人工智能技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化控制中的應(yīng)用研究

李宏健，王安國(guó)，劉馨鑫，王一博

長(zhǎng)春信息技術(shù)職業(yè)學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130103

0 引言

人工智能技術(shù)作為當(dāng)前的一項(xiàng)前沿科學(xué)，在電氣工程自動(dòng)化、電力應(yīng)用、電網(wǎng)調(diào)控等行業(yè)內(nèi)，有著非常廣闊的應(yīng)用前景。作為一項(xiàng)新技術(shù)，它的背后也得到了很多交叉學(xué)科的支持。要想掌握和使用好人工智能技術(shù)，就要對(duì)這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行深入的了解，然后再進(jìn)行縝密的設(shè)計(jì)和技術(shù)實(shí)施。人工智能要實(shí)現(xiàn)在電氣工程自動(dòng)化控制領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用，必須結(jié)合實(shí)際的工作過程，發(fā)揮電氣自動(dòng)化設(shè)備、電網(wǎng)等載體的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而結(jié)合人工智能技術(shù)的先進(jìn)性，提高整個(gè)工作過程的效率[1

]。

人工智能技術(shù)主要是基于計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)、仿生學(xué)二者結(jié)合后的一項(xiàng)新技術(shù)。它主要利用高科技手段，讓計(jì)算機(jī)能夠進(jìn)行智能化的識(shí)別與選擇，形成像人一樣的思維，并進(jìn)行獨(dú)立的思考和判斷。隨著電氣自動(dòng)化控制領(lǐng)域、電力系統(tǒng)行業(yè)內(nèi)引入人工智能技術(shù)，這些行業(yè)內(nèi)的工作效率都得到了大幅度的提升。由于人工智能技術(shù)的引入，這些行業(yè)內(nèi)的生產(chǎn)規(guī)模得到了擴(kuò)大，在操作效率得到提高的同時(shí)，生產(chǎn)故障的幾率也大大地降低了。很多生產(chǎn)和操作環(huán)節(jié)進(jìn)而變得更加安全和便利，在節(jié)約勞動(dòng)力的同時(shí)，生產(chǎn)作業(yè)的質(zhì)量也得到了大幅度地提升。

1 人工智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

傳統(tǒng)使用的電氣自動(dòng)化控制設(shè)備，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操控困難，因此技術(shù)操作人員在設(shè)備的操作過程中，必須懂得這些設(shè)備的原理，具備設(shè)備故障排除能力，這樣才能科學(xué)地操作這些設(shè)備，開展日常生產(chǎn)?，F(xiàn)在我們?cè)谶@些電氣設(shè)備的工作過程中引進(jìn)了人工智能技術(shù)，因此這些設(shè)備在生產(chǎn)過程中可以實(shí)現(xiàn)連貫操作，操作人員也不用像以前一樣，很多時(shí)候必須對(duì)工作設(shè)備進(jìn)行干預(yù)，從而實(shí)現(xiàn)了電氣自動(dòng)化生產(chǎn)的智能化運(yùn)行，使用人工智能技術(shù)的電氣設(shè)備自動(dòng)工作流程如圖1所示[2]。

圖1 工作流程圖

正是因?yàn)闇p少了人工操作環(huán)節(jié)，所以整個(gè)電氣自動(dòng)化生產(chǎn)環(huán)節(jié)的勞動(dòng)效率也得到了大幅度的提升。例如我們?cè)谄囯娐贰㈦姎庠附?、電子元器件生產(chǎn)中應(yīng)用了人工智能技術(shù)，使得原本復(fù)雜凌亂的工作現(xiàn)在都變得有條不紊。這正得益于人工智能技術(shù)的助力，使得現(xiàn)代電氣控制設(shè)備的工作效率顯著提高。當(dāng)前，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制等多項(xiàng)技術(shù)被應(yīng)用于現(xiàn)代電氣控制當(dāng)中。我們通過使用人工智能技術(shù)完成對(duì)整個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)對(duì)運(yùn)營(yíng)設(shè)備中各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行修正，完成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸[3]。

