人工智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

姜 珂

（大連市政工程咨詢管理有限公司，遼寧 大連 116000）

0 引 言

電氣自動(dòng)化控制是生產(chǎn)設(shè)備智能化發(fā)展中的一項(xiàng)關(guān)鍵性技術(shù)。在電氣自動(dòng)化控制中融入人工智能技術(shù)，可以更進(jìn)一步提高設(shè)備的智能化水平，使生產(chǎn)工作變得更加高效、便捷、精準(zhǔn)。同時(shí)，人工智能技術(shù)的應(yīng)用還可以在很大程度上減少人力資源的投入，減輕工作人員的工作強(qiáng)度，促進(jìn)自動(dòng)化控制的長遠(yuǎn)發(fā)展。因此，探討人工智能技術(shù)應(yīng)用于電氣自動(dòng)化控制具有積極意義。

1 人工智能簡述

人工智能（Artificial Intelligence，AI）是一種模擬人類智能的系統(tǒng)性技術(shù)學(xué)科，屬于現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的范疇，涉及的專業(yè)領(lǐng)域包括邏輯學(xué)、心理學(xué)、工程學(xué)、計(jì)算機(jī)編程、數(shù)學(xué)等。人工智能的本質(zhì)是對人的思維的信息過程的模擬，具體途徑有兩條：一是結(jié)構(gòu)模擬，即按照人腦的結(jié)構(gòu)機(jī)制制造出“類人腦”的機(jī)器；二是功能模擬，即單純地對人腦功能進(jìn)行模擬，忽視其結(jié)構(gòu)因素。后者最典型的成果就是現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)，其運(yùn)行機(jī)制與人腦思維信息過程類似。目前，在人類生產(chǎn)生活中廣泛使用的人工智能屬于弱人工智能，強(qiáng)人工智能尚處于研究階段。人工智能的發(fā)展歷程如圖1所示。

人工智能技術(shù)誕生于信息時(shí)代的大背景下，在機(jī)器人和專家系統(tǒng)兩個(gè)領(lǐng)域表現(xiàn)出巨大的發(fā)展前景，可用于設(shè)備的自動(dòng)化控制。近年來，我國對人工智能技術(shù)的重視程度持續(xù)提升，是“中國智造”戰(zhàn)略實(shí)現(xiàn)的重要一環(huán)。因此，2017年政府工作報(bào)告中就提及了人工智能技術(shù)，隨后該技術(shù)開始在社會(huì)各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域推廣開來，促進(jìn)了我國經(jīng)濟(jì)競爭力的提升[1]。目前，人工智能技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)拓展到交通、醫(yī)療、制造、教育、金融以及物流等多個(gè)領(lǐng)域，以此趨勢來看，在未來，基于人工智能技術(shù)的產(chǎn)品種類和形態(tài)也將變得更加豐富多樣。人工智能應(yīng)用領(lǐng)域如圖2所示。人工智能技術(shù)最顯著的特點(diǎn)是計(jì)算機(jī)模擬，這是它能夠模擬人類智能的關(guān)鍵所在。將人工智能應(yīng)用于當(dāng)前的電氣自動(dòng)化控制，可以大幅度提高工作效率，減少人工成本。此外，人工智能的種類和形式十分豐富，應(yīng)用范圍十分廣泛，并且人工智能控制器所具有的可調(diào)節(jié)性可以使其有效應(yīng)用于不同場景。

圖2 人工智能應(yīng)用領(lǐng)域

2 人工智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用特點(diǎn)及應(yīng)用場景

2.1 應(yīng)用特點(diǎn)

在電氣自動(dòng)化控制領(lǐng)域，借助人工智能技術(shù)可以通過計(jì)算機(jī)操控替代一些高難度、高強(qiáng)度和復(fù)雜性的工作，提高系統(tǒng)控制的自動(dòng)化水平，降低成本投入，提升經(jīng)濟(jì)效益?？紤]到電氣設(shè)備設(shè)計(jì)的系統(tǒng)性和復(fù)雜性，人工智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用呈現(xiàn)出以下特點(diǎn)。

