電氣工程及其自動(dòng)化的智能化技術(shù)應(yīng)用分析*

趙玉峰

（渤海大學(xué)，遼寧 錦州121013）

智能控制和智能故障處理可以大大提高生產(chǎn)質(zhì)量和效率，降低生產(chǎn)成本和風(fēng)險(xiǎn)。從微觀上看，智能化技術(shù)在電氣工程及其自動(dòng)化中的應(yīng)用不僅能夠極大地提高電氣工程及其自動(dòng)化設(shè)備的性能，更重要的是，能夠顯著提高自動(dòng)化生產(chǎn)企業(yè)的效率；從宏觀上看，電氣工程及其自動(dòng)化與智能化技術(shù)的結(jié)合不僅能夠看到未來(lái)智能電氣工程及其自動(dòng)化的發(fā)展方向，也體現(xiàn)了科技領(lǐng)域的創(chuàng)新與發(fā)展。

1 電氣工程及其自動(dòng)化和智能化技術(shù)

1.1 電氣工程及其自動(dòng)化和智能化技術(shù)的概念

電氣工程及其自動(dòng)化主要涉及電工電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、電子技術(shù)、控制技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)等諸多領(lǐng)域，是一門(mén)綜合性強(qiáng)的學(xué)科。電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)的主要特點(diǎn)是軟件與硬件的結(jié)合、電工技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合、元器件與系統(tǒng)的結(jié)合、執(zhí)行系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的結(jié)合等，其主要以電氣工程及其自動(dòng)化系統(tǒng)的控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)。

智能化技術(shù)的簡(jiǎn)單定義是，通過(guò)某種方式，計(jì)算機(jī)可以模擬多種人類行為，最終使機(jī)器達(dá)到與手動(dòng)操作相同的操作效果。該研究看起來(lái)很簡(jiǎn)單，但實(shí)際上包含了各種專業(yè)知識(shí)，如數(shù)學(xué)、哲學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、生物學(xué)、仿生學(xué)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、信息論、控制論和心理學(xué)等。實(shí)際上，智能化技術(shù)的主要研究方向是機(jī)器智能控制、機(jī)器人技術(shù)、編程語(yǔ)言和圖像理解技術(shù)等的綜合應(yīng)用。智能化技術(shù)在電氣工程及其自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用將為電氣工程及其自動(dòng)化的發(fā)展作出貢獻(xiàn)，智能化技術(shù)與電氣工程及其自動(dòng)化的完美結(jié)合將加速電氣工程及其自動(dòng)化的創(chuàng)新與發(fā)展，使人類更接近未來(lái)的發(fā)展要求，對(duì)其的研究意義重大。

1.2 電氣工程及其自動(dòng)化的發(fā)展

水資源一直是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)發(fā)展中不可缺少的資源。現(xiàn)階段，地下水的含量逐漸減少。如何能在實(shí)際的生產(chǎn)和生活中更好地利用水資源，一直是我國(guó)相關(guān)部門(mén)思考的重點(diǎn)。為此，在水廠的管理和使用過(guò)程中應(yīng)用電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)，不僅可以有效提高工作效率，還可以實(shí)現(xiàn)真正的節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展。通過(guò)電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，還可以不斷加強(qiáng)管理人員對(duì)水廠的管理和監(jiān)督，增加其在實(shí)際工作過(guò)程中的監(jiān)督和控制范圍。同時(shí)，在實(shí)際工作過(guò)程中，合理使用電氣工程及其自動(dòng)化設(shè)備還可以使管理模式更加現(xiàn)代化，與網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的新形勢(shì)相適應(yīng)，提高自身的優(yōu)勢(shì)。