電氣工程自動(dòng)化控制中采用人工智能技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)電氣工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)，避免人工監(jiān)測(cè)不到位、問題發(fā)現(xiàn)不及時(shí)產(chǎn)生的故障等問題的發(fā)生，降低發(fā)生生產(chǎn)事故的概率。例如在電力系統(tǒng)的電氣自動(dòng)化監(jiān)控過程中，引入人工智能技術(shù)就可以發(fā)揮大的作用。由于電力系統(tǒng)在維修的過程中，特別是變電站內(nèi)工作的電氣設(shè)備，都需要保證電力持續(xù)供應(yīng)，避免由于電力中斷造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。因此，傳統(tǒng)的電力設(shè)備檢修工作基本都是帶電操作，這不僅對(duì)操作人員帶來人身危險(xiǎn)，而且每次帶電檢修的效果也不見得十分理想?，F(xiàn)在我們利用人工智能技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)和設(shè)備的智能化自檢。當(dāng)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)或信號(hào)異常時(shí)，檢測(cè)數(shù)據(jù)就會(huì)及時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)傳回到主控中心，主控中心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)會(huì)結(jié)合返回信號(hào)和收集到的數(shù)據(jù)信息，通過大數(shù)據(jù)分析的方式，準(zhǔn)確判斷設(shè)備產(chǎn)生的故障的原因并及時(shí)排除。

正式由于人工智能技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化控制領(lǐng)域中的助力，目前，國(guó)內(nèi)很多的電力系統(tǒng)都被建成了基于人工智能檢測(cè)與監(jiān)控的自動(dòng)變電站，這為國(guó)家大大減少了電力系統(tǒng)中維修、管理及監(jiān)控等項(xiàng)目的成本，提高了國(guó)家電力安全運(yùn)輸?shù)男?。電氣自?dòng)化控制領(lǐng)域內(nèi)推廣、應(yīng)用人工智能技術(shù)，有助于降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，在保證生產(chǎn)效率提高的同時(shí)確保產(chǎn)品質(zhì)量，促進(jìn)現(xiàn)代企業(yè)智能化新技術(shù)的長(zhǎng)久使用和企業(yè)自身的可持續(xù)發(fā)展[4]。目前，我國(guó)電氣自動(dòng)化行業(yè)內(nèi)使用人工智能技術(shù)開展設(shè)備、生產(chǎn)線的監(jiān)控和診斷等應(yīng)用，主要集中模糊控制、專家控制技術(shù)等范圍內(nèi)。人工智能技術(shù)的應(yīng)用，為現(xiàn)代電氣行業(yè)內(nèi)電氣自動(dòng)化設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，起到了巨大的貢獻(xiàn)。

2 人工智能技術(shù)在電網(wǎng)調(diào)控領(lǐng)域的應(yīng)用

人工智能技術(shù)不僅在電氣自動(dòng)化相關(guān)行業(yè)的企事業(yè)單位生產(chǎn)中發(fā)揮了巨大作用，它在電網(wǎng)調(diào)控領(lǐng)域內(nèi)也起到了不可或缺的作用。我們通過深入剖析電網(wǎng)調(diào)控中業(yè)務(wù)的需求點(diǎn)，準(zhǔn)確結(jié)合人工智能技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，通過借鑒以往實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，發(fā)揮數(shù)據(jù)資源的調(diào)控優(yōu)勢(shì)，引入人工智能技術(shù)，合理進(jìn)行智能化規(guī)劃，發(fā)揮人工智能技術(shù)的引領(lǐng)調(diào)控功能，確保電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行[5]。通過依托仿真計(jì)算平臺(tái)、調(diào)控云等技術(shù)手段，開展人工智能研究與應(yīng)用。此外，通過運(yùn)用人工智能的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)力，推進(jìn)和完善電網(wǎng)技術(shù)保障體系的升級(jí)。