第一，替代人力勞動(dòng)。在過去，一些復(fù)雜煩瑣的電氣設(shè)備操作往往需要大量的人力、物力資源作為支撐。而借助人工智能技術(shù)則可以通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)信息的采集和處理，并在此基礎(chǔ)上做出精準(zhǔn)判斷，發(fā)布控制指令，大幅度減少人力成本投入，同時(shí)也能降低人工勞動(dòng)的強(qiáng)度。

第二，有效避免因人為因素可能導(dǎo)致的事故和故障。傳統(tǒng)電氣設(shè)備操作控制的復(fù)雜性較強(qiáng)，在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和整理的過程中，工作人員會(huì)因疏忽或是其他因素而導(dǎo)致出現(xiàn)錯(cuò)誤操作，從而引發(fā)事故，帶來不必要的損失。而在人工智能技術(shù)的支持下，電氣自動(dòng)化控制中所涉及的人員操作內(nèi)容大幅度減少，同時(shí)操作程序也變得更加簡單、便捷，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以自動(dòng)完成數(shù)據(jù)的采集、整理及存儲(chǔ)，且嚴(yán)格遵照編寫的程序進(jìn)行操作，工作人員只需要進(jìn)行一些簡單操作，基本上不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，因此可有效排除人為因素所帶來的風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備控制效率的提高。

第三，優(yōu)化電氣自動(dòng)化控制設(shè)計(jì)。當(dāng)前，電氣自動(dòng)化控制具有復(fù)雜、煩瑣的特征，因此在設(shè)計(jì)工作中需要綜合考慮諸多影響因素。為了保障設(shè)計(jì)質(zhì)量，通常需要建立科學(xué)的控制對象模型。而借助人工智能技術(shù)則可以有效避免其中存在的不確定性因素，提高系統(tǒng)參數(shù)的精度[2]。此外，工作人員不需要再對對象模型進(jìn)行控制，工作負(fù)荷明顯降低。

第四，提高電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)行的規(guī)范性和統(tǒng)一性。結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐來看，現(xiàn)今電氣自動(dòng)化設(shè)備的系數(shù)及系統(tǒng)工作參數(shù)存在普遍的差異性，為控制工作帶來了極大的不便。而借助人工智能技術(shù)則可以實(shí)現(xiàn)對各類系數(shù)、參數(shù)的統(tǒng)一規(guī)定，消除客觀因素帶來的干擾，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

2.2 應(yīng)用場景

經(jīng)過多年的研究、探索和實(shí)踐，現(xiàn)如今的人工智能技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，并逐漸應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。將人工智能技術(shù)應(yīng)用于電氣自動(dòng)化控制領(lǐng)域，不僅能促進(jìn)我國綜合競爭力的提升，而且能推動(dòng)社會(huì)現(xiàn)代化建設(shè)的深入。

當(dāng)前階段，電氣自動(dòng)化控制表現(xiàn)出極強(qiáng)的復(fù)雜性和系統(tǒng)性，在引入人工智能技術(shù)時(shí)，如何實(shí)現(xiàn)二者的有效契合是當(dāng)前研究的重點(diǎn)。在經(jīng)過一段時(shí)間的探索嘗試之后，人們總結(jié)了當(dāng)前人工智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用成果。

第一，基于人工智能技術(shù)搭建控制系統(tǒng)，對電氣設(shè)備運(yùn)行過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)和分析，進(jìn)而針對實(shí)際需求采取控制措施。目前，在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用的人工智能可分為多種類別，所具有的特點(diǎn)以及運(yùn)用形式均存在一定的差異。人工智能控制器是其中的一種，其具有以下優(yōu)勢：人工智能控制器的調(diào)節(jié)具有簡易便捷性；通過對設(shè)備的微調(diào)可以實(shí)現(xiàn)性能的顯著提升；在缺乏具體知識的前提下也可以進(jìn)行設(shè)計(jì)；人工智能控制器設(shè)計(jì)不需要控制對象的模型。

