人工智能在電氣工程自動(dòng)化中的應(yīng)用研討

黃沁沁

(張家港市第三職業(yè)高級(jí)中學(xué)，江蘇 蘇州 215600）

電氣自動(dòng)化是現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展過(guò)程中重要的現(xiàn)代化專(zhuān)業(yè)技術(shù)之一，該技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域中都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。電氣自動(dòng)化中現(xiàn)代化技術(shù)應(yīng)用需求的越來(lái)越大，為人工智能技術(shù)的迅速普及和應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。所以，研究人員應(yīng)該深入分析電氣自動(dòng)化中人工智能技術(shù)應(yīng)用的特點(diǎn)和要求，才能為電氣自動(dòng)化的全面發(fā)展提供積極幫助。

1 人工智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.1 優(yōu)化資源配置與節(jié)約成本

因?yàn)槭艿讲僮髁鞒?、工作?nèi)容等因素的影響較大，傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)必須投入大量的勞動(dòng)力才能保證各個(gè)操作工序的順利進(jìn)行。一旦其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，不但會(huì)影響工業(yè)生產(chǎn)的有序進(jìn)行，嚴(yán)重的還會(huì)導(dǎo)致企業(yè)出現(xiàn)生產(chǎn)流程停滯的情況，導(dǎo)致企業(yè)遭受不必要的損失。此外，傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)模式下要求工作人員必須具備豐富的操作經(jīng)驗(yàn)和專(zhuān)業(yè)技能，才能保證工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。而人工智能技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中的推廣和應(yīng)用，不但幫助企業(yè)有效降低了工業(yè)生產(chǎn)的人工成本，降低了工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中安全事故發(fā)生的概率，同時(shí)企業(yè)生產(chǎn)的效率和質(zhì)量也得到了顯著提高[1]。

1.2 確保產(chǎn)品質(zhì)量

傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)流程要求工作人員必須投入大量的時(shí)間和精力，才能保證工業(yè)生產(chǎn)目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)。在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)模式中，工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量往往會(huì)隨著工作人員工作時(shí)間的變化而發(fā)生變化，如果工作人員工作時(shí)間越長(zhǎng)越疲憊的話，那么工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量自然也就越低，而這不但會(huì)造成材料和勞動(dòng)力成本的浪費(fèi)，而且導(dǎo)致企業(yè)遭受了不必要的損失[2]。隨著人工智能技術(shù)的普及和應(yīng)用，企業(yè)工作人員只需要利用計(jì)算機(jī)設(shè)定相應(yīng)的程序，然后由計(jì)算機(jī)按照程序處理即可保證工業(yè)生產(chǎn)的高效進(jìn)行，這種工業(yè)生產(chǎn)模式下，不但企業(yè)的人力資源消耗量得到了顯著下降，而且工業(yè)生產(chǎn)的效率和質(zhì)量也隨之提高。

1.3 規(guī)范生產(chǎn)流程

工業(yè)生產(chǎn)加工是一項(xiàng)復(fù)雜程度極高的工作，一旦工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)疏漏，都有可能影響到工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量。工業(yè)企業(yè)在運(yùn)用電氣自動(dòng)化控制技術(shù)生產(chǎn)工業(yè)產(chǎn)品時(shí)，工作人員必須密切監(jiān)控各個(gè)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)情況，才能保證產(chǎn)品生產(chǎn)的精度和效率滿(mǎn)足工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的要求。借助智能化技術(shù)工作人員即便是面對(duì)數(shù)量龐大的工業(yè)產(chǎn)品訂單，亦可以通過(guò)遠(yuǎn)程遙控控制的方式，保證工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)效率的有效提升，幫助企業(yè)節(jié)約工業(yè)生產(chǎn)的時(shí)間和人工成本[3]。

2 人工智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用措施

2.1 數(shù)據(jù)采集處理

海量數(shù)據(jù)信息是確保電氣自動(dòng)化控制目標(biāo)順利實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。由于傳統(tǒng)電氣自動(dòng)化生產(chǎn)主要是以人工操作方式為主，所有數(shù)據(jù)信息的采集以及軟件操作也都必須依靠人工操作的方式完成。比如，某地區(qū)在開(kāi)展電力監(jiān)控工作時(shí)發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)電力資源的配置對(duì)實(shí)時(shí)性功能提出了非常嚴(yán)格的要求，怎樣才能完成對(duì)不斷變化的電力資源使用情況的精準(zhǔn)采集和分析是企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)[4]。針對(duì)這一情況，企業(yè)可以合理運(yùn)用人工智能技術(shù)中的計(jì)算機(jī)算法，替代傳統(tǒng)的人工數(shù)據(jù)采集方式，然后將采集到的數(shù)據(jù)信息融入到軟件系統(tǒng)中，再通過(guò)加權(quán)計(jì)算的方式求得數(shù)據(jù)的平均值，即可實(shí)現(xiàn)可視化分析數(shù)據(jù)的目的，為企業(yè)開(kāi)展電力資源使用情況監(jiān)控工作提供技術(shù)支持。