根據(jù)當(dāng)前形勢(shì)下我國(guó)電網(wǎng)調(diào)控的核心業(yè)務(wù)需求及面臨的挑戰(zhàn)，我們應(yīng)該把握好人工智能技術(shù)在電網(wǎng)調(diào)控應(yīng)用中的大好發(fā)展機(jī)遇。通過人工智能技術(shù)，引領(lǐng)電網(wǎng)調(diào)控領(lǐng)域內(nèi)多項(xiàng)技術(shù)協(xié)調(diào)發(fā)展，全面提升電網(wǎng)調(diào)控的智能化發(fā)展水平，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的智慧調(diào)控?；诖?，我們?cè)O(shè)計(jì)了人工智能應(yīng)用在調(diào)控領(lǐng)域中的總體架構(gòu)，如圖2所示。通過完成應(yīng)用層、平臺(tái)層和感知層每層內(nèi)的功能，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性提升、數(shù)據(jù)快速處理、調(diào)度管理智能化等多項(xiàng)功能。

圖2 總體架構(gòu)圖

由上圖可見，基于人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)的電網(wǎng)調(diào)控總體構(gòu)架主要有三層。第一層為感知層，其主要功能是進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集工作，例如收集人們生產(chǎn)生活中涉及的新能源儲(chǔ)能設(shè)備、主網(wǎng)和配網(wǎng)等設(shè)施在工作時(shí)的電源與電網(wǎng)的數(shù)據(jù)信息；采集人們生活區(qū)、工作區(qū)以及大型商業(yè)用電的負(fù)荷信息；感知雷電、風(fēng)雨等特殊天氣和溫度帶來的外部環(huán)境變化情況。然后通過系統(tǒng)內(nèi)的多項(xiàng)傳感技術(shù)，把這些數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)诫娋W(wǎng)調(diào)控總體構(gòu)架的第二層為平臺(tái)層。在平臺(tái)層，這些數(shù)據(jù)信息通過AI引擎，借助人工智能語言識(shí)別等多項(xiàng)人工智能技術(shù)，被載入到調(diào)控云平臺(tái)。在完成數(shù)據(jù)的分析、轉(zhuǎn)化和處理后，這些數(shù)據(jù)會(huì)被輸送到電網(wǎng)調(diào)控總體構(gòu)架的第三層為應(yīng)用層。在應(yīng)用層，各電網(wǎng)調(diào)控職能部門，可以根據(jù)得到的智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)信息，動(dòng)態(tài)調(diào)整各項(xiàng)電網(wǎng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的智能化管理和電網(wǎng)數(shù)據(jù)的在線分析、智能調(diào)度用電、電網(wǎng)設(shè)備智能管控等多項(xiàng)功能。

3 人工智能技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化控制領(lǐng)域的應(yīng)用前景

人工智能技術(shù)不僅在電氣工程自動(dòng)化領(lǐng)域內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了智慧電網(wǎng)的應(yīng)用與調(diào)控，而且它在未來其它領(lǐng)域的應(yīng)用前景也將會(huì)十分廣闊。

首先，隨著科技水平的進(jìn)步與發(fā)展，基于人工智能技術(shù)開展的電氣控制設(shè)計(jì)，將會(huì)得到不斷地優(yōu)化。在傳統(tǒng)電氣操作的環(huán)節(jié)中，技術(shù)人員的工作思維方式、實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)都會(huì)影響到電氣產(chǎn)品的生產(chǎn)和電氣設(shè)備的操作過程。而在這些操作環(huán)節(jié)中應(yīng)用人工智能技術(shù)后，我們就可以為整個(gè)操作過程建立一個(gè)完備的技術(shù)知識(shí)數(shù)據(jù)庫。在之后的生產(chǎn)過程中，我們可以參考此前數(shù)據(jù)庫內(nèi)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)，在不斷更新的數(shù)據(jù)庫的支持下，對(duì)比、參照、優(yōu)化之前的工作設(shè)計(jì)過程，進(jìn)而開展最優(yōu)的工作決策，在電氣自動(dòng)化設(shè)備生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)更加科學(xué)合理的設(shè)計(jì)。同時(shí)，我們可以將優(yōu)化后的設(shè)計(jì)方案，再次存入到人工智能系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中，為之后技術(shù)的不斷改進(jìn)和優(yōu)化繼續(xù)提供合理的理論數(shù)據(jù)。不斷更新的技術(shù)數(shù)據(jù)，不僅可以保證技術(shù)水平的不斷提升，還可以促進(jìn)人工智能技術(shù)自身學(xué)習(xí)能力的不斷提高，起到了雙重優(yōu)化的作用。

