電氣自動化控制中人工智能技術(shù)應(yīng)用探究

萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司 孟凡祿

計算機(jī)人工智能技術(shù)的運用是現(xiàn)代科技社會發(fā)展中必不可少的技術(shù)，有助于促進(jìn)科技的進(jìn)步，從而為我國的現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展提供了技術(shù)性的支持。在電氣工程單位中，電氣自動化系統(tǒng)中運用人工智能技術(shù)實現(xiàn)了電氣自動化控制，提高了電力生產(chǎn)的效率。人工智能技術(shù)屬于新興的科學(xué)技術(shù)，現(xiàn)實運用價值十分廣。人工智能技術(shù)的運用可以促進(jìn)現(xiàn)代行業(yè)的發(fā)展，其運用使得機(jī)械設(shè)備的運行和控制更加自動化和智能化。電力企業(yè)有必要對人工智能技術(shù)加以研究，從而全面推動電氣系統(tǒng)自動化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，使得企業(yè)進(jìn)一步得到發(fā)展。

1 人工智能技術(shù)的概念

人工智能技術(shù)是伴隨我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展而出現(xiàn)的一種新型技術(shù)，牽涉到很多方面的內(nèi)容，如自然科學(xué)、社會科學(xué)等，其所涉及的知識面非常廣泛。人工智能技術(shù)想要持續(xù)不斷的發(fā)展下去，歸根結(jié)底還是離不開計算機(jī)技術(shù)的大力支持。絕大多數(shù)的智能技術(shù)都需要通過計算機(jī)的編程才能完成，同時也需要通過計算機(jī)的編程才能夠去模仿人們在日常中的行為指令，從而來對相關(guān)事務(wù)進(jìn)判斷，可以識別幾個簡單的圖像，從整體看人工智能技術(shù)并不難，可以對簡單的指令做出反應(yīng)。

在當(dāng)前時代下，人工智能技術(shù)被廣泛應(yīng)用的是可有效識別圖像語言、處理自然語言等，且能夠進(jìn)行多方面處理。同時，人工智能技術(shù)在不斷發(fā)展和進(jìn)步中，也可以在多個領(lǐng)域中廣泛的運用，比如在電氣自動化控制中的運用。通過運用智能專家系統(tǒng)，可以在電氣自動化控制系統(tǒng)中擔(dān)當(dāng)控制中心的角色，使得電氣自動化系統(tǒng)更加智能化、自動化。人工智能在電氣自動化行業(yè)中的運用，不僅可以最大程度的提高工作效率、工作質(zhì)量，而且還從另一方面節(jié)約了大量的人力、物力的投入，在一定程度上彌補了由于人工操作方面所帶來的失誤和損失，節(jié)約了經(jīng)濟(jì)成本，進(jìn)一步提高了電氣自動控制系統(tǒng)運行效率。

2 人工智能技術(shù)的應(yīng)用特點和優(yōu)勢

2.1 人工智能的應(yīng)用優(yōu)勢

人工智能技術(shù)主要是通過函數(shù)計算器完成各個系統(tǒng)的自動處理。它有許多控制方法，但是，也具備常見函數(shù)計算器不具備的優(yōu)點。首先，它控制性能比較好，通過模糊邏輯控制器對控制器的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速的調(diào)整，從而控制能力變得更好。

其次，將復(fù)雜的使用方法變得更簡單。通過運用人工智能技術(shù)，提高了控制器的調(diào)節(jié)能力，比傳統(tǒng)控制器操作更加便捷，即使不是專業(yè)的操作人員，也同樣可以完成相應(yīng)的信息和語言設(shè)置操作。同時人工智能控制器還可以處理最新信息，極大的降低了操控的難度。

最后，一致性能較高。人工智能技術(shù)比傳統(tǒng)的控制器最大的區(qū)別在于不管輸入特定數(shù)據(jù)或者未知數(shù)據(jù)，都可以對他們進(jìn)行一致的控制，但傳統(tǒng)控制器卻只能完成一個目標(biāo)的控制。比如，在電氣產(chǎn)業(yè)中運用人工智能技術(shù),可在電氣的生產(chǎn)中智能化地管理那些較為繁瑣的數(shù)字化系統(tǒng)。通過科學(xué)的運用人工智能技術(shù)，使得電氣自動化生產(chǎn)降低了人力資源的投入量,減少了成本的投入，同時使得企業(yè)的整體經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)效率得到了普遍的提升，進(jìn)一部推進(jìn)了電氣工程自動化生產(chǎn)水平的不斷發(fā)展[1]。

