人工智能與電氣工程自動(dòng)化的融合與實(shí)踐應(yīng)用
——以汽車電氣工程為案例

王逸杰

（上海大學(xué)，上海 200444）

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，人工智能技術(shù)逐步變?yōu)楝F(xiàn)代化社會(huì)運(yùn)作的關(guān)鍵應(yīng)用。一直以來(lái)，人工智能屬于專業(yè)知識(shí)涵蓋面十分廣闊的領(lǐng)域，不僅是計(jì)算機(jī)科學(xué)的下屬分支，包括了自動(dòng)化、控制學(xué)、生物學(xué)等，是典型的跨學(xué)科技術(shù)（劉向陽(yáng)和王丹，2019）。根據(jù)人工智能的一般定義，人工智能是能在某種程度上接近人腦思維的高智能系統(tǒng)，目前的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)能實(shí)現(xiàn)文字、聲音、圖像等多維信息結(jié)構(gòu)的處理。不過(guò)，人工智能實(shí)踐應(yīng)用依托于電氣工程技術(shù)的研究基礎(chǔ)，尤其是自動(dòng)化方面，因?yàn)槿斯ぶ悄艿谋举|(zhì)目的是用機(jī)器替代人力勞動(dòng)，減少人力成本和人為錯(cuò)誤，人工智能也是電氣工程自動(dòng)化的基礎(chǔ)條件。

1 人工智能在電氣工程自動(dòng)化的應(yīng)用路徑

1.1 設(shè)計(jì)優(yōu)化應(yīng)用

人在電氣工程自動(dòng)化運(yùn)作中，最重要的是電氣工程的前期設(shè)計(jì)。在傳統(tǒng)的自動(dòng)化運(yùn)作前，需要對(duì)設(shè)計(jì)方案提前進(jìn)行多輪測(cè)試和參數(shù)調(diào)試，大部分設(shè)計(jì)工作中，都會(huì)將過(guò)去工作實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)、模型和參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，再依靠實(shí)驗(yàn)反饋來(lái)作出調(diào)整，盡管這種方式具有標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)優(yōu)勢(shì)，但是每次都有涉及繁雜的重復(fù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，而且過(guò)去的方案總是考慮不全面，導(dǎo)致實(shí)踐應(yīng)用中容易出現(xiàn)質(zhì)量缺陷，需要龐大的人工計(jì)算來(lái)慢慢修正精準(zhǔn)水平，確保方案不容易出問(wèn)題，這還十分依賴技術(shù)人員的專業(yè)知識(shí)能力。而在人工智能的支持下，自動(dòng)化設(shè)計(jì)人員工作能夠更加便捷，采用人工智能系統(tǒng)支持的模擬軟件進(jìn)行作業(yè)，比如CAD 輔助技術(shù)，并能更快速、低成本完成一些設(shè)計(jì)工作，節(jié)省了不必要的調(diào)試流程。而且，人工智能允許電氣設(shè)備實(shí)時(shí)上傳數(shù)據(jù)，可以提高數(shù)據(jù)量和精準(zhǔn)性，并能讓設(shè)計(jì)人員處理龐大數(shù)據(jù)，能在實(shí)踐前解決后續(xù)可能發(fā)生的問(wèn)題，縮短自動(dòng)化設(shè)計(jì)

1.2 智能控制應(yīng)用

在電氣工程自動(dòng)化控制中，人工智能也可以替代人工調(diào)控工作，實(shí)現(xiàn)了重復(fù)性勞動(dòng)需求的自動(dòng)化運(yùn)作。在傳統(tǒng)電氣設(shè)備運(yùn)作中，調(diào)控工作依賴于工作人員的實(shí)時(shí)工作，人工智能則能讓電氣工程自動(dòng)化數(shù)據(jù)傳輸與指令發(fā)送遠(yuǎn)程化處理，而工程師調(diào)控工作不必前往設(shè)備端，而是在系統(tǒng)終端調(diào)節(jié)參數(shù)就能完成，徹底實(shí)現(xiàn)了電氣設(shè)備無(wú)人化值守和運(yùn)作的形態(tài)，大幅消除人工成本，促使電氣自動(dòng)化控制得以更便捷、高效運(yùn)作（姜王杰，2020）。其中，以電力系統(tǒng)為例，智能控制技術(shù)在其中的應(yīng)用較為廣泛，比如斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、自動(dòng)手動(dòng)控制裝置等，智能化技術(shù)所具有的邏輯思維和信息處理能力，可以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)局部作業(yè)的協(xié)同發(fā)展。與此同時(shí)，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)分析與處理能力，還可以實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與故障診斷，保證在最短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)正常工作。

2 人工智能在汽車電氣工程的應(yīng)用路徑分析

2.1 汽車后視鏡系統(tǒng)

