電氣自動(dòng)化控制中人工智能技術(shù)的應(yīng)用研究

彭煥

摘 要：近年來(lái)，我國(guó)科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，人工智能技術(shù)的優(yōu)勢(shì)凸顯出來(lái)，而自動(dòng)化技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域中廣泛運(yùn)用，特別是電氣工程自動(dòng)化更是由于操作簡(jiǎn)單、針對(duì)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，在很多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。將人工智能運(yùn)用到電氣自動(dòng)化控制中，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制，推動(dòng)電氣自動(dòng)化工程健康發(fā)展。為此，本文在全面掌握人工智能概念的基礎(chǔ)上，對(duì)人工智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和要點(diǎn)進(jìn)行了分析與探究。

關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化控制;人工智能技術(shù);應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

DOI：10.12249/j.issn.1005-4669.2020.25.299

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展， 電氣自動(dòng)化也面臨著新的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的手工控制已經(jīng)難以適應(yīng)當(dāng)前的社會(huì)環(huán)境。人工智能技術(shù)的引入促進(jìn)了電氣自動(dòng)化控制的創(chuàng)新， 對(duì)電氣自動(dòng)化控制具有里程碑意義。該技術(shù)的應(yīng)用使人們擺脫了復(fù)雜的生產(chǎn)過(guò)程， 大大提高了工作效率。目前， 人工智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用已成為電氣行業(yè)的一個(gè)重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

1 人工智能的概述

2017年12月，人工智能入選“2017年度中國(guó)媒體十大流行語(yǔ)”。人工智能，縮寫(xiě)AI，是指智械、機(jī)器智能，指由人制造出來(lái)的機(jī)器所表現(xiàn)出來(lái)的智能。通常人工智能是指通過(guò)普通計(jì)算機(jī)程序來(lái)呈現(xiàn)人類智能的技術(shù)。該詞也指出研究這樣的智能系統(tǒng)是否能夠?qū)崿F(xiàn)，以及如何實(shí)現(xiàn)。安德里亞斯·卡普蘭（Andreas Kaplan）和邁克爾·海恩萊因（Michael Haenlein）將人工智能定義為“系統(tǒng)正確解釋外部數(shù)據(jù)，從這些數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)，并利用這些知識(shí)通過(guò)靈活適應(yīng)實(shí)現(xiàn)特定目標(biāo)和任務(wù)的能力”。人工智能的研究是高度技術(shù)性和專業(yè)的，各分支領(lǐng)域都是深入且各不相通的，因而涉及范圍極廣。

從1956年第一次提出人工智能的概念后，對(duì)于人工智能的研究就不斷跟進(jìn)，逐漸形成一個(gè)較為完善的科學(xué)體系，涉及計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化、信息技術(shù)、仿生學(xué)、語(yǔ)言學(xué)、控制技術(shù)、邏輯、哲學(xué)、生物學(xué)等多個(gè)學(xué)科。將其運(yùn)用到電氣自動(dòng)化控制中，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制，提升電氣自動(dòng)化控制質(zhì)量、效率。

2 人工智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

人工智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用，具有十分明顯的優(yōu)勢(shì)。電氣設(shè)備主要特點(diǎn)在于系統(tǒng)性、復(fù)雜性，因而要求電氣設(shè)備相關(guān)人員，在知識(shí)理論、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)方面都非常高。而應(yīng)用人工智能技術(shù)之后，在很多方面都能夠代替人類工作，因而具有很高的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。例如，人工智能可以代替人類完成數(shù)據(jù)采集處理工作，能夠隨時(shí)收集電氣設(shè)備各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)及時(shí)處理保存，進(jìn)而大幅提高了電氣自動(dòng)化的實(shí)際控制效率。在系統(tǒng)運(yùn)行當(dāng)中，人工智能技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的監(jiān)視和必要的報(bào)警，對(duì)電氣系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備模擬數(shù)據(jù)值實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理異常情況。人工智能技術(shù)具有更好的操作控制功能，可以真正實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備的自動(dòng)化控制。對(duì)于同期并網(wǎng)帶符合操作等，可以通過(guò)控制程序完成，減輕了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)極大提高了控制效率，符合工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的要求。此外，人工智能技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)故障錄波，可以對(duì)故障錄波智能化捕捉，及時(shí)發(fā)現(xiàn)各類故障問(wèn)題，保證了電氣設(shè)備的運(yùn)行效率及運(yùn)行安全。

3 人工智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制的應(yīng)用要點(diǎn)

1）人工智能技術(shù)在電氣設(shè)備中的應(yīng)用。在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中，往往涉及很多領(lǐng)域及學(xué)科，具有很高的復(fù)雜性。因而在電氣設(shè)備使用操作中，對(duì)于操作人員的專業(yè)知識(shí)、個(gè)人素質(zhì)等都有著很高的要求。而在復(fù)雜的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)當(dāng)中，實(shí)際操作必須要保證很強(qiáng)的有效性，避免由于操作不當(dāng)?shù)纫蛩匾鹨馔馇闆r，發(fā)生非正常停機(jī)甚至安全事故等。而在電氣設(shè)備中應(yīng)用人工智能技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)以上問(wèn)題的有效解決。人工智能技術(shù)是以計(jì)算機(jī)理論為理論核心，利用預(yù)先編寫(xiě)好的相關(guān)控制程序，在計(jì)算機(jī)控制下實(shí)現(xiàn)智能化自動(dòng)控制。人工智能技術(shù)的應(yīng)用，代替了人類的工作，并且避免了人工操作中的一些缺陷和問(wèn)題，使實(shí)際生產(chǎn)效率大大提升，人員成本投入也能夠顯著降低。對(duì)人工智能技術(shù)加以應(yīng)用，極大的提升了電氣自動(dòng)化設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行科學(xué)性，也優(yōu)化了電氣設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境。

