人工智能技術(shù)在電器自動化控制中的應(yīng)用

葉 寧

閩江師范高等?？茖W(xué)校，福建 福州 350001

0 引言

人工智能技術(shù)在智能家電系統(tǒng)及智能化生產(chǎn)管理設(shè)備中的成熟應(yīng)用，可以提升電器系統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)及智能化制造管理水平。隨著人工智能技術(shù)研究成果的大量涌現(xiàn)，其技術(shù)成果在中國智能電器技術(shù)與生產(chǎn)自動化等相關(guān)電器行業(yè)得到廣泛開發(fā)與應(yīng)用，對于進(jìn)一步推動中國現(xiàn)代化智能家電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到積極的作用，并產(chǎn)生重大影響[1]。利用人工智能技術(shù)設(shè)計(jì)家電智能化控制系統(tǒng)，不僅能合理地提高家電的智能化能力，提升其在復(fù)雜使用過程中的使用效率，而且相關(guān)研究成果也能為中國智能自動化及家電工業(yè)智能化領(lǐng)域制定科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃和國家經(jīng)濟(jì)中長期規(guī)劃提供更加科學(xué)合理、切實(shí)可行的創(chuàng)新技術(shù)研發(fā)方向和資金保障。今后，在我國家電的智能化、自動化控制的發(fā)展進(jìn)程中，人工智能技術(shù)的應(yīng)用是國家必須重視并不斷探索的一個(gè)重大技術(shù)課題[2]。

1 人工智能技術(shù)概述

人工智能技術(shù)是計(jì)算機(jī)和仿生學(xué)結(jié)合的產(chǎn)物，通過高科技手段可以使計(jì)算機(jī)進(jìn)行智能化的選擇，并產(chǎn)生和人一樣的思維和判斷[3]。在人工智能技術(shù)的歷史演進(jìn)中，通過采用人工智能高度仿真地模仿人腦的思維過程得到各種先進(jìn)應(yīng)用技術(shù)。應(yīng)用人工智能技術(shù)能夠高度仿真地模擬人的日常意識活動，相關(guān)研究成果可以用于各行業(yè)，并取得了良好的應(yīng)用效果[4]。

1.1 研究方向

人工智能技術(shù)是采用人工智能計(jì)算機(jī)的新型智能技術(shù)，技術(shù)內(nèi)容其主要涉及計(jì)算機(jī)人工智能、現(xiàn)代人工智能計(jì)算機(jī)等重要的計(jì)算基礎(chǔ)學(xué)科知識[5]。未來，計(jì)算機(jī)人工智能的主要研究方向主要集中在如何對與人類活動相關(guān)的大量知識信息進(jìn)行有效收集、存儲，以及如何在功能任務(wù)下實(shí)現(xiàn)自然語言的加工整理、分析及判斷等智能數(shù)值模擬過程。

1.2 應(yīng)用特征

與當(dāng)今國內(nèi)市場的其他智能技術(shù)相比，人工智能技術(shù)的應(yīng)用具有顯著的多學(xué)科特征[6]。在用于工業(yè)智能電器及其自動化控制時(shí)，人工智能技術(shù)的應(yīng)用效果突出，利用人工智能技術(shù)為工業(yè)電器產(chǎn)品開發(fā)的機(jī)器人能夠輕松地實(shí)現(xiàn)對多種人類行為的智能模擬，如技術(shù)性和復(fù)雜性較強(qiáng)的操作活動的智能模擬，達(dá)到較好的智能化人機(jī)綜合控制效果[7]。

2 人工智能技術(shù)在電器自動化控制中的作用

2.1 進(jìn)行智能化管理

人工智能技術(shù)在我國相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域中得到成功應(yīng)用。把人工智能技術(shù)用于電器領(lǐng)域中的電器及其自動化系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)等，可以充分發(fā)揮其智能化管理優(yōu)勢，減少實(shí)際使用過程中的操作及人員需求，提高生產(chǎn)現(xiàn)場工作的自動化程度及工作效率[8]。同時(shí)，人工智能技術(shù)可以為我國電器設(shè)備的自動化智能控制等的應(yīng)用和開發(fā)提供穩(wěn)定的技術(shù)支持，帶來經(jīng)濟(jì)效益，有顯著的應(yīng)用及推廣價(jià)值。