我國(guó)的港口一直是經(jīng)濟(jì)交流的重要場(chǎng)所。改革開(kāi)放以來(lái)，港口在實(shí)體經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中的作用越來(lái)越明顯。為了保證社會(huì)經(jīng)濟(jì)能夠更加順利地發(fā)展，必須要不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新。在新時(shí)代背景下，我國(guó)一直想要提高現(xiàn)階段港口的發(fā)展速度，提高港口的利用效率，最大限度地發(fā)揮港口的作用。要想實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，就需要在港口管理中使用電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)。

一直以來(lái)，電力為國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出了巨大的貢獻(xiàn)。在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中，必須依靠電力?，F(xiàn)階段，各行各業(yè)的生活和工作都離不開(kāi)電。在實(shí)際應(yīng)用電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)的時(shí)候，主要是應(yīng)用電力。電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)在電力中的應(yīng)用可以為電氣工程及其自動(dòng)化的發(fā)展提供重要幫助。我國(guó)現(xiàn)階段所使用的電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)，可以與過(guò)電壓和過(guò)電流保護(hù)技術(shù)、電流檢測(cè)技術(shù)等相結(jié)合，獲得的新型電力電子開(kāi)關(guān)，幫助了電力行業(yè)更好的發(fā)展。

從當(dāng)前的應(yīng)用情況看，雖然電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中有著較為廣闊的發(fā)展前景，但是在實(shí)際發(fā)展過(guò)程中，由于不同地區(qū)的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況不同，以及工作人員在實(shí)際工作中的操作問(wèn)題，仍然存在一定的問(wèn)題。這些問(wèn)題嚴(yán)重影響了電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展。總結(jié)可以分為以下幾點(diǎn)：由于我國(guó)國(guó)土面積較大，不同省份的經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況不同。因此，市場(chǎng)上每家企業(yè)在發(fā)展過(guò)程中，企業(yè)的專業(yè)技術(shù)人員水平并不一樣，在實(shí)際的電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)工作中，不同地區(qū)的工作人員只能根據(jù)自己的知識(shí)和自己的經(jīng)驗(yàn)來(lái)設(shè)計(jì)電氣工程及其自動(dòng)化產(chǎn)品。但是，如果不按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)執(zhí)行，不僅增加了管理難度，而且對(duì)企業(yè)在市場(chǎng)中的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展也是不利的。在實(shí)際工作過(guò)程中，對(duì)電氣工程及其自動(dòng)化工程質(zhì)量的判斷往往是根據(jù)檢測(cè)報(bào)告中顯示的結(jié)果來(lái)確定。我國(guó)大部分的電氣工程及其自動(dòng)化工程很少有相關(guān)專業(yè)人員對(duì)質(zhì)量進(jìn)行實(shí)地調(diào)查。這個(gè)問(wèn)題的出現(xiàn)在一定程度上暴露了管理漏洞。很多施工企業(yè)為了能夠在實(shí)際施工中賺取更多的利潤(rùn)，使用相對(duì)便宜的材料，或者在施工過(guò)程中沒(méi)有嚴(yán)格的規(guī)范。這些問(wèn)題的出現(xiàn)會(huì)在以后電氣工程及其自動(dòng)化工程實(shí)際使用過(guò)程中留下嚴(yán)重的安全隱患，不僅工程本身的工作效率得不到提高，而且還會(huì)損害電氣工程及其自動(dòng)化工程的聲譽(yù)和工程公司負(fù)責(zé)人的聲譽(yù)。

1.3 智能化技術(shù)的發(fā)展

1.3.1 專家系統(tǒng)

專家系統(tǒng)是一種軟件系統(tǒng)，可以通過(guò)捕獲人類的專業(yè)知識(shí)來(lái)支持決策，對(duì)于處理涉及信息不完整或較大的問(wèn)題很有用。專家系統(tǒng)對(duì)于控制領(lǐng)域的在線操作也特別有用，因?yàn)樗鼈內(nèi)诤狭伺c情況和操作相關(guān)的符號(hào)和規(guī)則的知識(shí)，并且還具有解釋和論證推理的能力。專家系統(tǒng)由知識(shí)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)、推理機(jī)、解釋機(jī)制、知識(shí)獲取和用戶界面組成。

