淺析人工智能在電氣自動化控制中的應(yīng)用

閆文莉

（西安科技大學(xué)高新學(xué)院，陜西 西安 710109）

在電氣自動化控制中應(yīng)用人工智能技術(shù)，能夠全面提升電氣技術(shù)工作的質(zhì)量與效率，降低安全事故的發(fā)生概率和電氣技術(shù)的綜合應(yīng)用成本，為生產(chǎn)單位創(chuàng)造更大的經(jīng)濟效益與社會效益[1]。但是，由于人工智能技術(shù)的應(yīng)用本身存在一定的門檻限制，如何合理地將人工智能技術(shù)應(yīng)用到電氣自動化控制中成為了作業(yè)人員要認真思考的問題。因此需要結(jié)合人工智能技術(shù)的優(yōu)勢性和應(yīng)用現(xiàn)狀分析，制定合理的應(yīng)用方案，以此實現(xiàn)將人工智能充分融入電氣自動化控制中。

1 人工智能技術(shù)的應(yīng)用特點與優(yōu)勢分析

1.1 應(yīng)用特點

1）適應(yīng)性強。傳統(tǒng)的電氣控制以單路控制與線性控制為主，要求工作人員按照系統(tǒng)制定的對象開展操作控制。但在實際應(yīng)用中，傳統(tǒng)電氣控制的針對性較強，工作人員只能對特定產(chǎn)品開展操作，無法控制其他同類產(chǎn)品或者是非同類產(chǎn)品的生產(chǎn)過程，因此控制效率較低。在人工智能技術(shù)的幫助下，系統(tǒng)控制可以改變單路控制的方式，采用非線性的變結(jié)構(gòu)控制方式，能夠隨著環(huán)境的不斷變化而加以調(diào)整，更好地面對諸多復(fù)雜的制造環(huán)境，針對不同產(chǎn)品加以區(qū)別。工作人員依靠人工智能的靈活控制方式，可以更快捷地完成電氣生產(chǎn)和控制工作[2]。

2）抗干擾能力較強。在電氣自動控制系統(tǒng)中，人工智能技術(shù)對除控制指令外的其他信號有較好的甄別能力，可以大幅度提升系統(tǒng)穩(wěn)定性，提升對外界干擾的抵抗能力，及時獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，對實現(xiàn)高效調(diào)節(jié)具有突出作用。針對突發(fā)干擾問題，系統(tǒng)可以實現(xiàn)自動識別與排除，為參數(shù)信息的準(zhǔn)確、快速傳輸提供保障，維持系統(tǒng)的正常運行。很少會出現(xiàn)系統(tǒng)的運行誤差，應(yīng)用前景更為廣闊[3]。

3）操作方式簡單。傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)操作對工作人員的個人能力要求較高，在生產(chǎn)和控制中，工作人員需要以電氣控制系統(tǒng)的運作記錄作為參考依據(jù)，細致地分析電氣設(shè)備的運作情況，這導(dǎo)致電氣控制系統(tǒng)的調(diào)試和修改存在較大的難度，工作人員不僅要擁有豐富的工作經(jīng)驗，還需要花費大量的時間與精力檢查過往的設(shè)備運行記錄，才能順利開展調(diào)試。在人工智能技術(shù)的幫助下，可有效轉(zhuǎn)變這種復(fù)雜的操作模式，這是因為人工智能技術(shù)的應(yīng)用可以有效地借助可視化系統(tǒng)，能夠控制電氣系統(tǒng)，技術(shù)人員也能夠分析各種具體的控制問題[4]。在調(diào)節(jié)參數(shù)中，工作人員不需要反復(fù)嘗試來完成工作目標(biāo)，只需要通過計算機來模擬操作，就可以獲取較高的精準(zhǔn)度，能夠滿足工作需要的數(shù)據(jù)。同時，人工智能技術(shù)采用的軟件均為完成協(xié)議封包的軟件，本身完整的操作UI，用戶界面更加人性化，操作邏輯更簡單，工作人員上手的難度也更低。

1.2 應(yīng)用優(yōu)勢

1）降低電氣自動化系統(tǒng)的設(shè)計難度。人工智能技術(shù)主要依賴于已經(jīng)完成協(xié)議封包的軟件進行控制指令的傳遞，這種運作模式能夠大幅度降低人員設(shè)計的難度。控制人員并不需要如傳統(tǒng)的自動化控制作業(yè)一般對各種組件的連接和信號傳遞進行模擬實驗和組件選擇，而是依靠已經(jīng)成型的軟件系統(tǒng)直接向生產(chǎn)線發(fā)送控制指令，這樣就有利于控制設(shè)計效率與準(zhǔn)確性的提升[1]。