2.2 提供多樣化的應(yīng)用功能

應(yīng)用人工智能技術(shù)，可以在我國電器自動化控制領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)智能化控制系統(tǒng)的大規(guī)模集成及應(yīng)用，滿足各類用戶的需求；可以為智能化電器產(chǎn)品及自動化系統(tǒng)提供多樣化的應(yīng)用功能；可以充分地模擬人腦的活動，在各類工業(yè)電器及其自動化控制場景中滿足特定應(yīng)用功能的需求。

2.3 提高效率

在電器自動化控制中應(yīng)用人工智能技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)電器的自動化控制，有利于提高數(shù)據(jù)信息資料的采集和分析效率；同時(shí)，可以進(jìn)一步提高自動化控制效率，實(shí)現(xiàn)工作量的實(shí)時(shí)自動化計(jì)算與模擬。應(yīng)用人工智能技術(shù)能夠減少在相關(guān)輔助設(shè)備的生產(chǎn)研發(fā)流程與工藝制造環(huán)節(jié)中投入的設(shè)備和人工成本，大幅提升產(chǎn)品的生產(chǎn)與工作效率。

2.4 提升經(jīng)濟(jì)效益

應(yīng)用人工智能技術(shù)可以在遠(yuǎn)程智能電器生產(chǎn)線、自動化控制設(shè)備及控制監(jiān)測裝置中獲得有效應(yīng)用。利用人工智能技術(shù)，可以維護(hù)遠(yuǎn)程智能化電器生產(chǎn)線、自動化控制設(shè)備及控制監(jiān)測裝置運(yùn)行中需要維護(hù)的大量的復(fù)雜工作系統(tǒng)，并快速轉(zhuǎn)換各種運(yùn)行工作系統(tǒng)的狀況信息和大規(guī)模智能模擬與計(jì)算得到的數(shù)據(jù)，從而逐步實(shí)現(xiàn)企業(yè)的現(xiàn)代化，讓企業(yè)成為優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能的生產(chǎn)企業(yè)，提升系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行管理及企業(yè)自動化技術(shù)管理的綜合經(jīng)濟(jì)效益。

3 人工智能技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 模糊控制技術(shù)

模糊控制技術(shù)是當(dāng)代人工智能技術(shù)中一項(xiàng)十分重要的技術(shù)，是完全建立在模糊技術(shù)集合理論基礎(chǔ)上的智能處理新技術(shù)。目前，模糊控制技術(shù)取得了良好實(shí)際的應(yīng)用效果，尤其是在計(jì)算機(jī)技術(shù)日新月異的發(fā)展形勢下，模糊控制技術(shù)對復(fù)雜電器設(shè)備的綜合適應(yīng)性越來越強(qiáng)，專家模糊控制人工智能技術(shù)開始出現(xiàn)，其能夠通過自我感知學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)更好的智能化控制效果。

目前，模糊控制技術(shù)軟件能在微型計(jì)算機(jī)硬件上直接編程操作，大大降低了計(jì)算機(jī)操作、編程的難度，提高了系統(tǒng)操作、編程的效率。例如，模糊控制技術(shù)可用于自適應(yīng)調(diào)節(jié)（見圖1），計(jì)算機(jī)在現(xiàn)場應(yīng)用場景中能夠更好地遠(yuǎn)程控制電器設(shè)備

圖1 基于模糊控制技術(shù)的自適應(yīng)調(diào)節(jié)示意圖

3.2 專家控制技術(shù)

應(yīng)用專家控制技術(shù)能夠更好地進(jìn)行智能化決策，并且能夠顯著提高智能化決策的邏輯科學(xué)性與方法合理性，能夠快速實(shí)現(xiàn)類似于人腦決策的智能處理效果。專家控制技術(shù)能夠在實(shí)際應(yīng)用中自動進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，如果出現(xiàn)過類似的問題，可以自主解決。例如，專家控制技術(shù)可用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)智能化農(nóng)業(yè)管理（見圖 2）。

圖2 智能農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)整體功能架構(gòu)圖

3.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)

在人工智能技術(shù)中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)是核心技術(shù)，其通過對大腦每個(gè)神經(jīng)回路的仿真模擬，可以實(shí)現(xiàn)自動化和智能控制（見圖3）。

