人工智能在電廠安全生產(chǎn)中的應(yīng)用探究

尚應(yīng)文

（甘肅省電力投資集團(tuán)有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730000）

人工智能是一項(xiàng)領(lǐng)先的科技創(chuàng)新，使用人工智能可以在一定程度上提高發(fā)電廠的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，提升發(fā)電安全性，并且隨著人工成本的增加，人工智能技術(shù)也能夠在一定程度上降低發(fā)電廠生產(chǎn)運(yùn)營費(fèi)用。

1 人工智能

人工智能從字面解釋來看，是一種讓人造機(jī)械或人造機(jī)器人代替人腦的一種科技手段，人腦具有多種能力，例如圖像識(shí)別能力、語言表達(dá)能力等，而人工智能則是將人腦所擁有的能力，通過計(jì)算機(jī)編程等方式模擬再現(xiàn)的一種方式及手段，從科技種類區(qū)分的話，人工智能是一種計(jì)算機(jī)學(xué)科的分支。人工智能應(yīng)用于電廠安全生產(chǎn)的過程中，專家系統(tǒng)是一種不能夠被忽視的人工智能系統(tǒng)，專家系統(tǒng)的應(yīng)用能夠大幅提高電廠生產(chǎn)的安全性。專家系統(tǒng)簡稱ES，是一種模擬人類專家處理問題時(shí)的行為和運(yùn)用知識(shí)及推理技術(shù)求解問題的計(jì)算機(jī)程序或信息系統(tǒng)。它把某一領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)、推理和決策系統(tǒng)的過程，組合到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，解決一些實(shí)際問題。所謂專家是指某一領(lǐng)域里具有較深造詣的專門人才，例如機(jī)械專家、電腦專家、醫(yī)療專家、農(nóng)業(yè)專家等等。如果把專家處理問題的過程，組合到電腦中，那么機(jī)器就具有專家的智能，而這種智能主要是體現(xiàn)在信息分析當(dāng)中。計(jì)算機(jī)之所以能成為“專家”，是因?yàn)槿藗冑x予計(jì)算機(jī)知識(shí)，并讓它模擬人腦進(jìn)行推理，從而使它能回答各種問題。整個(gè)過程，都是由計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。專家系統(tǒng)按其功能可分為管理專家系統(tǒng)、預(yù)測專家系統(tǒng)、診斷專家系統(tǒng)、解釋專家系統(tǒng)等。目前專家系統(tǒng)已經(jīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐，有的已經(jīng)商品化。一個(gè)結(jié)構(gòu)完整的專家系統(tǒng)通常由六個(gè)部分組成，即知識(shí)庫、數(shù)據(jù)庫、推理機(jī)、知識(shí)獲取機(jī)制、解釋機(jī)制和人機(jī)接口。知識(shí)庫是按一定表示方式存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的、用來解決問題和進(jìn)行推理的知識(shí)集合體，是用以存放領(lǐng)域?qū)＜姨峁┑膶ｉT知識(shí)的。推理機(jī)包括推理機(jī)制和控制部分，它的功能是運(yùn)用知識(shí)庫中的知識(shí)推出新的知識(shí)或結(jié)論?？刂撇糠值墓δ苁菦Q定推理的順序，也就是說用以決定調(diào)用什么知識(shí)和什么次序，推理方式自然是離不開演繹推理、歸納推理、精確推理與非精確推理等。推理的基本任務(wù)是決定系統(tǒng)下一步該做什么，選擇哪些知識(shí)和完成什么樣的操作。再發(fā)電廠進(jìn)行專家系統(tǒng)安裝過程中，計(jì)算機(jī)根據(jù)發(fā)電步驟，機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)模式，動(dòng)用存儲(chǔ)的知識(shí)和推理過程，決定系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)如何指揮機(jī)械進(jìn)行電力生產(chǎn)，并根據(jù)電力生產(chǎn)中的參數(shù)變化推算出之后發(fā)電設(shè)備控制的方式方法，及時(shí)調(diào)整參數(shù)。人工智能系統(tǒng)并不是一套簡單的計(jì)算系統(tǒng)，人工智能的知識(shí)獲取機(jī)制一方面要接受專家對(duì)知識(shí)庫的擴(kuò)充和修改，另一方面還要依據(jù)反饋的信息，自動(dòng)進(jìn)行知識(shí)庫的修改和完善。知識(shí)獲取機(jī)制一般有兩種獲取方式，即人機(jī)結(jié)合的半自動(dòng)方式，它是先由知識(shí)工程師來采集知識(shí)再轉(zhuǎn)換為知識(shí)庫中的知識(shí)；另一種是機(jī)器自動(dòng)學(xué)習(xí)方式，它是人工智能的一個(gè)分支學(xué)科，從研究人類學(xué)習(xí)行為和學(xué)習(xí)方法開始，建立一些學(xué)習(xí)模型，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有一定的學(xué)習(xí)能力。計(jì)算機(jī)擁有了學(xué)習(xí)操作能力之后，其系統(tǒng)才能夠稱之為人工智能系統(tǒng)，才能夠應(yīng)用于保障電力安全生產(chǎn)的工作之中。