2）人工智能技術(shù)在電氣控制中的應(yīng)用。傳統(tǒng)的電氣控制煩瑣，操作方式復(fù)雜多變，控制時(shí)間長(zhǎng)，控制效率低，而且操作結(jié)果與操作人員的水平息息相關(guān)，具體操作過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)誤操作等情況。利用人工智能技術(shù)中的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制及專家系統(tǒng)等，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，操作人員可通過(guò)相關(guān)軟件即使了解電氣設(shè)備的運(yùn)行狀況，精確調(diào)節(jié)設(shè)備使用中的各類運(yùn)行參數(shù)，大大提升了對(duì)電氣設(shè)備的控制效果，將工作人員從煩瑣的電氣操作中解放出來(lái)，例如利用模糊控制中的Mamdani模糊系統(tǒng)或者TS模糊模型（一種動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的模糊模型辨識(shí)方法），能夠高效處理交流傳動(dòng)控制相關(guān)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備速度的精確控制，從而提升電氣設(shè)備的工作效率。

在具體操作過(guò)程中往往需要記錄相關(guān)參數(shù)，例如電氣設(shè)備的能耗、電量等，當(dāng)前主要是人工記錄，不僅工作量大而且極易出錯(cuò)，但是利用人工智能技術(shù)該項(xiàng)問(wèn)題就可以迎刃而解。其通過(guò)編寫(xiě)相關(guān)算法，設(shè)計(jì)相關(guān)記錄表格及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集與即時(shí)保存。

在電氣設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控方面，借助人工智能算法，對(duì)電氣設(shè)備模擬量、數(shù)字量、開(kāi)關(guān)量等進(jìn)行采集整理后進(jìn)行智能分析，當(dāng)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)（例如速度、電流、輸出功率）等異常時(shí)，系統(tǒng)依托人工智能技術(shù)的分析結(jié)果可發(fā)出保護(hù)性指令，設(shè)備斷電或急停并實(shí)施報(bào)警，通過(guò)采取上述保護(hù)性或者應(yīng)急性措施，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的保護(hù)。

3）人工智能技術(shù)在故障診斷中的應(yīng)用。電氣設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中因操作不當(dāng)、零部件老化等原因，難免會(huì)出現(xiàn)設(shè)備故障。出現(xiàn)設(shè)備故障后需要準(zhǔn)確界定故障原因、故障部位，盡快確定故障修復(fù)措施。故障發(fā)生后高效準(zhǔn)確地分析故障是重中之重，當(dāng)前故障診斷類型有三類：一是基于故障樹(shù)模型的故障診斷;二是基于案例推理故障;三是基于規(guī)則推理故障。上述三種故障推理方式并非單一使用，多是組合使用。人們借助人工智能技術(shù)，通過(guò)開(kāi)發(fā)人工智能算法，結(jié)合高速數(shù)據(jù)采集以及傳感技術(shù)，陸續(xù)設(shè)計(jì)出一些故障診斷系統(tǒng)，能夠?qū)收暇珳?zhǔn)定位，故障分析準(zhǔn)確，最大程度降低維修成本與時(shí)間成本。故障診斷系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上主要包括機(jī)械故障案例庫(kù)、故障診斷規(guī)則庫(kù)、故障診斷數(shù)據(jù)庫(kù)、故障推理機(jī)、知識(shí)處理、故障診斷過(guò)程解釋機(jī)、學(xué)習(xí)系統(tǒng)和專家系統(tǒng)人機(jī)界面等部分。

案例庫(kù)主要是收集海量的故障案例與相關(guān)知識(shí);規(guī)則庫(kù)則囊括了電氣工程及其自動(dòng)化領(lǐng)域的行規(guī)等;知識(shí)處理環(huán)節(jié)主要是對(duì)所獲取的知識(shí)、案例等進(jìn)行歸類整理，提取案例特征與相關(guān)參數(shù)，便于系統(tǒng)的推理及檢索要求。解釋器的功能是將故障原因、類型及修理措施等以客戶能接受的方式進(jìn)行翻譯輸出;推理機(jī)是故障診斷系統(tǒng)的核心部件，分析用戶輸入的故障信息，結(jié)合診斷規(guī)則庫(kù)得出科學(xué)結(jié)論，然后在故障案例庫(kù)中尋找相似度最高的案例。在故障診斷中，故障特征提取是第一步，也是非常關(guān)鍵的一步。故障特征提取的準(zhǔn)確性、完整性直接影響故障診斷的準(zhǔn)確性，因此可將人工智能技術(shù)應(yīng)用于信號(hào)的提取、分析等方面，通過(guò)比對(duì)敏感特征進(jìn)行特征提取。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，人工智能技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)前電氣自動(dòng)化發(fā)展過(guò)程中的重要技術(shù)類型，并取得了不可替代的重要作用。其在促使電氣運(yùn)行自動(dòng)化水平提升的同時(shí)，更是具有顯著的智能化特點(diǎn)。這也證明人工智能技術(shù)有著良好的控制優(yōu)勢(shì)，同時(shí)其在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用，也使得人工智能技術(shù)得到了更好的發(fā)展，這對(duì)于我國(guó)社會(huì)科技水平的提升具有重要意義。

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