智能化技術(shù)在電氣自動化控制中的應(yīng)用

孫金隆，閆 銘

許昌職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 許昌 461000

0 引言

社會進(jìn)步需要科技推動，新一代智能化技術(shù)不同于常規(guī)科技，能夠模仿人類認(rèn)知和行為活動[1]。由于社會上對設(shè)備制造效率的高要求，亟須提升中國傳統(tǒng)電氣自動化控制的技術(shù)水平，利用智能化技術(shù)對復(fù)雜信息系統(tǒng)進(jìn)行編程管理，不但能節(jié)約對物質(zhì)、人員的投資，降低系統(tǒng)運(yùn)作成本，還可以提升電力智能化效率，提高控制系統(tǒng)的合理性和準(zhǔn)確度，從而促進(jìn)中國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級[2]。

1 智能化技術(shù)概述

智能化技術(shù)可以通過變換操控命令中的計算機(jī)命令，驅(qū)動操作系統(tǒng)的智能功能，使整個系統(tǒng)根據(jù)計算機(jī)命令實(shí)現(xiàn)行為與動態(tài)[3]。原理是利用計算機(jī)程序模擬人腦思維行動，使機(jī)器也能同人類一樣獲得認(rèn)知與思維能力。智能化技術(shù)可以取代傳統(tǒng)人工作業(yè)，進(jìn)行危險任務(wù)，并具備便捷性強(qiáng)、適應(yīng)性強(qiáng)、抗干擾強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)[4]。

智能化技術(shù)涉及機(jī)器視覺、機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能語音處理和自動控制等，將其應(yīng)用于電氣自動化控制領(lǐng)域，具備如下優(yōu)勢。

（1）優(yōu)化土地資源配置。以往的生產(chǎn)項目內(nèi)容繁雜，設(shè)備過程煩瑣，需要投入諸多物資、人力，如果任何環(huán)節(jié)產(chǎn)生問題，都會對下一個循環(huán)產(chǎn)生負(fù)面影響。為此，可運(yùn)用智能化技術(shù)，通過合理配置生產(chǎn)資源，降低每個環(huán)節(jié)的能耗；通過分析生產(chǎn)環(huán)節(jié)的不足與問題，提升生產(chǎn)效能，從而降低成本[5]。

（2）提高產(chǎn)品質(zhì)量。工業(yè)的制造過程要求員工傾注很多精神與技術(shù)，而產(chǎn)品也會受員工的精神、動作、技能等影響，員工一旦長時間疲勞工作，就可能導(dǎo)致制品不合格，浪費(fèi)大量資源，從而降低生產(chǎn)效益。通過智能化技術(shù)，可以利用計算機(jī)設(shè)定生產(chǎn)流程，產(chǎn)品可以根據(jù)流程、參數(shù)生產(chǎn)，從而保持操作精確性，提高產(chǎn)品質(zhì)量[6]。

（3）優(yōu)化產(chǎn)業(yè)效能。隨著經(jīng)濟(jì)市場的發(fā)展，居民的消費(fèi)需求提升，對于創(chuàng)新性、精細(xì)化生產(chǎn)的需求更高，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的設(shè)計制造和開發(fā)模式已無法適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展。因此，需要運(yùn)用智能化技術(shù)突破傳統(tǒng)瓶頸，改變傳統(tǒng)產(chǎn)品的設(shè)計、制造、開發(fā)模式，通過系統(tǒng)對消費(fèi)者需求自動分類，還可以監(jiān)測生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)，確定潛在問題，調(diào)節(jié)生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行，全面監(jiān)測控制系統(tǒng)，從而推動行業(yè)發(fā)展。

2 電氣自動化控制中應(yīng)用的智能化技術(shù)

2.1 模糊控制技術(shù)

模糊控制技術(shù)采用由模糊語言變量、模糊集論、模糊邏輯推理等組成的智能控制模型，通過仿照人類的模糊推理過程和決策流程，由專業(yè)級操作員根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗編制模糊規(guī)律，模糊化傳感器實(shí)時信息，進(jìn)入模糊后再進(jìn)行邏輯推理，把結(jié)論傳遞至執(zhí)行機(jī)操作人員。模糊控制技術(shù)本質(zhì)上屬于非線性控制系統(tǒng)，是現(xiàn)代智能控制技術(shù)的一部分，結(jié)合了系統(tǒng)化理論研究與實(shí)際應(yīng)用，已普遍應(yīng)用于社會生產(chǎn)經(jīng)營各方面，涉及電氣設(shè)備模糊控制技術(shù)、車輛行駛模糊控制技術(shù)、機(jī)械設(shè)備工作模糊控制技術(shù)等。采用模糊控制技術(shù)，設(shè)備可以不斷地自主學(xué)習(xí)，適應(yīng)多變的工作環(huán)境；可以提升工作電氣控制效率，減少外界影響。

