線通信方式，包括了專線、電話線兩類，具有成本比較低的優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)安全可靠性、時(shí)效性也較低。

無線通信則通過實(shí)現(xiàn)普通電臺(tái)結(jié)合高速智能通信來實(shí)現(xiàn)。前者通常應(yīng)用于電氣負(fù)荷管控過程中，雖然成本投入較少但是缺乏較好的應(yīng)用可靠穩(wěn)定性，無法應(yīng)用于高要求可靠性配電終端系統(tǒng)。相較之下后者則能夠滿足較高的智能通信傳輸速率，并提高通信傳輸精準(zhǔn)性，不僅可以自由選擇路由功能，還可以自動(dòng)向電網(wǎng)上報(bào)確保通信過程的安全可靠。在此基礎(chǔ)上可以運(yùn)用于高要求的配電終端，但是缺點(diǎn)就是成本投入需求較高。

在系統(tǒng)正常運(yùn)行中，經(jīng)主線程展開必要初始化串口操作，經(jīng)通信線程監(jiān)視串口通信，能夠在發(fā)生通信故障問題時(shí)，通信線程便可以向主線程報(bào)告自定義消息。主線程也可實(shí)時(shí)展開串口讀寫處理[3]。在主線程及通信線程之間形成良好的溝通聯(lián)系，假若主線程無需對(duì)信息予以接收，則可以撤銷自定義信息的發(fā)送指令，算法1描述了通信的主程序?qū)崿F(xiàn)。在實(shí)際通信過程中主通信站向多個(gè)站點(diǎn)輪詢，一旦接收主站點(diǎn)發(fā)出的數(shù)據(jù)命令，并且以命令返回?cái)?shù)據(jù)至主站點(diǎn)，借助該方式設(shè)計(jì)了分布式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。具體見表1。

3.3 數(shù)據(jù)傳輸功能設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)雙向傳輸通信，主要指的是通過運(yùn)用有關(guān)軟件及通信設(shè)備，對(duì)信息實(shí)時(shí)接收并予以傳輸，處理中心則是對(duì)處理指令加以控制傳輸，因此數(shù)據(jù)傳輸至關(guān)重要，作為電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)監(jiān)督功能的重要基礎(chǔ)[4]。設(shè)計(jì)該系統(tǒng)傳輸設(shè)備主要包括了電纜、視頻光纜等，可以以不同的傳輸類型、傳輸距離選擇合適的傳輸方式，確保信息不回出現(xiàn)傳輸不及時(shí)或丟失等異常傳輸情況。數(shù)據(jù)傳輸由專門的線程負(fù)責(zé)，算法2描述該線程的主要功能。具體見表2。

數(shù)據(jù)分析作為系統(tǒng)的監(jiān)控全過程，其關(guān)鍵點(diǎn)在于能夠?qū)崟r(shí)處理并分析終端設(shè)施軟件的信息收集情況，之后在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)完成信息發(fā)送，對(duì)于系統(tǒng)無法自助處理情況有關(guān)工作人員需要對(duì)各項(xiàng)工作及時(shí)協(xié)調(diào)[5]。

3.4 監(jiān)督功能設(shè)計(jì)

針對(duì)礦山開采所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)配備監(jiān)督功能，其本質(zhì)在于是否可以合理控制礦山開采過程中的電氣設(shè)備氣流，確保電氣設(shè)備的工作狀態(tài)正常化。礦山電氣設(shè)備的電流大小情況，以依托顯示器進(jìn)行顯示。一旦電流經(jīng)過電氣設(shè)備出現(xiàn)不穩(wěn)定，則表示電氣設(shè)備存在故障問題無法正常穩(wěn)定運(yùn)行。譬如對(duì)存在的顯示器指針偏移這種情況下，系統(tǒng)的監(jiān)督功能即可發(fā)揮自身功效，即電機(jī)設(shè)備的指示燈亮起紅燈，并提示工作人員開展檢查與維修工作。因此，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的監(jiān)督功能旨在有效控制電氣設(shè)備內(nèi)不穩(wěn)定的電流，有效避免電氣設(shè)備出現(xiàn)故障。