根據(jù)汽車后視鏡系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)主要是位置隨動(dòng)系統(tǒng)人工智能與后視鏡調(diào)整系統(tǒng)相連接，利用物聯(lián)網(wǎng)芯片來(lái)全面監(jiān)測(cè)駕駛位置，讓駕駛?cè)藛T駕駛過(guò)程中能夠自動(dòng)控制后視鏡，從而了解兩側(cè)車輛的行駛位置，避免駕駛中的車輛追尾風(fēng)險(xiǎn)。在過(guò)去的傳統(tǒng)車輛中，后視鏡調(diào)整往往需要手動(dòng)調(diào)整，這容易造成分心而引發(fā)事故，而且自主調(diào)整需要一定的時(shí)間，不能保證駕駛?cè)藛T能在車輛安全駕駛時(shí)可以完成準(zhǔn)確調(diào)整，這便要利用人工智能來(lái)計(jì)算最優(yōu)的汽車后視鏡，甚至記錄駕駛?cè)硕喾N環(huán)境下的后視鏡偏好，第一個(gè)優(yōu)勢(shì)是能讓后視鏡調(diào)整更符合駕駛?cè)说膫€(gè)性化需求，根據(jù)駕駛?cè)藛T的不同駕駛環(huán)境而調(diào)整。第二個(gè)優(yōu)勢(shì)是明顯提升駕駛?cè)说牟僮餍?，這保證后視鏡每次都可以一次操作到合理范圍。

2.2 空氣質(zhì)量智能檢測(cè)

汽車空氣質(zhì)量控制系統(tǒng)是利用空氣分子敏感傳感器為中心。過(guò)濾車內(nèi)空氣質(zhì)量，讓其可以滿足規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。過(guò)去傳統(tǒng)的空氣控制系統(tǒng)僅僅是空調(diào)和換氣系統(tǒng)，所以空氣調(diào)整效果不佳，沒(méi)有起到過(guò)濾的作用，工作耗能較大。而在人工智能控制技術(shù)的支持下，利用芯片可以檢測(cè)出車輛的空氣分子成分，并借由智能化芯片來(lái)凈化車內(nèi)空氣，并借助自動(dòng)化控制系統(tǒng)來(lái)給出空氣質(zhì)量的分值，給駕駛?cè)颂峁┛諝赓|(zhì)量檢測(cè)反饋，及時(shí)采取通風(fēng)和換氣操作，甚至更換汽車空氣濾芯。

2.3 剎車系統(tǒng)

對(duì)于汽車而言，剎車系統(tǒng)代表了汽車最為重要的安全性系統(tǒng)。如今，汽車工程中的剎車系統(tǒng)普遍是由自動(dòng)化汽車變速箱組成，駕駛?cè)藛T能夠在行駛中及時(shí)停車和剎車，同時(shí)能夠避免剎車前換擋，可以在多種環(huán)境下完全高安全性的剎車操作。在人工智能賦能自動(dòng)化的技術(shù)背景下，可以讓剎車系統(tǒng)和駐車系統(tǒng)識(shí)別環(huán)境因素，更加優(yōu)化變速箱的運(yùn)作狀態(tài)。比如，人工智能需要根據(jù)車輛前后的傳感器來(lái)識(shí)別障礙物、車輛和行人等，可以在駕駛?cè)宋醋⒁獾那闆r下，智能化干預(yù)車輛行駛狀態(tài)。比如檢測(cè)到前方10 米內(nèi)有行人，而車輛仍然處于30 碼以上并沒(méi)有剎車意圖，剎車系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)自動(dòng)啟動(dòng)，做到智能化保護(hù)性剎車。

3 結(jié)語(yǔ)

在前文的分析中，分別探討了人工智能與電氣工程自動(dòng)化的融合理論和應(yīng)用路徑，同時(shí)也以汽車電氣工程自動(dòng)化為例，探討了人工智能如何應(yīng)用。通過(guò)理論分析能夠得到，人工智能最特別的優(yōu)勢(shì)在于算法的科學(xué)性，借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、深度學(xué)習(xí)、機(jī)器學(xué)習(xí)的巧妙結(jié)合，讓系統(tǒng)能像人腦去掌握?qǐng)鼍肮ぷ飨碌囊?guī)則，并經(jīng)過(guò)全自動(dòng)模擬后算出最優(yōu)化的數(shù)值，保證了電氣工程運(yùn)作的科學(xué)性，智能系統(tǒng)的計(jì)算容量和效率能克服傳統(tǒng)人工監(jiān)測(cè)的誤差。具體而言，人工智能可幫助工作人員建立自動(dòng)化控制模型、控制模型的科學(xué)性保障、提升自動(dòng)化環(huán)境適應(yīng)能力以及節(jié)省資源。因此，電氣工程自動(dòng)化運(yùn)作中應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮人工智能的賦能作用，尤其是替代人力，減少對(duì)專業(yè)性、重復(fù)性、復(fù)雜性勞動(dòng)的需求，減少電氣工程自動(dòng)化的運(yùn)作門(mén)檻。