2.2 專家控制系統(tǒng)

在傳統(tǒng)控制器中運(yùn)行控制系統(tǒng)，排斥人為干擾，人機(jī)間互動缺失，控制器操作人員無法理解受控對象結(jié)構(gòu)變化和環(huán)境參數(shù)，缺少應(yīng)變能力，必須依靠受控對象數(shù)學(xué)模型，以精準(zhǔn)模式優(yōu)化控制系統(tǒng)效率。專家控制系統(tǒng)可處理大量啟發(fā)式的信息，以及明確和不明確的知識信息，并通過推理和經(jīng)驗，解決信息系統(tǒng)中需要運(yùn)用人類的大量專業(yè)經(jīng)驗解決的難題，通過模擬專業(yè)的思維過程，完成信息系統(tǒng)任務(wù)。

專家控制系統(tǒng)一般由專業(yè)知識庫、信息庫和準(zhǔn)則庫等構(gòu)成。專業(yè)知識庫一般用來儲存專業(yè)信息；專業(yè)知識庫中的專業(yè)思維是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確控制的重要基礎(chǔ)，和系統(tǒng)程序彼此獨(dú)立，可以通過更新、修改知識庫信息，改善系統(tǒng)穩(wěn)定性；在信息庫中保存推理問題需要的原始數(shù)據(jù)以及最后結(jié)論和中間部分?jǐn)?shù)據(jù)信息，是暫時的存放區(qū)，可以對用戶問題作出合理解釋；準(zhǔn)則庫可以依據(jù)已有資料及問題要求，通過匹配專業(yè)知識庫規(guī)則獲得的成果解決難題，并模仿專家學(xué)者的求解思路。在電氣控制領(lǐng)域，普遍采用專家控制系統(tǒng)，利用多種編程算法分析被控環(huán)境，以獲得控制系統(tǒng)的最佳控制參數(shù)，從而提升系統(tǒng)管理能力，并確保電氣設(shè)備的平穩(wěn)、安全工作。

2.3 電氣自動化控制技術(shù)

（1）智能軟件技術(shù)。在傳統(tǒng)工作管理模式下，電氣設(shè)計人員通常需要進(jìn)行大量研究和思考，設(shè)計人員要具有良好的工作才能和豐富經(jīng)驗。只有專業(yè)人才才能參與設(shè)計工作，這極大地降低了設(shè)計工作的效率，也沒法適應(yīng)豐富多變的電氣制造行業(yè)的需求。合理運(yùn)用智能軟件技術(shù)，可以提升電氣設(shè)計技術(shù)水平，完成智能化工程設(shè)計，優(yōu)化工作效率。智能化電氣設(shè)計工作比較煩瑣，如果技術(shù)人員缺乏相應(yīng)的專業(yè)能力和專業(yè)知識儲備，會在增加人員的精力和物質(zhì)投入的同時，降低企業(yè)的效益。合理運(yùn)用智能軟件技術(shù)，只需按照實(shí)際需求設(shè)計算法，在軟件中輸入?yún)?shù)，通過智能化技術(shù)分析數(shù)據(jù)后，可在計算機(jī)上得到工程的仿真設(shè)計效果，以降低項目投資；還可及時發(fā)現(xiàn)工程設(shè)計缺陷，并進(jìn)行調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)預(yù)期工程設(shè)計目標(biāo)。

（2）中央智能控制系統(tǒng)。企業(yè)控制系統(tǒng)的人工投入較高，仍處在早期的智能化發(fā)展階段，運(yùn)用智能化技術(shù)手段逐步建立中央智能控制系統(tǒng)，可通過系統(tǒng)平臺，使企業(yè)管理人員準(zhǔn)確了解產(chǎn)品狀況，優(yōu)化生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)，充分地提高設(shè)備的效率，避免企業(yè)發(fā)生設(shè)備閑置、維護(hù)不及時等狀況。中央智能控制系統(tǒng)還可以采集企業(yè)設(shè)備工況，并進(jìn)行統(tǒng)計反饋，提出滿足企業(yè)產(chǎn)品制造需求的方法，實(shí)現(xiàn)動態(tài)化管理，以推動企業(yè)的發(fā)展規(guī)模擴(kuò)大。