3.5 設(shè)計(jì)設(shè)備保護(hù)功能

對(duì)礦山進(jìn)行開采中設(shè)計(jì)的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)保護(hù)功能，主要功能在于做好電氣設(shè)備保護(hù)工作。由于礦山所用電氣設(shè)備受到其自身原因的影響，導(dǎo)致其發(fā)生這樣或那樣問題，此時(shí)，配置合理的保護(hù)功能發(fā)揮著重要的作用。例如：因部分因素使得所用電氣設(shè)備出現(xiàn)電壓不穩(wěn)定的情況，系統(tǒng)配備的保護(hù)功能可以發(fā)揮應(yīng)有功能，自動(dòng)將不穩(wěn)定的電壓轉(zhuǎn)換為低電壓，在低電壓條件下，能保護(hù)電氣設(shè)備內(nèi)的部分元件、傳感器等設(shè)備不遭受影響，或者把電氣設(shè)備內(nèi)的部分受影響組成部分下降至可控范圍內(nèi)[6]。依托這個(gè)保護(hù)功能，有利于提升電氣設(shè)備使用壽命。

3.6 抗干擾設(shè)計(jì)

對(duì)于礦物開采生產(chǎn)過程中，由于存在不利因素較多會(huì)對(duì)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行造成必然影響。但是對(duì)系統(tǒng)完成抗干擾設(shè)計(jì)則可以與上述問題充分銜接。一方面可以運(yùn)用電磁屏蔽效應(yīng)逐次屏蔽工作面的電磁、靜電干擾信號(hào)，也能夠?qū)﹄姎庠O(shè)備存在干擾問題有效降低。另一方面還可以運(yùn)用專業(yè)屏蔽設(shè)備，運(yùn)用金屬外殼有效屏蔽模擬信號(hào)產(chǎn)生的干擾，在金屬材質(zhì)工作柜內(nèi)配置PLC控制系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)外殼接地，如此一來，不僅可以防止空間輻射，也能減少電磁脈沖及靜電干擾對(duì)整個(gè)系統(tǒng)帶來的影響。與此同時(shí)，合理進(jìn)行布線，必須把弱電和強(qiáng)電信號(hào)區(qū)分對(duì)待，組成各自的走線系統(tǒng)，而屏蔽電纜模擬信號(hào)方法就是使用雙絞線，能有效避免信號(hào)之間出現(xiàn)互相干擾的情況。

3.7 故障診斷功能設(shè)計(jì)

在系統(tǒng)運(yùn)行截?cái)?，出現(xiàn)各類故障在所難免。因此，先要依托系統(tǒng)運(yùn)行過程中對(duì)故障的性質(zhì)、原因等因素展開調(diào)查，從而做出準(zhǔn)確的故障診斷?，F(xiàn)階段，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊集理論等均在人工智能技術(shù)控制成為更廣泛的故障診斷方式。在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，故障征兆出現(xiàn)地方并不一定就是故障出現(xiàn)的部位所在，故障征兆與存在有著密切的聯(lián)系，但并非是明確的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。因此，要想有效解決故障，必須對(duì)模糊集理論加以利用，以此創(chuàng)建關(guān)系矩陣，從而輔助電氣系統(tǒng)開展故障診斷。進(jìn)行故障診斷時(shí)，主要依據(jù)對(duì)電氣系統(tǒng)領(lǐng)域?qū)＜医?jīng)驗(yàn)等，順利實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)故障檢測(cè)、診斷、恢復(fù)等操作，也可把每次的故障事故、診斷經(jīng)驗(yàn)實(shí)施總結(jié)和分類，形成相應(yīng)的工作日志保存到專家知識(shí)庫(kù)內(nèi)。

4? 結(jié)語

該文利用人工智能技術(shù)，多線程程序設(shè)計(jì)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、分布式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)礦山計(jì)算機(jī)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中展開了研究，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)具備的主要功能模塊和設(shè)計(jì)原理，并對(duì)未來發(fā)展做了展望，對(duì)促進(jìn)計(jì)算機(jī)及人工智能技術(shù)和電氣自動(dòng)化控制融合發(fā)展意義重大。

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