2）大幅度提升自動化控制效率。通過人工智能技術(shù)，可以基于自動化數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)保存功能全天候采集電氣控制的運行數(shù)據(jù)，且人工智能軟件的數(shù)據(jù)采集有更強的兼容性。例如智能化系統(tǒng)中較常用的Explab和import.io，這些智能軟件對數(shù)據(jù)的兼容性較強，即使因為控制設(shè)備的硬件進行更換導(dǎo)致了數(shù)據(jù)格式的變化，Explab和import.io同樣能識別和錄入新格式的數(shù)據(jù)，提升電氣自動化控制的效率。

3）提升產(chǎn)品質(zhì)量?；谌斯ぶ悄艿碾姎饪刂?，可以進行更精確的產(chǎn)品檢測，如在電氣智能控制中加入SAS、Tableau Software、Python等大數(shù)據(jù)軟件，能全方位掃描和分析電氣控制現(xiàn)狀，最大限度地減少工作失誤，保證控制效果。

2 人工智能技術(shù)應(yīng)用存在的問題

2.1 技術(shù)應(yīng)用不足

人工智能技術(shù)應(yīng)用于電氣控制領(lǐng)域的歷史并不長，在大部分電氣控制作業(yè)中，人工智能技術(shù)只是作為輔助工作人員人為操作的工具存在，自身的優(yōu)勢沒有發(fā)揮。如數(shù)據(jù)采集和處理方面，人工智能技術(shù)只是籠統(tǒng)搜集電氣控制中產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)，最后的檔案生產(chǎn)依然是由工作人員人為完成，其對數(shù)據(jù)的甄別歸類優(yōu)勢沒有得到應(yīng)用[5]。因此，在未來的人工智能技術(shù)應(yīng)用中，要結(jié)合其技術(shù)特點，在電氣控制中正確應(yīng)用智能技術(shù)，才能保證控制效果的最佳化。

2.2 缺少相關(guān)技術(shù)人才

目前，人工智能技術(shù)依舊處于電子控制實踐的階段，還需要大量高端技術(shù)性的人才支持。但是從實際情況分析來看，在電氣自動化控制領(lǐng)域之中，非常欠缺人工智能技術(shù)響應(yīng)的高端技術(shù)人才。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，對于這一領(lǐng)域人才的需求也在持續(xù)提升。所以，人工智能技術(shù)的后續(xù)發(fā)展與完善，都需要培養(yǎng)該領(lǐng)域的人才。

3 人工智能技術(shù)在電氣自動化控制中的應(yīng)用建議

3.1 數(shù)據(jù)采集處理

為了達成電氣自動化的控制目標(biāo)，需要落實數(shù)據(jù)信息的采集與處理。通過各種有效的手段，保障數(shù)據(jù)信息采集的準(zhǔn)確性，滿足數(shù)據(jù)處理的高效率要求。傳統(tǒng)模式下的電氣自動化控制、數(shù)據(jù)信息的采集與處理都是人工操作的方式來進行，工作人員需要依靠自己的知識儲備和建模能力完成數(shù)據(jù)的采集和模型搭建工作，這對操作人員的個人素養(yǎng)提出了較高的要求。此外，基于電氣控制的運作邏輯分析，電氣自動化控制本身具有較強的時效性，在開展這一項工作過程中，準(zhǔn)確、快速地分析與采集數(shù)據(jù)信息是關(guān)鍵。人工操作的技術(shù)門檻較高，且處理效率低下，可能會出現(xiàn)完成采集和建模時，控制數(shù)據(jù)的效用已經(jīng)丟失，無法反映電氣控制情況的問題。

所以在用電控制中，工作人員可以結(jié)合用戶的用電需求，依靠人工智能技術(shù)確保電壓能夠控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，保障整個系統(tǒng)運行的安全性，延長使用壽命。為此，可以通過爬蟲技術(shù)的抓取功能收集特定的數(shù)據(jù)信息，并利用Getleft、Scraper、OutWit Hub等爬蟲軟件的數(shù)據(jù)甄別功能將部分無效數(shù)據(jù)直接剔除。以有用數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，工作人員可以有效地分析與處理數(shù)據(jù)信息，以此得到想要的工作結(jié)果[6]。在人工智能技術(shù)的支持下，系統(tǒng)還能夠模擬員工操作，提升工作效率，減少工作誤差，在滿足數(shù)據(jù)可視化分析的同時，實現(xiàn)生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟效益目標(biāo)[7]。