2 電廠安全生產(chǎn)應(yīng)用

通過人工智能的概念分析可以得知，人工智能是一種模仿人類思維的一種科技手段，與傳統(tǒng)的人工智能相比，人工智能具備操作精確的特性，并且還能夠模仿人類的工作習(xí)慣，對(duì)于邏輯非邏輯問題進(jìn)行快速判斷，人工智能技術(shù)融合電廠安全生產(chǎn)能夠在一定程度上提高電廠的安全性能，下面將針對(duì)人工智能在電廠安全生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

2.1 模糊控制

發(fā)電廠生產(chǎn)現(xiàn)場有高電壓設(shè)備，有高溫高壓設(shè)備，有高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備，這些設(shè)備都屬于電廠的危險(xiǎn)源，一旦工作出現(xiàn)失誤，或者設(shè)備操作出現(xiàn)不規(guī)范行為，就有可能發(fā)生安全事故影響到電站的正常運(yùn)行，還會(huì)造成一定的人員傷亡，在電站中應(yīng)用人工智能系統(tǒng)能夠減少人為原因造成的發(fā)電廠安全事故，提高電廠的安全性。發(fā)電廠進(jìn)行人工智能系統(tǒng)應(yīng)用過程中，電廠首先應(yīng)當(dāng)克服人工操作局限性，提高發(fā)電效率，例如在進(jìn)行鍋爐氣泡給水過程中，應(yīng)用專家系統(tǒng)能夠自動(dòng)控制水位范圍，控制氣泡以及給水?dāng)?shù)量，但是由于水位及氣泡水量難以控制，傳統(tǒng)控制都是基于工作人員實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，所以并沒有什么值得參考引用的編程數(shù)據(jù)，自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)不能夠滿足這種非數(shù)據(jù)、非邏輯的工作，所以專家在此基礎(chǔ)上引進(jìn)了人工智能技術(shù)，通過模糊控制手段，對(duì)鍋爐氣泡給水工作進(jìn)行了有效的控制。在進(jìn)行模糊控制過程中，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)首先搭建起人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)搭建時(shí)，其網(wǎng)絡(luò)搭建應(yīng)當(dāng)具有泛化、非線性高程度自動(dòng)處理事件的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種運(yùn)算模型，由大量的節(jié)點(diǎn)之間相互聯(lián)接構(gòu)成。每個(gè)節(jié)點(diǎn)代表一種特定的輸出函數(shù)，稱為激勵(lì)函數(shù)。每兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的連接都代表一個(gè)對(duì)于通過該連接信號(hào)的加權(quán)值，稱之為權(quán)重，這相當(dāng)于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的記憶。網(wǎng)絡(luò)的輸出則依據(jù)網(wǎng)絡(luò)的連接方式，權(quán)重值和激勵(lì)函數(shù)的不同而不同。而網(wǎng)絡(luò)自身通常都是對(duì)自然界某種算法或者函數(shù)的逼近，也可能是對(duì)一種邏輯策略的表達(dá)。在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)搭建完成之后，可以進(jìn)行模糊控制。模糊控制技術(shù)是一種基于自動(dòng)化技術(shù)與人工智能技術(shù)的一種控制技術(shù)，其原理是通過人工智能去模擬在不同情況下工作人員的實(shí)際操作情況，學(xué)習(xí)和模仿工作人員的工作行為，通過模仿工作人員的行為來達(dá)到控制鍋爐氣泡給水工作，可以有效地處理未知模型，或數(shù)據(jù)不清晰的控制問題，提高了電廠運(yùn)行的安全性。通過模糊控制的分析可以得知，在進(jìn)行模糊控制前，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)首先搭建起較為完善的人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的搭建能夠使人工智能學(xué)習(xí)工作人員的操作習(xí)慣及操作經(jīng)驗(yàn)，通過學(xué)習(xí)進(jìn)行不斷地自我完善進(jìn)而對(duì)鍋爐氣泡給水工作進(jìn)行一定的模糊控制，提高了電廠發(fā)電的安全性。

