人工智能在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用探究

劉霄婷 樊建業(yè)

（1.特變電工股份有限公司；2.特變電工新疆天池能源有限責(zé)任公司保運(yùn)公司，新疆 昌吉 831100）

一、人工智能技術(shù)

人工智能是在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的背景之下，產(chǎn)生的一門新興科技并起到非常重要的作用。人工智能技術(shù)的形成，主要依靠當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)的成熟，同時(shí)在其他學(xué)科的共同作用之下，進(jìn)而得到充分構(gòu)建。人工智能的優(yōu)勢(shì)就是可以像人一樣思考，因此在實(shí)際的生產(chǎn)以及控制之中，可以應(yīng)對(duì)很多的意外情況，但是傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)在這個(gè)方面，就很難做靈活思考。在當(dāng)前的人工智能研究領(lǐng)域中，主要有兩個(gè)方向，一是專家系統(tǒng)，二是機(jī)器人系統(tǒng)。在當(dāng)前的人工智能中，最大的問題就是大腦的問題，如何能夠做到像人腦一樣進(jìn)行思考，這是非常重要的一個(gè)問題，也是核心的問題。對(duì)于這方面的研究，主要是進(jìn)行人仿生學(xué)的研究，進(jìn)而推動(dòng)人工智能領(lǐng)域的不斷發(fā)展，盡可能接近人腦的思維模式。

二、基于電氣自動(dòng)化控制的人工智能應(yīng)用現(xiàn)狀研究

（一）人工智能優(yōu)越性體現(xiàn)

對(duì)于人工智能技術(shù)來(lái)說(shuō)，其在電氣自動(dòng)化控制中的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在信息收集、處理與反饋等方面。利用人工智能技術(shù)，可使機(jī)械設(shè)備能夠代替人從事各種復(fù)雜而危險(xiǎn)的工作，因此，將人工智能技術(shù)應(yīng)用于電氣自動(dòng)化控制領(lǐng)域中，必將推動(dòng)該領(lǐng)域的跨越式發(fā)展。利用人工智能技術(shù)手段，可使我國(guó)現(xiàn)代工業(yè)的生產(chǎn)及流通等環(huán)節(jié)得到優(yōu)化，從而真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代工業(yè)的自動(dòng)化發(fā)展。同時(shí)人工智能技術(shù)可利用機(jī)械代替人來(lái)進(jìn)行工作，還可大幅節(jié)約人力與物力等成本的投入，使生產(chǎn)效率大幅提升，進(jìn)而促進(jìn)現(xiàn)代工業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

（二）人工智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用價(jià)值

在當(dāng)前的電氣自動(dòng)化控制中，人工智能技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)信息的收集、反饋以及處理，在一定程度上，取代了人工在電氣領(lǐng)域中的復(fù)雜操作，因此在電氣自動(dòng)化控制領(lǐng)域，人工智能技術(shù)的應(yīng)用已成為必然。其中人工智能技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要集中在以下幾個(gè)方面：首先是能夠優(yōu)化生產(chǎn)，讓整個(gè)過(guò)程減少人的參與，從而真正意義上實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。其次，在生產(chǎn)的過(guò)程中，減少了人力的投入，隨著當(dāng)前經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人力方面的成本在不斷增加，因此使用人工智能取代一些創(chuàng)新性較差的工作，可以降低成本，有效推動(dòng)電子自動(dòng)化行業(yè)的升級(jí)，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。最后，就是可以保證工作人員的安全問題。電子自動(dòng)化中，依舊有很多工作人員承擔(dān)著一定的風(fēng)險(xiǎn)，因此人工智能的投入，可以大大降低風(fēng)險(xiǎn)事故的發(fā)生，從而保證人員的安全。