2.2 人工智能技術(shù)的特點

人工智能技術(shù)的運用特點主要有兩點：第一，可靠性較高。在研發(fā)人工智能技術(shù)時，需要設(shè)置智能電氣數(shù)字系統(tǒng)，提高電氣控制的準(zhǔn)確度和工作效率，使整個操控程序變得簡單易操控，使得電氣自動化控制系統(tǒng)更加可靠；第二，性價比高。電氣自動化系統(tǒng)運行中，只需要對控制精度進(jìn)行詳細(xì)的計算和分析就可以適用人工智能技術(shù)，且它具備獨特的通信和信息收集能力，在電氣自動化控制和發(fā)展中是一項不可替代的技術(shù)。目前，人工智能在使用時所投入的成本并不是很多，完全可以控制應(yīng)用過程中的效果和運作成本，這樣既給電力企業(yè)減少了一定的成本，同時還提供了生產(chǎn)效率，相比傳統(tǒng)系統(tǒng)更加具有性價比。

2.3 人工智能技術(shù)的運用現(xiàn)狀

這些年來，人工智能受到了各行業(yè)的青睞，也被越來越多的科研高校及單位所運用。對人工智能技術(shù)在電氣自動化系統(tǒng)中的運用開展了不同層次的研究。眼下在很多電氣設(shè)備的設(shè)計、故障的診斷和設(shè)備系統(tǒng)管控方面的監(jiān)控和預(yù)警中人工智能運用比較多。

首先，考慮到電氣自動化設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計方面比較繁瑣，且涉及的內(nèi)容比較多，這就要求設(shè)計人員最好具備豐富的相關(guān)設(shè)計經(jīng)驗；其次，人工智能技術(shù)通過模糊邏輯和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢來很準(zhǔn)確的診斷事故及故障，從而起到了很好的預(yù)警監(jiān)督作用；最后，人工智能技術(shù)也可以通過其特有的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制和專家系統(tǒng)來控制電氣設(shè)備，起到有效控制設(shè)備的效果，比如模糊控制系統(tǒng)中的AI 控制就是比較普遍的控制系統(tǒng)之一。

3 人工智能技術(shù)在電氣自動化控制中的具體應(yīng)用

3.1 應(yīng)用于電氣設(shè)備設(shè)計中

在電氣設(shè)備的設(shè)計中，通過采用人工智能技術(shù)，會比傳統(tǒng)技術(shù)設(shè)計出來的效果要更好。在設(shè)計過程中，需要運用到的知識點有電路、電氣等多方面的知識，所以說設(shè)計師還是要綜合考慮各方面之后再進(jìn)行設(shè)計。那么如果使用傳統(tǒng)的老技工進(jìn)行設(shè)計的話，他們僅憑自己的經(jīng)驗設(shè)計，有些則是采用實驗方法來設(shè)計，這些設(shè)計方案都難以達(dá)到理想的設(shè)計效果。

而人工智能技術(shù)運用的設(shè)計方案，要優(yōu)化產(chǎn)品的研發(fā)和設(shè)計、成品的出售等多個環(huán)節(jié)，在企業(yè)的人力物資、財力資源進(jìn)行合理配置，在一定程度上設(shè)計時間和研發(fā)的周期相對來說減少了，使得設(shè)計質(zhì)量更高了。在對設(shè)計方案進(jìn)行改進(jìn)中，主要有遺傳算法，而該方法的運算過程中主要的運算對象就是決策變量的編碼，而搜索信息則是適應(yīng)度，從而會自動的取得搜索空間并進(jìn)行優(yōu)化指導(dǎo)，這樣使得電氣設(shè)備在設(shè)計的方案以及流程方面會更加合理，促進(jìn)電氣自動化的不斷發(fā)展。

3.2 應(yīng)用于遠(yuǎn)程控制中

在遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)中，由于人工控制系統(tǒng)受到時空的局限影響，是不能實現(xiàn)系統(tǒng)全天候監(jiān)控模式。在采用人工控制系統(tǒng)時，對面如此大的電氣系統(tǒng)一時之間可能會無法顧及周全，所以，在設(shè)計電氣自動化系統(tǒng)時，設(shè)計者要對各方面所帶來的影響因素要綜合考慮。而人工智能技術(shù)的運用，卻可以彌補傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中的不足之處。采用現(xiàn)代人工智能手段進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，從而有效節(jié)省了生產(chǎn)時間和資金的投入。

運用計算機(jī)人工智能遠(yuǎn)程控制技術(shù)，可以全面監(jiān)控系統(tǒng)的運行情況，從而使得電氣自動化系統(tǒng)更加穩(wěn)定的運行。更重要的是，在遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)其本身的可靠性就很高，可以及時的預(yù)警那些故障的發(fā)生點，使得電氣系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控操作，提高控制準(zhǔn)確度。隨著人工智能技術(shù)的不斷提升，在當(dāng)前大數(shù)據(jù)背景下，各領(lǐng)域在生產(chǎn)管理中所需要的信息量也會增加，而人工智能遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)可以代替人工控制系統(tǒng)，處理信息數(shù)據(jù)時快速、準(zhǔn)確，并且通過計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行合理管控。在計算機(jī)的信息技術(shù)方面，主要還是通過固定程序來處理信息數(shù)據(jù)的，將人工智能技術(shù)有機(jī)結(jié)合在一起，可以實現(xiàn)電氣自動化系統(tǒng)能夠得到有效管理[2]。