3 智能化技術(shù)在電氣自動化控制中的作用

3.1 數(shù)據(jù)采集處理

在電氣自動化控制中，為了實(shí)現(xiàn)工作任務(wù)，經(jīng)常需要收集、處理大量數(shù)據(jù)信息，需要采用多樣化的方法，以保證數(shù)據(jù)信息收集的精度和處理的高效性。以往的電氣自動化控制大多采用人工方式收集、處理數(shù)據(jù)信息，并建立了數(shù)據(jù)采集模塊及軟件系統(tǒng)。但由于需要大量人工采集數(shù)據(jù)信息，對工作人員的專業(yè)知識能力、職業(yè)素質(zhì)等要求較高，在任何環(huán)節(jié)發(fā)生人員故障，都可能產(chǎn)生數(shù)據(jù)不穩(wěn)、運(yùn)算停滯的狀況。從本質(zhì)上來看，電氣自動化控制的實(shí)效性比較強(qiáng)，對于數(shù)據(jù)的精確、快速分析是工作正常進(jìn)行的重要基石，只有有效處理受控過程和突發(fā)狀況，才能實(shí)現(xiàn)自動控制目標(biāo)。據(jù)此，應(yīng)徹底改變?nèi)斯み\(yùn)行的模式，可以運(yùn)用智能化技術(shù)提高管理工作的質(zhì)量和效率。

例如，電氣管理者可以根據(jù)需要設(shè)定電壓門檻，以確保電氣在標(biāo)準(zhǔn)范圍運(yùn)行，從而保障員工安全上班，并延長設(shè)備壽命?？梢圆捎秒娔X算法代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工采集方式，在發(fā)出命令后，計算機(jī)系統(tǒng)可以獲取指定信息內(nèi)容，并利用爬蟲技術(shù)捕獲公共網(wǎng)站及公司內(nèi)部數(shù)據(jù)，進(jìn)行自動過濾，排除無用數(shù)據(jù)，深度挖掘有用數(shù)據(jù)，計算解析數(shù)據(jù)信息內(nèi)容，從而獲取公司人員所要結(jié)果。借助智能化技術(shù)，系統(tǒng)還可仿真員工數(shù)據(jù)采集過程，不但能快速實(shí)現(xiàn)各項工作目標(biāo)，還可降低數(shù)據(jù)誤差，并進(jìn)行可視化統(tǒng)計分析，為公司的決策提供幫助，從而增加效益。

3.2 設(shè)備故障診斷

在電氣自動化控制中，可以通過智能化技術(shù)檢測故障裝置，利用模擬機(jī)器人腦的組織結(jié)構(gòu)優(yōu)化處理設(shè)備各項信息，并根據(jù)樣本的信息進(jìn)行計算機(jī)模擬，從而能夠根據(jù)裝置結(jié)構(gòu)、工作環(huán)境、設(shè)備參數(shù)條件等建立故障診斷系統(tǒng)，使其與上位機(jī)、被檢測裝置相連，根據(jù)系統(tǒng)日常監(jiān)測裝置的工作狀況進(jìn)行檢測作業(yè)，對裝置故障進(jìn)行自動識別和處理，便于操作員及時識別故障，并向顯示器和軟件設(shè)備發(fā)出檢測提醒。當(dāng)工作人員看到檢測提醒后，可以立即開展設(shè)備維護(hù)檢測等工作。同時，在智能診斷網(wǎng)絡(luò)中，系統(tǒng)處理機(jī)能根據(jù)設(shè)備的故障種類為工作人員提供解決方案，幫助工作人員提高設(shè)備的檢測能力和維護(hù)工作的效率。

與傳統(tǒng)故障診斷模式相比，智能診斷具有優(yōu)越性，能輔助工作人員在短時間內(nèi)確定設(shè)備故障部位、成因等，并有針對性地解決問題，從而保障設(shè)備的安全、平穩(wěn)工作。

3.3 無線通信連接

智能化管理中，網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)為關(guān)鍵組成部分，可以借助智能手段開展無線通信，提升傳輸通信資源的質(zhì)量，提高管理目標(biāo)的準(zhǔn)確性和運(yùn)營管理的水平。針對設(shè)備監(jiān)控環(huán)節(jié)過多的現(xiàn)狀，為了進(jìn)一步提高效率和服務(wù)質(zhì)量，需要結(jié)合有線通信與無線通信，并綜合考慮設(shè)備現(xiàn)場使用條件，選取最優(yōu)化的方法，如采用串口數(shù)據(jù)通信，或建立串口監(jiān)控執(zhí)行緒，或啟動、轉(zhuǎn)發(fā)串口消息，或采用短主線程處理消息，或取消串口監(jiān)控執(zhí)行緒，以實(shí)現(xiàn)整個通信過程。經(jīng)實(shí)踐證明，采用無線通信技術(shù)可以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和傳輸速率，實(shí)際應(yīng)用也更加簡單。