2.2 生產(chǎn)安全監(jiān)控

傳統(tǒng)的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中使用的機(jī)械設(shè)備都有相應(yīng)的使用壽命和周期，所以為了避免因?yàn)闄C(jī)械設(shè)備發(fā)生故障，影響企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的有序開(kāi)展，企業(yè)必須安排專(zhuān)業(yè)人員負(fù)責(zé)監(jiān)管電氣設(shè)備運(yùn)行的全過(guò)程。雖然這種方法的應(yīng)用解決了機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中可能發(fā)生的故障，但如果長(zhǎng)期采取這種管理方法的話，不但不利于工作人員勞動(dòng)價(jià)值的提高，而且增加了企業(yè)運(yùn)營(yíng)的負(fù)擔(dān)。隨著智能化技術(shù)在企業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的推廣和應(yīng)用，工作人員可以借助人工智能技術(shù)將多個(gè)區(qū)域的電氣裝置連接至同一頻段，通過(guò)建立各個(gè)區(qū)段統(tǒng)一通訊體系的方式，充分發(fā)揮電子監(jiān)控設(shè)備的優(yōu)勢(shì)，全方位無(wú)死角地監(jiān)控企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中各個(gè)區(qū)段電氣設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)，保證企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)的安全順利進(jìn)行。另外，工作人員借助人工智能技術(shù)監(jiān)控工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，不但實(shí)現(xiàn)了人力資源最大化利用的目的，而且徹底解決了長(zhǎng)期困擾電氣自動(dòng)化控制技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的安全性問(wèn)題，為現(xiàn)代人工智能智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的實(shí)踐應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.3 在故障診斷中的運(yùn)用

由于電氣設(shè)備在實(shí)際操作的過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)操作不當(dāng)?shù)膯?wèn)題，再加上電氣設(shè)備在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行后，零部件出現(xiàn)的老化問(wèn)題，也在一定程度上增加了電氣設(shè)備故障發(fā)生的概率。一旦電氣設(shè)備發(fā)生故障，維修人員必須及時(shí)找出發(fā)生故障的部位以及原因，同時(shí)制定具有針對(duì)性的解決措施，避免因?yàn)殡姎庠O(shè)備發(fā)生故障影響企業(yè)的生產(chǎn)。就目前來(lái)說(shuō)，常見(jiàn)的電氣設(shè)備故障診斷方法主要有常規(guī)故障推理、以故障樹(shù)模型為基礎(chǔ)的故障診斷以及以案例分析為主的故障推理方法。工作人員在檢查電氣設(shè)備故障時(shí)，即可根據(jù)電氣設(shè)備運(yùn)行情況選擇其中一種故障診斷方法，也可以根據(jù)實(shí)際情況選擇多種方法組合的方式進(jìn)行。借助人工智能技術(shù)，人們將人工智能算法的開(kāi)發(fā)與傳感技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)等相關(guān)技術(shù)緊密地結(jié)合在一起，不僅可以及時(shí)確定電氣設(shè)備發(fā)生故障的位置和原因，而且減少了電氣設(shè)備維修的時(shí)間成本[5]。就目前來(lái)說(shuō)，電氣設(shè)備故障診斷系統(tǒng)主要包括了機(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)、專(zhuān)家系統(tǒng)人機(jī)界面等相關(guān)內(nèi)容。在這其中案例庫(kù)實(shí)際上就是通過(guò)收集和分析電氣設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中常見(jiàn)的故障案例，為電氣設(shè)備故障的診斷和分析提供數(shù)據(jù)依據(jù)。規(guī)則庫(kù)則主要涉及到了電氣工程與自動(dòng)化領(lǐng)域中的準(zhǔn)則。知識(shí)處理作為系統(tǒng)推理的重要組成部分之一，主要是通過(guò)提取設(shè)備運(yùn)行參數(shù)和案例的方式，歸納整理與電氣設(shè)備故障相關(guān)的知識(shí)和案例。電氣設(shè)備故障診斷和維修過(guò)程中采用的解釋器實(shí)際上就是通過(guò)將故障修改的方法、故障發(fā)生的原因以及故障類(lèi)型等以客戶(hù)能夠接受的方式翻譯并顯示出來(lái)，以便于工作人員可以及時(shí)制定具有針對(duì)性的故障維修和處理方案。由于故障數(shù)據(jù)提取的完整性與準(zhǔn)確性是影響故障診斷效果的關(guān)鍵因素。因此，工作人員在運(yùn)用人工智能技術(shù)提取和分析電氣設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)和信號(hào)時(shí)，應(yīng)該借助數(shù)據(jù)信息的敏感性特征對(duì)比和分析電氣設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中可能存在的故障隱患。