其次，人工智能技術(shù)在不斷優(yōu)化電氣控制設(shè)計(jì)，提升電氣設(shè)計(jì)工作方案的同時(shí)，也促進(jìn)了電氣自動(dòng)化控制的多元化發(fā)展。目前，通過人工智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制工作中應(yīng)用，已經(jīng)幫助技術(shù)人員快速、準(zhǔn)確地進(jìn)行了數(shù)據(jù)的收集和處理工作。這不僅減輕了技術(shù)人員的工作量，也使得整個(gè)電氣工程自動(dòng)化生產(chǎn)操作環(huán)節(jié)變得更加高效智能。我們通過利用人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了各種電力電氣生產(chǎn)設(shè)備的優(yōu)化工作，減少了很多電氣操作和生產(chǎn)工作環(huán)節(jié)中繁瑣、無用的過程。這既精簡(jiǎn)了操作設(shè)備，減少了多余的人力支出，又實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)效益的提高，可謂一舉多得。伴隨人工智能技術(shù)的不斷提高，在未來的日子里，電氣自動(dòng)化控制工作將會(huì)逐漸實(shí)現(xiàn)更加安全可靠的全智能自動(dòng)操作生產(chǎn)。未來人工智能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，其自身范圍會(huì)變得越來越廣泛，人工智能的各項(xiàng)功能也會(huì)朝著更多元化的方向發(fā)展。人工智能技術(shù)將不僅解決人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活中電氣自動(dòng)化技術(shù)的一些問題，它也會(huì)解決電氣自動(dòng)化工程領(lǐng)域相關(guān)的一些交叉學(xué)科涉及到的技術(shù)問題。

最后，人工智能技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化控制領(lǐng)域的應(yīng)用，將會(huì)進(jìn)一步推進(jìn)我國(guó)智能制造，電子科技等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。我國(guó)很多高新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展過程中，都離不開電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用，人工智能時(shí)代下社會(huì)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，都涉及到不同類型的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)。未來隨著我國(guó)現(xiàn)代化、信息化、智能化發(fā)展水平的進(jìn)一步提高，各項(xiàng)產(chǎn)業(yè)科技的升級(jí)和完善過程，都將離不開人工智能技術(shù)的支持與幫助。各種電氣控制和技術(shù)加工過程都將在人工智能技術(shù)的輔助下，全面地得到升級(jí)和完善，大量的新技術(shù)也會(huì)在這個(gè)過程中不斷出現(xiàn)。人工智能技術(shù)不僅會(huì)在各行各業(yè)內(nèi)體現(xiàn)出其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，也會(huì)帶動(dòng)電氣自動(dòng)化、智能制造等相關(guān)行業(yè)的共同發(fā)展與進(jìn)步。隨著國(guó)內(nèi)各技術(shù)領(lǐng)域人工智能化的普及，人工智能技術(shù)正在發(fā)揮它的核心作用，把多領(lǐng)域、多產(chǎn)業(yè)內(nèi)的技術(shù)進(jìn)行協(xié)調(diào)與統(tǒng)一，這勢(shì)必會(huì)促進(jìn)電氣自動(dòng)化控制等多項(xiàng)領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)的快速發(fā)展，為我國(guó)智能制造帶來更多新的動(dòng)力之源。

4 結(jié)語

目前,我國(guó)的人工智能技術(shù)不斷取得新的發(fā)展。在不久的將來，隨著人工智能技術(shù)的日趨成熟，必將會(huì)在各大領(lǐng)域內(nèi)取得更多的突破。我國(guó)的電氣工程自動(dòng)化行業(yè)，也將在監(jiān)測(cè)、控制等各項(xiàng)技術(shù)上，取得更多創(chuàng)新。