1.3.2 機(jī)器學(xué)習(xí)

機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)通常用于解決實(shí)施專家系統(tǒng)中的知識(shí)獲取瓶頸，因?qū)＜蚁到y(tǒng)更擅長(zhǎng)收集和歸檔案例，而不是將自己的經(jīng)驗(yàn)和遇到的案例明確地表達(dá)到生產(chǎn)規(guī)則中。在使用機(jī)器智能技術(shù)解決這一瓶頸時(shí)，知識(shí)是從數(shù)據(jù)中自動(dòng)提取的，可以將符號(hào)信息集成到人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法中，并且學(xué)習(xí)系統(tǒng)支持知識(shí)建模和提取。

1.3.3 模式識(shí)別

模式識(shí)別方法適用于過(guò)程監(jiān)控，因?yàn)閿?shù)據(jù)模式和故障類別之間的假定關(guān)系忽略了內(nèi)部過(guò)程狀態(tài)或結(jié)構(gòu)。模式識(shí)別研究主要包括兩個(gè)方面：一是對(duì)物體的感知方法，屬于對(duì)科學(xué)范疇的理解；二是在確定了任務(wù)的條件下，用計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)模式識(shí)別。

1.3.4 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法涉及輸入和輸出之間的非線性映射，該映射由分層排列的互連神經(jīng)元組成，其連接各層可以使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入層的信號(hào)在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中傳播，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的整體非線性行為取決于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞倪x擇和神經(jīng)元之間連接的權(quán)重，目前人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已用于故障檢測(cè)和診斷。

1.4 智能化技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)

1.4.1 信息收集與處理

智能化技術(shù)的一大特點(diǎn)就是代替人類的一些復(fù)雜的腦力勞動(dòng)，在保證準(zhǔn)確性的前提下，可以節(jié)省大量的工作時(shí)間，效率明顯提高。比如，借助一些計(jì)算機(jī)編程軟件來(lái)完成一些重復(fù)的、繁瑣的數(shù)據(jù)信息采集工作。同時(shí)，這些程序也可以對(duì)收集到的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，花較少的時(shí)間就可以得到與人腦處理類似的結(jié)果，效率很高。

1.4.2 系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)控功能

當(dāng)電子自動(dòng)化系統(tǒng)工作時(shí)，可以利用智能化技術(shù)系統(tǒng)對(duì)工作設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。不僅可以隨時(shí)查看設(shè)備是否正常工作，還可以隨時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行數(shù)值。當(dāng)設(shè)備工作不正?；蜻\(yùn)行數(shù)值超出正常范圍時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)記錄這種具體事件，并自動(dòng)上報(bào)情況。此外，該系統(tǒng)還具有監(jiān)控聲光圖像和電話報(bào)警的功能。

1.4.3 操作控制功能

通過(guò)智能化技術(shù)的應(yīng)用，工作人員可以通過(guò)計(jì)算機(jī)程序軟件對(duì)電氣系統(tǒng)進(jìn)行控制。例如，工作人員通過(guò)簡(jiǎn)單的電腦操作，就可以遠(yuǎn)程對(duì)設(shè)備的斷路器或隔離開(kāi)關(guān)進(jìn)行操作。此外，電氣系統(tǒng)還可以根據(jù)相關(guān)值班人員的要求，對(duì)操作人員的權(quán)限進(jìn)行限制。智能化系統(tǒng)不僅可以模擬故障的發(fā)生，還可以實(shí)時(shí)記錄設(shè)備的變化情況。