圖3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的功能十分強(qiáng)大，能夠提供提高計(jì)算機(jī)能力與機(jī)器自學(xué)能力等多種應(yīng)用功能，并且在工程應(yīng)用實(shí)踐中能夠及時(shí)對實(shí)際問題信息進(jìn)行智能分析和識別，從而實(shí)現(xiàn)對智能電器設(shè)備狀態(tài)的準(zhǔn)確的遠(yuǎn)程智能控制。

4 人工智能技術(shù)在電器自動化控制中的具體應(yīng)用

4.1 在電器產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

電器產(chǎn)品設(shè)計(jì)涉及電機(jī)控制技術(shù)、機(jī)械電路、電子技術(shù)等電子專業(yè)基礎(chǔ)理論知識，在傳統(tǒng)的工業(yè)電器產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，為了確保設(shè)計(jì)質(zhì)量，需要增加相關(guān)設(shè)計(jì)人員的理論知識和經(jīng)驗(yàn)儲備，提升其綜合技術(shù)能力。

合理應(yīng)用人工智能技術(shù)，能夠提高對資源的綜合利用率，降低由人為因素導(dǎo)致的成本增加等問題的出現(xiàn)概率。應(yīng)用人工智能技術(shù)，通過科學(xué)的技術(shù)規(guī)劃、設(shè)計(jì)分析與實(shí)際操作，可以實(shí)現(xiàn)電器產(chǎn)品的設(shè)計(jì)優(yōu)化，避免因設(shè)計(jì)人員能力不足或缺乏實(shí)際經(jīng)驗(yàn)等導(dǎo)致的較大規(guī)模的研發(fā)資源浪費(fèi)，以及研究成本巨大、投入浪費(fèi)等重大問題。

4.2 在電器控制中的應(yīng)用

分析近年的企業(yè)電器自動化智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)的經(jīng)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用人工智能技術(shù)開發(fā)的電器自動化控制系統(tǒng)是提升電器設(shè)備工作效率的有效途徑。自動化控制系統(tǒng)能夠?yàn)楦黝愲娖鞯倪\(yùn)行及使用的總體安全性、穩(wěn)定性等提供安全保障，也能夠提高各種電器產(chǎn)品及系統(tǒng)的總體生產(chǎn)效率和質(zhì)量，從而促進(jìn)電氣控制的智能化發(fā)展。

4.3 在電器設(shè)備故障診斷中的應(yīng)用

電器設(shè)備產(chǎn)品在實(shí)際的生產(chǎn)、運(yùn)行或維修過程中可能發(fā)生各種小故障。一般情況下，電器設(shè)備產(chǎn)品會在小故障發(fā)生的前幾天出現(xiàn)一些故障征兆。因此，在管理養(yǎng)護(hù)的過程中，要注意定期監(jiān)測全系統(tǒng)和各個(gè)設(shè)備的細(xì)節(jié)狀況，保證在維護(hù)管理的過程中突發(fā)新的故障現(xiàn)象時(shí)能夠進(jìn)行科學(xué)合理的檢測和控制，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的故障動態(tài)監(jiān)測及控制工作的效率，保證各電器設(shè)備能夠合理高效地工作。

在傳統(tǒng)工業(yè)電器設(shè)備檢修診斷工作中合理科學(xué)地應(yīng)用人工智能技術(shù)，能夠準(zhǔn)確、快速地對發(fā)生的故障位置展開定位，明確故障范圍。這樣一來，系統(tǒng)也能直接對設(shè)備的故障發(fā)生點(diǎn)展開快速、有效的故障診斷，從而大幅提高故障現(xiàn)場的檢修效率，提高維修質(zhì)量。

5 結(jié)束語

在各種電器自動化裝置及其控制中，人工智能技術(shù)的應(yīng)用一直都是反映當(dāng)今科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要體現(xiàn)。在我國現(xiàn)代電器裝備及其智能自動化控制系統(tǒng)中充分推廣、應(yīng)用人工智能技術(shù)，有助于提高工業(yè)電器系統(tǒng)的智能化和自動化水平，提升能效水平與自動化作業(yè)質(zhì)量。

因此，要全面分析、了解電器自動化控制中人工智能技術(shù)的各種特征與各類關(guān)鍵應(yīng)用功能。通過應(yīng)用電器人工智能技術(shù)與集成平臺系統(tǒng)，能夠真正實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新，降低制造業(yè)設(shè)備的人工成本，促進(jìn)國內(nèi)電器行業(yè)制造信息化進(jìn)程的可持續(xù)與協(xié)調(diào)穩(wěn)定發(fā)展。