（三）人工智能應(yīng)用現(xiàn)狀

將人工智能技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域的電氣自動(dòng)化控制中，具體應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1.需要利用人工智能技術(shù)對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行改造，使其能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)化采集與處理。2.需要利用人工智能技術(shù)能夠優(yōu)化電氣設(shè)備功能，以便于系統(tǒng)能夠?qū)Ω鞣N電氣設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)化管理與故障預(yù)警，人工智能技術(shù)需要對(duì)電氣系統(tǒng)的開關(guān)量進(jìn)行模擬，以此對(duì)電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)變化情況進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄與故障預(yù)警，這樣能夠在電氣設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)第一時(shí)間進(jìn)行通知與預(yù)警，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備故障的快速處理。3.應(yīng)用人工智能實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備的自動(dòng)化操作與控制，設(shè)備操作人員可利用鼠標(biāo)或鍵盤來(lái)自動(dòng)化控制各種電氣設(shè)備，而在自動(dòng)化控制中，需要編寫相應(yīng)的控制程序，利用控制程序便可實(shí)現(xiàn)體積操作或同期并網(wǎng)帶負(fù)荷，進(jìn)而使電氣設(shè)備的控制水平得以大幅提高。4.利用人工智能技術(shù)來(lái)進(jìn)行故障錄波，電氣設(shè)備在人工智能技術(shù)的支持下，可對(duì)故障波進(jìn)行模擬，并可進(jìn)行波形捕捉與順序記錄，有助于電氣設(shè)備對(duì)故障波的智能化捕捉，從而確保電氣設(shè)備的可靠、安全運(yùn)行。

三、人工智能技術(shù)在工業(yè)電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用分析

（一）人工智能在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)本身有著非常復(fù)雜的特點(diǎn)，完整的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)涉及了諸多的行業(yè)以及學(xué)科，因此在當(dāng)前的電氣自動(dòng)化控制中，需要操作人員具備完整的知識(shí)體系，以及完善的培訓(xùn)才能上崗進(jìn)行操作。同時(shí)，電氣自動(dòng)化本身較為復(fù)雜，因此在操作的時(shí)候，需要保證操作的有效性，這樣才可以減少操作失誤以及不當(dāng)操作造成的損失。這些都是當(dāng)前電氣自動(dòng)化在運(yùn)行的過(guò)程中，人工智能取代工作人員，需要克服的問題。隨著當(dāng)前人工智能技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)能夠很好地應(yīng)對(duì)這部分的問題。首先，人工智能技術(shù)主要是依靠理論為核心，在程序編寫的過(guò)程中，可以實(shí)現(xiàn)依靠計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的智能控制，也就是說(shuō)，電氣設(shè)備的智能化操作，取代了人腦勞動(dòng)，并且由于計(jì)算機(jī)本身多線程以及快速的處理能力，因此在工作的過(guò)程中，極大提升了工作的效率，減少了人員的投入以及人員的培養(yǎng)工作，在一定的程度上提升了工作的效率，同時(shí)也降低了成本的投入。其次，人工智能的投入，在一定程度上提升了電氣的自動(dòng)化運(yùn)行，在電氣自動(dòng)化設(shè)備之中，人工智能可以通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的采集，進(jìn)行分析，從而將信號(hào)進(jìn)行反饋，在數(shù)據(jù)收集以及反饋的過(guò)程中，都需要進(jìn)行主控中心的判斷，這樣的操作，大大降低了在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中出現(xiàn)故障的幾率。