2 電氣工程及其自動(dòng)化中智能化技術(shù)的作用與應(yīng)用

近年來(lái)，智能化技術(shù)的快速發(fā)展得到了越來(lái)越多的關(guān)注，相應(yīng)的市場(chǎng)需求量也越來(lái)越高，科學(xué)家們也越來(lái)越重視這種新產(chǎn)品的應(yīng)用和發(fā)展。目前，智能化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)不斷刷新傳統(tǒng)的概念，甚至有些智能化產(chǎn)品完成的任務(wù)是人類都做不到的。

2.1 電氣工程及其自動(dòng)化中應(yīng)用智能化技術(shù)的作用

2.1.1 優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)電氣產(chǎn)品的設(shè)計(jì)思路往往相對(duì)簡(jiǎn)單，通常是通過(guò)各種實(shí)驗(yàn)來(lái)嘗試設(shè)計(jì)各種產(chǎn)品。因此，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)含量相對(duì)較低，不需要更多的技術(shù)，如果刻意使設(shè)計(jì)過(guò)程復(fù)雜瑣碎，則需要較多的時(shí)間，降低了工作效率，而且最后的電氣產(chǎn)品通常不是最優(yōu)設(shè)計(jì)。當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，國(guó)家對(duì)科技的發(fā)展也越來(lái)越重視。隨著科技研發(fā)資金的不斷投入，近年來(lái)國(guó)內(nèi)的科技水平得到了快速的提升，智能化領(lǐng)域也有了突破性的研究成果。在電氣產(chǎn)品的設(shè)計(jì)上，我國(guó)已經(jīng)逐漸從傳統(tǒng)的思維方式轉(zhuǎn)向了智能化生產(chǎn)的方向，與傳統(tǒng)的人工生產(chǎn)模式相比，智能化生產(chǎn)模式不僅速度更快，而且生產(chǎn)精度更高。這種生產(chǎn)模式不僅大大縮短了企業(yè)的生產(chǎn)時(shí)間，而且提升了生產(chǎn)質(zhì)量，有利于企業(yè)的快速發(fā)展。

2.1.2 強(qiáng)化事故與故障的監(jiān)控與處理

雖然在電氣工程及其自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，設(shè)備故障和人為事故通常很少發(fā)生，但也難以完全避免。當(dāng)這兩種情況發(fā)生時(shí)，與其他方法相比，智能化技術(shù)有著較好的處理方法。尤其是在發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、變壓器的故障診斷中，應(yīng)用智能化技術(shù)的處理方法可使故障診斷準(zhǔn)確率提高，大大縮短設(shè)備維修的時(shí)間，提高故障問(wèn)題的處理效率。另外，智能化技術(shù)還可以提高電氣工程自動(dòng)化的控制水平。

2.1.3 簡(jiǎn)化電氣工程及其自動(dòng)化的控制流程

由于智能技術(shù)構(gòu)建的控制模型較少，所以大大降低了這些因素對(duì)控制過(guò)程的干擾和影響，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并快速處理。相對(duì)于一般的生產(chǎn)過(guò)程，電氣工程及其自動(dòng)化的生產(chǎn)過(guò)程要復(fù)雜一些，而且生產(chǎn)要求極為嚴(yán)格。比如，電氣工程及其自動(dòng)化在生產(chǎn)過(guò)程中，因?yàn)橐恍┰蛟斐缮a(chǎn)中的一個(gè)步驟出現(xiàn)了操作失誤，就可能導(dǎo)致整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程受到干擾，甚至整個(gè)生產(chǎn)停止。從目前來(lái)看，一旦生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)這樣的問(wèn)題，就很可能造成重大事故，最終給企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。智能化技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用將有助于解決這一問(wèn)題，其可以大大簡(jiǎn)化電氣工程及其自動(dòng)化的控制過(guò)程。相對(duì)于傳統(tǒng)的方法，智能化在這方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。在日常的生產(chǎn)過(guò)程中，智能化技術(shù)會(huì)對(duì)設(shè)備的工作信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的收集、整理、分析和記錄。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)搜索類似的故障案例，根據(jù)參考案例，快速匹配出最佳解決方案。這樣就簡(jiǎn)化了設(shè)備故障的維修流程，不僅提高了故障維修的準(zhǔn)確性，優(yōu)化了電氣工程及其自動(dòng)化的控制流程，同時(shí)也節(jié)省了維修時(shí)間，避免耽誤生產(chǎn)，降低了企業(yè)的維修成本和事故損失。