第二，采用人工智能技術(shù)對電氣設(shè)備的數(shù)值進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測，據(jù)此判斷當(dāng)前電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理其中存在的故障問題。同時(shí)，故障發(fā)生時(shí)的相關(guān)數(shù)據(jù)會(huì)被完整地記錄下來，作為比對數(shù)據(jù)庫，在后續(xù)運(yùn)行中一旦出現(xiàn)征兆，即可提前做出反應(yīng)，消除事故隱患，確保系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。

第三，采用人工智能技術(shù)打造自動(dòng)化生產(chǎn)線，提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

3 人工智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的具體應(yīng)用

3.1 基于人工智能的電氣自動(dòng)化設(shè)備

利用人工智能對電氣設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測控制，需要有針對性地開發(fā)具備特定功能的計(jì)算機(jī)程序，以人機(jī)交互的方式實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。在進(jìn)行計(jì)算機(jī)程序編寫的過程中，應(yīng)充分滿足設(shè)備智能化需求，力求最大程度地通過機(jī)器完成控制工作，減少人力資源的投入；同時(shí)，簡化操作程序，降低工作人員的負(fù)擔(dān)。在人工智能技術(shù)的支撐下，智能化設(shè)備的數(shù)據(jù)獲取及處理能力都將獲得顯著提升。

3.2 基于人工智能的系統(tǒng)控制

基于人工智能技術(shù)，工作人員可以通過計(jì)算機(jī)完成指令的傳輸和反饋，以實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的有效控制[3]。在具體實(shí)施過程中，需要以模糊控制為基礎(chǔ)，借助專家系統(tǒng)，針對不同的工作環(huán)境和設(shè)備條件采用不同的系統(tǒng)控制方法，配備相應(yīng)的控制器，以滿足電氣設(shè)備在不同環(huán)境下的運(yùn)行參數(shù)要求，實(shí)現(xiàn)設(shè)備自動(dòng)化控制效能的提升。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，其對人腦功能的模擬效果也在不斷優(yōu)化，在理論上可以實(shí)現(xiàn)擬人化控制。

3.3 通過人工智能技術(shù)簡化操作流程

在電氣自動(dòng)化控制中，人工智能技術(shù)還可以用于簡化系統(tǒng)操作流程。第一，基于人工智能技術(shù)對落后的設(shè)備操作方法進(jìn)行優(yōu)化，通過計(jì)算機(jī)軟件平臺(tái)完成設(shè)備操控，提高設(shè)備控制的精準(zhǔn)度，最大程度地減少操作失誤，確保數(shù)據(jù)的精確性。第二，通過人工智能技術(shù)提高系統(tǒng)操作的智能化水平，通過簡捷的操作實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的流程。

3.4 基于人工智能技術(shù)的故障診斷

人工智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化設(shè)備故障診斷排除方面也具有極高的應(yīng)用價(jià)值。在過去，故障維修人員通常需要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力進(jìn)行故障排除，尤其是一些結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的電氣自動(dòng)化設(shè)備，需要消耗大量的資源，即使如此，也可能無法取得理想的維修效果[4]。電氣自動(dòng)化設(shè)備的內(nèi)部零件十分精密，拆裝十分不便，還可能引發(fā)全新的故障?？偠灾瑐鹘y(tǒng)的設(shè)備故障診斷在效率和效果上都難以保障，已經(jīng)成為阻礙工業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要因素。而利用人工智能技術(shù)則可以有效解決這一問題。借助智能控制器可以對電氣自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行全面采集和整理，據(jù)此分析判斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，就能迅速做出反應(yīng)，鎖定故障部位，分析故障原因，針對性地制定故障排除方案，大幅度提升故障診斷檢修的效率。需要注意的是，故障檢修人員必須要具備人工智能技術(shù)運(yùn)用的專業(yè)素養(yǎng)，如此才能保障故障診斷工作的有效開展。

4 結(jié) 論

人工智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制的諸多場景中都表現(xiàn)出了極高的應(yīng)用價(jià)值，因此我國應(yīng)積極推動(dòng)人工智能和電氣自動(dòng)化控制的融合，助力工業(yè)發(fā)展，提高生產(chǎn)力水平及經(jīng)濟(jì)效益，為我國綜合國力的提升奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。