（二）人工智能在電氣控制過(guò)程中的應(yīng)用

在電氣自動(dòng)化的過(guò)程中，電氣控制是核心部分，人工智能在電氣控制中，有著得天獨(dú)厚的條件。人工智能控制在電氣自動(dòng)化中，可以大大提升有效操作，在一定程度上提升工作效率，降低成本的投入，同時(shí)依托人工智能對(duì)電氣自動(dòng)化進(jìn)行操作，可以讓其更加科學(xué)的發(fā)展。最后就是在控制方面人工智能技術(shù)本身有著較為成熟的技術(shù)，無(wú)論是專家系統(tǒng)、模糊控制還是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，都是當(dāng)前人工智能技術(shù)中較為成熟的部分，效果自然也有很大的提升。第一，模糊控制。模糊控制主要是以模糊推理、模糊語(yǔ)言變量等為理論基礎(chǔ)，并且在模糊控制的過(guò)程中，以專家經(jīng)驗(yàn)作為模糊控制的規(guī)則。模糊控制的本質(zhì)就是在進(jìn)行操作的時(shí)候，被控制對(duì)象的模糊模型反饋到控制中心之中，運(yùn)用模糊控制器，繼而實(shí)現(xiàn)對(duì)模糊問題的分析反饋，進(jìn)而針對(duì)反饋，對(duì)當(dāng)前的模糊對(duì)象完成操作。其中模糊控制是一種自動(dòng)控制系統(tǒng)，主要依靠模糊邏輯以及推理規(guī)則作為基礎(chǔ)理論，采用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成具有反饋通道的閉環(huán)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)模糊問題的數(shù)字分析控制。第二，專家控制。專家控制是建立在專家系統(tǒng)之上，并且結(jié)合了控制理論的技術(shù)，這種技術(shù)主要是對(duì)專家經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行效仿，從專業(yè)的角度上對(duì)問題進(jìn)行分析，并且得出相應(yīng)的結(jié)果。這種系統(tǒng)最大的好處就是本身足夠靈活，能夠有效實(shí)現(xiàn)對(duì)控制率的選取，能夠適應(yīng)復(fù)雜的情況，進(jìn)而提升了當(dāng)前電氣系統(tǒng)整體的運(yùn)行安全。第三，網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)控制。網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)控制是當(dāng)前技術(shù)最為成熟的一種控制體系，在控制的過(guò)程中，用人工智能模擬人腦神經(jīng)元的活動(dòng)，并且用相似的原理進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)建模，進(jìn)而對(duì)電氣系統(tǒng)進(jìn)行控制，這樣的方式在進(jìn)行控制的過(guò)程中，只要進(jìn)行一定次數(shù)的程序輸入，就可以仿照人為的工作方式，進(jìn)而對(duì)當(dāng)前的工作進(jìn)行有效運(yùn)作。

（三）設(shè)備操作應(yīng)用

在對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行操作時(shí)需要嚴(yán)格按照相關(guān)流程及規(guī)范來(lái)執(zhí)行，一直以來(lái)，人們對(duì)電氣設(shè)備的操作都是比較復(fù)雜的，在此過(guò)程中需要花費(fèi)很大的精力和時(shí)間，而且極易出現(xiàn)操作錯(cuò)誤或失誤等現(xiàn)象，導(dǎo)致電氣設(shè)備極易出現(xiàn)故障，甚至還會(huì)因此引發(fā)嚴(yán)重的安全事故。而人工智能技術(shù)的發(fā)展，在電氣行業(yè)掀起了一股新的技術(shù)革命，并使得電氣設(shè)備的繁瑣操作得到有效簡(jiǎn)化，電氣設(shè)備的操作效率也由此得到了顯著提高。