3.4 強(qiáng)化操作控制

應(yīng)用智能化技術(shù)可以進(jìn)行電器智能化管理，并進(jìn)行故障記錄與監(jiān)控。以往的人工作業(yè)方式下，數(shù)據(jù)管理可能存在偏差，如受電焊機(jī)精度限制，工作人員作業(yè)發(fā)生錯誤后可能影響電鍍廢水質(zhì)量。引入智能化技術(shù)后，可利用計算機(jī)掃描記錄作業(yè)人員步驟數(shù)，將信息錄入計算機(jī)內(nèi)，然后發(fā)送參數(shù)值設(shè)備，系統(tǒng)自動進(jìn)行電鍍操作，并可通過計算機(jī)適時調(diào)整參數(shù)，從而避免工作發(fā)生失誤，極大地提高生產(chǎn)效率。

另外，可通過強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理技術(shù)對計算機(jī)進(jìn)行編程、安裝機(jī)器人臂模擬工作人員操作等，極大地提升了電氣自動化控制的能力。對于智能化控制的大型、復(fù)雜的工業(yè)系統(tǒng)，引入智能化技術(shù)可提高生產(chǎn)安全性，并優(yōu)化操作系統(tǒng)。

3.5 優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計

電氣自動化控制過程相當(dāng)復(fù)雜，在電磁場和電路設(shè)計中，工作人員要具備大量的經(jīng)驗和堅實(shí)的專業(yè)知識，方能保證系統(tǒng)平穩(wěn)工作。在信息化發(fā)展背景下，以往的產(chǎn)品技術(shù)逐漸被智能化技術(shù)取代，借助專家網(wǎng)絡(luò)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊推理技術(shù)改善設(shè)計和制造品質(zhì)，可對產(chǎn)品進(jìn)行智能化管理，需根據(jù)產(chǎn)品功能和系統(tǒng)特性進(jìn)一步完善智能產(chǎn)品。

4 電氣自動化控制中智能化技術(shù)的優(yōu)化策略

4.1 擴(kuò)展應(yīng)用領(lǐng)域

智能化技術(shù)優(yōu)點(diǎn)較多，雖然其在電氣自動化控制領(lǐng)域成績斐然，但也有其局限性。主要是技術(shù)尚未全部普及，技術(shù)應(yīng)用仍處在探索初期，再加上技術(shù)應(yīng)用取決于計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，部分關(guān)鍵技術(shù)亟待進(jìn)一步完善。因此，既要拓寬智能化技術(shù)的使用范疇，又要注重完善設(shè)備管理機(jī)制，除在資料分析、存儲等過程應(yīng)用，為設(shè)備管理累積經(jīng)驗外，還可整合PLC技術(shù)，進(jìn)一步增強(qiáng)設(shè)備控制系統(tǒng)的性能。

4.2 培養(yǎng)專業(yè)人才

電氣自動化控制中的智能化技術(shù)正在實(shí)踐階段，對高級人員的需要量仍然很大，在生產(chǎn)實(shí)踐中面臨高級技能人員不足的問題。特別是在技術(shù)快速發(fā)展的大背景下，對智能化技術(shù)專業(yè)人才提出了更高需求。有關(guān)的行政管理機(jī)關(guān)、研究院校和企事業(yè)單位都應(yīng)制定有關(guān)優(yōu)惠政策，以培養(yǎng)更多的高級智能人員。企業(yè)與研究院?？衫蒙鐣劳茝V智能化技術(shù)優(yōu)勢，增加對智能化技術(shù)的資金投入；政府部門需要制定政策，建設(shè)先進(jìn)智能化技術(shù)人才隊伍，為技術(shù)應(yīng)用夯實(shí)基礎(chǔ)。

5 結(jié)束語

綜上，智能化技術(shù)具備靈敏度強(qiáng)、準(zhǔn)確度高的優(yōu)點(diǎn)，在電氣自動化控制中得到合理運(yùn)用，不但可以自動排除故障，還可以優(yōu)化設(shè)備的工作環(huán)境，使智能化工作取得了很大突破與發(fā)展。有關(guān)人員必須明確智能化技術(shù)的重要意義，并將其運(yùn)用于信息采集管理、電氣設(shè)備故障診斷、電力自動管理等方面，為電力領(lǐng)域的發(fā)展開辟嶄新局面。