3 電氣自動(dòng)化中人工智能技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 基于人工智能技術(shù)的電氣自動(dòng)化設(shè)備設(shè)計(jì)

電氣自動(dòng)化系統(tǒng)不僅復(fù)雜程度高，而且涉及到的內(nèi)容較多。工作人員在操作電氣自動(dòng)化設(shè)備時(shí)，必須掌握扎實(shí)的理論基礎(chǔ)知識(shí)和豐富的實(shí)踐操作經(jīng)驗(yàn)，才能減少操作失誤情況發(fā)生的概率，提高電氣自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行的效率。人工智能技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的推廣和應(yīng)用，不僅最大限度地彌補(bǔ)了工作人員在體力、腦力等方面存在的不足，減輕了工作人員的工作負(fù)擔(dān)，也促進(jìn)了工作效率的有效提升。

3.2 基于人工智能技術(shù)的電氣控制過(guò)程設(shè)計(jì)

模糊控制是電氣自動(dòng)化控制的重要內(nèi)容之一，所謂的模糊控制就是充分發(fā)揮模糊控制器的作用和優(yōu)勢(shì)，將電氣自動(dòng)化控制設(shè)備有機(jī)地結(jié)合在一起，以達(dá)到提高控制對(duì)象控制和管理效率的目的。在電氣自動(dòng)化科學(xué)性不斷增強(qiáng)的過(guò)程中，人工智能控制不僅將模糊識(shí)別與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等信息技術(shù)手段有效地融合在一起，而且提高了電氣自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性與穩(wěn)定性。比如，企業(yè)在進(jìn)行直線電動(dòng)機(jī)的高精度控制時(shí)，如果采取傳統(tǒng)PID閉環(huán)控制系統(tǒng)的話，那么電氣設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，就會(huì)因?yàn)槭艿截?fù)載的直接作用而影響到電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性。針對(duì)這一情況，工作人員應(yīng)該采用模糊控制技術(shù)具有的時(shí)變負(fù)載魯棒性特點(diǎn)，利用PID模糊控制器提高電氣設(shè)備控制的精度，確保電氣設(shè)備運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性滿(mǎn)足企業(yè)生產(chǎn)的要求。

3.3 基于人工智能技術(shù)的故障診斷設(shè)計(jì)

工作人員在利用人工智能技術(shù)診斷電氣設(shè)備的故障時(shí)，應(yīng)該將專(zhuān)家控制系統(tǒng)與控制理論技術(shù)有機(jī)結(jié)合在一起，構(gòu)建類(lèi)似于人工智能技術(shù)的專(zhuān)家故障診斷系統(tǒng)，從而達(dá)到有效提升電氣設(shè)備故障診斷準(zhǔn)確性的目的。由于影響電氣自動(dòng)化控制設(shè)備運(yùn)行安全性與穩(wěn)定性的因素較多，任何一個(gè)內(nèi)外部因素都有可能導(dǎo)致電氣自動(dòng)化設(shè)備發(fā)生故障。再加上電氣自動(dòng)化設(shè)備在發(fā)生故障前，往往會(huì)表現(xiàn)出相應(yīng)的癥狀，所以工作人員應(yīng)該在合理運(yùn)用人工智能技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)專(zhuān)家系統(tǒng)準(zhǔn)確判斷和預(yù)測(cè)電氣自動(dòng)化控制中存在的故障，根據(jù)故障診斷和分析的結(jié)果，制定具有針對(duì)性的故障維修方案，才能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)修復(fù)電氣設(shè)備故障的目的。此外，由于專(zhuān)家故障診斷系統(tǒng)主要是由大數(shù)據(jù)知識(shí)庫(kù)、解釋器、推理機(jī)等組成的，所以，一旦電氣自動(dòng)化控制設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生故障后，工作人員都可以借助專(zhuān)家系統(tǒng)處理和解決電氣自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，保證電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運(yùn)行不受影響。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制改革的深入實(shí)施以及信息化水平的不斷提高推動(dòng)了人工智能技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中的迅速普及和發(fā)展，人工智能技術(shù)與電氣自動(dòng)化的有機(jī)融合，不但縮短了工作人員的工作壓力，簡(jiǎn)化了工業(yè)生產(chǎn)的流程，而且促進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)的精度和效率。借助人工智能技術(shù)，工作人員可以實(shí)時(shí)監(jiān)控電氣設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)，如果電氣自動(dòng)化設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生故障，工作人員即可及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施予以處理，減少了故障發(fā)生造成的損失，節(jié)約了企業(yè)生產(chǎn)的成本，為企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的穩(wěn)定增長(zhǎng)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。