（四）故障診斷中的應(yīng)用

模糊控制理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家系統(tǒng)都是人工智能中的核心技術(shù)手段，其在故障診斷領(lǐng)域中有著極高的應(yīng)用價(jià)值。眾所周知，電氣設(shè)備在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行過(guò)程中難以避免地出現(xiàn)故障，而這些故障會(huì)對(duì)電氣設(shè)備的運(yùn)行及安全造成很大影響。并且，在對(duì)電氣設(shè)備的故障進(jìn)行檢修時(shí)也存在很大難度。傳統(tǒng)的故障診斷方法不僅準(zhǔn)確率較低、實(shí)施起來(lái)較為繁瑣，而且也需要投入大量人力、物力與時(shí)間，而這難以滿足我國(guó)現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展要求。例如，在診斷電氣設(shè)備中的變壓器故障時(shí)，需要收集和分析變壓器中的氣體，然后根據(jù)分析結(jié)果來(lái)判斷其是否存在異常，在此過(guò)程中要浪費(fèi)很多時(shí)間，并且取得的診斷效果也往往不夠準(zhǔn)確。而利用人工智能技術(shù)則可實(shí)時(shí)對(duì)電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)檢測(cè)電氣設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行分析，并以此判斷出具體的故障位置及類型，然后將故障信息反饋給檢修人員，幫助檢修人員對(duì)故障進(jìn)行有針對(duì)性的排除，同時(shí)也能防止故障進(jìn)一步擴(kuò)大而引發(fā)安全事故。

四、電氣工程及自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用前景

電氣工程及自動(dòng)化技術(shù)在現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展中展現(xiàn)出了不容忽視的應(yīng)用價(jià)值，這不僅促使電氣工程及自動(dòng)化技術(shù)在許多行業(yè)中逐漸得以普及，而且也促使相關(guān)技術(shù)展現(xiàn)出了樂觀的應(yīng)用前景。具體而言:一是電氣工程及自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用價(jià)值的進(jìn)一步提升，依賴于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的構(gòu)建與完善。強(qiáng)化電氣工程及自動(dòng)化技術(shù)管理力度，推動(dòng)相應(yīng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)規(guī)范化與便捷化發(fā)展，是電氣工程及自動(dòng)化技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中呈現(xiàn)出的重要趨勢(shì)，而這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)則依賴于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的構(gòu)建，從而進(jìn)一步提升電氣工程及自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中的信息傳輸能力，進(jìn)一步強(qiáng)化電氣工程系自動(dòng)化技術(shù)的保護(hù)功能、監(jiān)控功能以及自動(dòng)控制功能；二是電氣工程及自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用價(jià)值的進(jìn)一步提升，依賴于統(tǒng)一應(yīng)用平臺(tái)的構(gòu)建。當(dāng)前應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一且不能通用的現(xiàn)象，在很大程度上制約著相關(guān)技術(shù)的普及并導(dǎo)致其應(yīng)用面臨著較高的成本，而依托統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建統(tǒng)一的應(yīng)用平臺(tái)，則能夠?qū)ο嚓P(guān)技術(shù)應(yīng)用成本進(jìn)行有效的控制，從而推進(jìn)相關(guān)技術(shù)的普及并展現(xiàn)其應(yīng)用價(jià)值；三是應(yīng)用技術(shù)智能化水平的進(jìn)一步提升，能夠?yàn)橄嚓P(guān)技術(shù)的發(fā)展提供更多助力。電氣自動(dòng)化相關(guān)技術(shù)與其他技術(shù)在各行各業(yè)中的融合應(yīng)用，是提升相關(guān)技術(shù)應(yīng)用成效與應(yīng)用價(jià)值的有效路徑，在此過(guò)程中，人工智能技術(shù)等現(xiàn)代科技的發(fā)展，能夠在很大程度上推進(jìn)相關(guān)技術(shù)應(yīng)用范圍與應(yīng)用效率的提升，為此，電氣工程及自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者需要重視探索多元化技術(shù)的融合應(yīng)用以及電氣工程及自動(dòng)化技術(shù)智能化水平的提升路徑。

結(jié)束語(yǔ)：人工智能技術(shù)作為一門新興技術(shù)，其在電氣自動(dòng)化控制領(lǐng)域中具有極為重要的應(yīng)用價(jià)值，徹底改變了以往的電氣控制方式，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代工業(yè)的智能化、自動(dòng)化控制，并且有效減少了人力與物力的投入。因此，我國(guó)需要不斷深入研究人工智能技術(shù)，以確保人工智能技術(shù)為人類提供更加智能化的舒適生活。