3.2 電氣故障排除

以往電氣設(shè)備的排查與檢測都是采用傳統(tǒng)的方法，其排查速度較慢、效率偏低，這樣就會導(dǎo)致電氣設(shè)備故障檢測需要花費大量的時間，新設(shè)備更換周期相對較長，在重要的應(yīng)用場合會造成較大的財產(chǎn)損失以及人身損失。在電氣故障排除之中引入人工智能技術(shù)，基于高度集成的智能芯片，能夠快速地進行圖像處理、頻率分析以及電路診斷，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)電氣設(shè)備更換周期的大幅度縮短[8]。

在電氣系統(tǒng)持續(xù)運行的階段，電氣設(shè)備會受到工作時間、工作環(huán)境、設(shè)備狀態(tài)的影響。一旦發(fā)生設(shè)備故障，如發(fā)電機、發(fā)動機等設(shè)備出現(xiàn)故障，不僅會對正常的工作效率產(chǎn)生影響，同時也會影響日常的生產(chǎn)生活[9]。所以，在電氣自動化控制系統(tǒng)之中應(yīng)用人工智能技術(shù)，主要是選擇利用專家系統(tǒng)、遺傳算法、計算機神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。其中，專家系統(tǒng)發(fā)揮了關(guān)鍵性的作用，人工智能可以有效控制整個電氣系統(tǒng)，從而開展長時間、全方面的檢測。在進行設(shè)備問題排查的時候，需要第一時間發(fā)出警報，并且做好設(shè)備的隔離工作，在及時解決故障的同時，盡可能減少損失。對于部分環(huán)境情況嚴(yán)峻，會對人員造成危害的、不適宜人工操作的，也可以選擇引入人工智能技術(shù)，從而替代人工完成一些必要的工作。應(yīng)用專家系統(tǒng)排查故障，具體如圖1所示。

圖1 專家系統(tǒng)排查故障示意圖

3.3 電氣自動化管理

在電氣自動化管理之中應(yīng)用人工智能技術(shù)，主要包含以下內(nèi)容：1）工作人員需結(jié)合電氣控制的基本情況，設(shè)計具有針對性的算法，如熵值計算法、模糊分析法等。依靠算法來識別控制作業(yè)中各項因素對控制效果的影響情況，并將具體的設(shè)備參數(shù)直接輸入相關(guān)的軟件之中，通過人工智能技術(shù)的快速分析與處理，產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)。人工智能技術(shù)還能夠有效地模擬運行效果，這樣就可以減少成本的投入，同時也能夠優(yōu)化設(shè)計方案，讓工作人員能夠針對其中存在的不足之處及時調(diào)整，這對電氣自動化設(shè)計準(zhǔn)確度的全面提升具有重要的意義與作用，進而達到預(yù)期的工作目標(biāo)。2）基于人工智能技術(shù)的應(yīng)用，建立中央控制智能系統(tǒng)。在現(xiàn)階段的工廠管理模式下，存在較高的人工參與度，智能化控制依舊處于初期階段。在人工智能技術(shù)的幫助下，企業(yè)就能夠?qū)崿F(xiàn)建立健全中央控制智能系統(tǒng)，在這一平臺的充分運用下，管理人員能夠掌握相應(yīng)的生產(chǎn)情況，以此來實現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的有效調(diào)整，最終發(fā)揮各種設(shè)備的功效，合理優(yōu)化生產(chǎn)安排[10]。中央控制智能系統(tǒng)也可以實現(xiàn)機器運行情況的實時收集，通過反饋以及計算分析，制定出能夠滿足生產(chǎn)現(xiàn)狀的最佳方案，這對于提升管理和運行質(zhì)量具有重要的意義。通過動態(tài)化管理目標(biāo)的實現(xiàn)，最終就能夠進一步優(yōu)化電氣控制情況，從而提高整個電氣控制工作的自動化水平[11]。

4 結(jié)語

綜上所述，在電氣自動化控制系統(tǒng)之中應(yīng)用人工智能技術(shù)，可以推動各個功能模塊的高效運行，能夠完善機械化生產(chǎn)系統(tǒng)，大幅度地降低人工生產(chǎn)作業(yè)的危險性，在降低人力資源投資的同時，也能夠滿足企業(yè)生產(chǎn)建設(shè)質(zhì)量與建設(shè)效率的實際需求。所以，作為工業(yè)制造企業(yè)，需要推動電氣自動化控制系統(tǒng)之中人工智能技術(shù)的應(yīng)用，這樣才可以推動電氣自動化控制系統(tǒng)的順利運行，同時也能夠保障其實際的安全性與質(zhì)量，最終滿足用戶的多元化需求。