2.2 綜合智能技術(shù)應(yīng)用

通過前文的分析可以得知，發(fā)電廠進(jìn)行人工智能技術(shù)應(yīng)用的過程中，專家系統(tǒng)的應(yīng)用極為重要，傳統(tǒng)的專家系統(tǒng)需要依靠大量數(shù)據(jù)作為系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)，所以在一些方面具有局限性，專家系統(tǒng)的長處在于符號(hào)的推理，而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊控制的優(yōu)勢(shì)在于經(jīng)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，將專家系統(tǒng)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相對(duì)接，會(huì)形成一種綜合智能管理技術(shù)。以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的綜合智能輔助專家系統(tǒng)做出更加直觀清晰的判斷，由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有泛化、線性思維較弱的缺陷，人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的邏輯思維與計(jì)算能力遠(yuǎn)遜色于專家系統(tǒng)，所以在神經(jīng)系統(tǒng)中引入專家系統(tǒng)，可以對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的缺陷進(jìn)行補(bǔ)充，將二者的優(yōu)勢(shì)緊密結(jié)合在一起，形成綜合智能技術(shù)，使電廠在運(yùn)行過程中的安全性得到保障。例如在汽輪機(jī)熱力消耗過程中，這套綜合智能技術(shù)系統(tǒng)將拋棄原有的參數(shù)計(jì)算等復(fù)雜的數(shù)據(jù)、計(jì)算過程，而是根據(jù)汽輪機(jī)熱力消耗及輸入熱力之間的關(guān)聯(lián)入手進(jìn)行汽輪機(jī)的熱力消耗控制，在確保氣輪機(jī)能耗穩(wěn)定的情況下，保證了汽輪機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，提高了發(fā)電生產(chǎn)安全性。

2.3 核電站安全應(yīng)用

在電力領(lǐng)域中，核電站是一種最重要的發(fā)電手段，核電站不僅發(fā)電效率高，并且還是一種較為清潔的發(fā)電手段，但是核電站的危險(xiǎn)性較高，核電站一旦發(fā)生事故將導(dǎo)致極其嚴(yán)重的后果，所以在核電站中應(yīng)用人工智能技術(shù)，能夠最大程度的保障核電站的安全性。利用人工智能手段可以探查核電站中各個(gè)機(jī)組的運(yùn)行情況，在一些危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)安裝人工智能系統(tǒng)能夠?qū)ξｋU(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的核輻射量、機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行分析監(jiān)控，并為維修人員的養(yǎng)護(hù)維修工作提供相關(guān)的依據(jù)，提高核電站維護(hù)效率。由于核電站內(nèi)有著大量的放射性礦物，利用人工智能手段對(duì)放性物質(zhì)進(jìn)行監(jiān)控能夠有效地保障核電站員工的生命安全，并且人工智能系統(tǒng)還能夠?qū)@些放射性物質(zhì)的使用壽命進(jìn)行預(yù)測，使核電站能夠有充足的時(shí)間準(zhǔn)備后續(xù)的核能發(fā)電材料，提高核電站的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。

3 結(jié)語

通過人工智能在電廠安全生產(chǎn)中的應(yīng)用分析中可以得知，電廠安全生產(chǎn)離不開人工智能系統(tǒng)的參與，通過專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)件及模糊控制技術(shù)三方面聯(lián)動(dòng)，提高了人工智能技術(shù)的應(yīng)用質(zhì)量，維護(hù)了發(fā)電站的安全運(yùn)行。