2.2 電氣工程及其自動(dòng)化中智能化技術(shù)的應(yīng)用

2.2.1 運(yùn)作方面的應(yīng)用

電氣工程及其自動(dòng)化的運(yùn)作過(guò)程逐漸向智能化轉(zhuǎn)變，人力在運(yùn)作過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)失誤，而智能化技術(shù)的引入可以避免不必要的損失。在電氣工程及其自動(dòng)化的運(yùn)作過(guò)程中，智能化技術(shù)可以根據(jù)設(shè)定的要求進(jìn)行運(yùn)作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題。在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的今天，各企業(yè)間的主要競(jìng)爭(zhēng)目標(biāo)就是技術(shù)突破，對(duì)先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用可以極大地提高生產(chǎn)效率，智能化技術(shù)在電氣工程及其自動(dòng)化中的運(yùn)用便可做到這一點(diǎn)，為企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益的提升。

2.2.2 自我診斷方面的應(yīng)用

在電氣工程系統(tǒng)運(yùn)行期間，由于外部環(huán)境，設(shè)備本身及不當(dāng)操作等因素的干擾，在某些情況下可能會(huì)發(fā)生設(shè)備運(yùn)行故障的問(wèn)題。變壓器在電氣設(shè)備中的作用非常重要，在操作過(guò)程中，應(yīng)注意變壓器的日常維護(hù)和檢查，以防止變壓器故障。如何有效監(jiān)視這些現(xiàn)象需要引入智能技術(shù)。一方面，智能技術(shù)可以不時(shí)地進(jìn)行跟蹤和記錄，另一方面，智能技術(shù)可以對(duì)故障發(fā)生前的狀況做出全面的判斷。使用智能技術(shù)，可以及時(shí)對(duì)許多電氣設(shè)備進(jìn)行全面系統(tǒng)的檢查，可以在電氣工程系統(tǒng)中及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并及時(shí)報(bào)警，逐步縮小故障范圍，并自動(dòng)修復(fù)并維護(hù)，減少電氣設(shè)備的故障頻率。

2.2.3 在電網(wǎng)中的應(yīng)用

智能化技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用對(duì)于干線的開(kāi)關(guān)控制和線路本身的使用具有重要意義。智能化技術(shù)可以在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)主線與支線的劃分，方便排除故障，保證整個(gè)電網(wǎng)的正常運(yùn)行。其對(duì)變壓器也有一定的智能保護(hù)作用，智能化新技術(shù)在信息方面的應(yīng)用，極大地改變了信號(hào)的產(chǎn)生和傳輸方式。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)共享，電站內(nèi)部系統(tǒng)的建設(shè)越來(lái)越適合智能電網(wǎng)，在促進(jìn)智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)良性傳輸?shù)幕A(chǔ)上大大增加了電網(wǎng)信息和數(shù)據(jù)。

3 結(jié)束語(yǔ)

在當(dāng)今的社會(huì)生活中，我們經(jīng)?？梢钥吹街悄芑夹g(shù)的應(yīng)用。在工業(yè)設(shè)計(jì)中，電氣工程自動(dòng)化控制實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一部署和管理，降低了成本?，F(xiàn)階段，我國(guó)的智能化技術(shù)尚處于發(fā)展階段。因此，要不斷努力學(xué)習(xí)，借鑒一些先進(jìn)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，豐富知識(shí)，打好基礎(chǔ)，使我國(guó)的智能技術(shù)水平不斷提高，進(jìn)而使我國(guó)成為高科技技術(shù)強(qiáng)國(guó)。