3.3 應(yīng)用于故障與事故的診斷

在電氣設(shè)備的自動化生產(chǎn)過程中，會不可避免的出現(xiàn)各種原因、類型的故障問題，如果不能及時地進(jìn)行維修以及對故障的正確判斷，那么就會對生產(chǎn)帶來影響，甚至?xí)p失企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益。

當(dāng)電氣自動化系統(tǒng)出現(xiàn)故障與事故時，使用傳統(tǒng)的故障診斷方法，其步驟較為繁瑣，結(jié)果的準(zhǔn)確性也不是很高。當(dāng)電氣設(shè)備中的變壓器出現(xiàn)問題時，很多檢修人員一般診斷的方法就是將變壓器中的油箱里取小部分的油、將其分解，然后再提取里面的氣體，并通過化學(xué)方法來分析試驗結(jié)果，根據(jù)實驗結(jié)果來判斷故障類型。使用該方法不僅耗時也消耗精力，故障診斷效率低。有時候，在診斷的過程中也會出現(xiàn)因為故障原因分析錯誤，給企業(yè)的經(jīng)濟(jì)帶來巨大的損失。

而人工智能技術(shù)的應(yīng)用，比如像神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)等，屬于人工智能技術(shù)中的比較重要的系統(tǒng)，幾個系統(tǒng)相互配合，可以很大程度上避免出現(xiàn)傳統(tǒng)診斷方法中存在的不足，而且有助于提升診斷效率和準(zhǔn)確性，并減少了人工成本。

3.4 應(yīng)用于電氣設(shè)備管理

通過對人工智能技術(shù)在電氣工程當(dāng)中的管理應(yīng)用,將大大提升電氣工程設(shè)備在運行中的自動化管理效率。其具體表現(xiàn)如下。

第一，通過人工智能化技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用,工作人員可以高效地了解電氣設(shè)備在運用過程中出現(xiàn)的問題和情況,及時發(fā)現(xiàn)問題、及時進(jìn)行處理，從而提高了電氣設(shè)備的管控更加高效。在實際的管理中,工作人員通過人工智能技術(shù)只需照著設(shè)備工作的狀態(tài)以及設(shè)備系統(tǒng)發(fā)出的數(shù)據(jù)信息就可以診斷出現(xiàn)設(shè)備運行是否是正常的。通過運用這種技術(shù)，減少了一定的操作流程和步驟，減少了人為的操作時間，提高了設(shè)備的安全運行管理效率,從而可以科學(xué)優(yōu)化系統(tǒng)內(nèi)部的資源,保證電氣管理系統(tǒng)更加安全穩(wěn)定高效化的運作。

第二，在進(jìn)行電氣設(shè)備管理系統(tǒng)進(jìn)行操作時,人工智能技術(shù)可以在不同的管理工作環(huán)節(jié)中對不同系統(tǒng)問題進(jìn)行有效合理的調(diào)整,并及時的反映到系統(tǒng)內(nèi)部所存在的異常工作狀況中,同時迅速發(fā)出報警信號，提示相關(guān)人員對其進(jìn)行維修處理。

3.5 應(yīng)用于電氣控制過程

在電氣自動化控制方面，人工智能技術(shù)的應(yīng)用相對比較集中，以專家系統(tǒng)、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制為主。

模糊控制。以模糊推理、模糊語言變量等為基本原理，以專家經(jīng)驗的身份參與模糊控制。從其思想出發(fā)，即以受控目標(biāo)的模糊數(shù)學(xué)為依據(jù)，利用該模糊控制器從而達(dá)到電力控制的目的。基于模糊邏輯的推理法則，建立了基于模糊邏輯的數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上，利用微機(jī)控制技術(shù)，建立了一個帶有回路的閉環(huán)式數(shù)字控制器。

專家控制。是基于專家體系的原理，將其與控制技術(shù)相結(jié)合，是一種基于專家經(jīng)驗?zāi)７碌闹悄芗夹g(shù)。因此，將該技術(shù)用于電力系統(tǒng)的控制中，其最突出的特征在于其具有高度的柔性和能夠自由選擇的控制速率。自適應(yīng)能力強(qiáng)，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)裝置的各種工作條件。它能有效地改善電力系統(tǒng)的工作性能，保證裝置的使用安全性。

網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)控制。其基本理論是建立在對大腦神經(jīng)元的行為進(jìn)行仿真的基礎(chǔ)上，根據(jù)近似原則建立的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。目前，網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)已得到了較多的研究，其技術(shù)日趨完善，并已被越來越多地用于電力系統(tǒng)的控制中，并取得了很好的效果。

通過對模糊控制實例的詳細(xì)說明，說明了人工智能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。特別是將模糊控制運用到電力系統(tǒng)的控制中，它的功能主要是通過直流和交流驅(qū)動來完成。在直流驅(qū)動中，其主要的傳動控制是Mamdani、Sugeno，其中mamdani 是調(diào)速控制，而Sugeno 則所有不同。另外在交流傳輸系統(tǒng)中，它的智能系統(tǒng)是依靠模糊控制器來實現(xiàn)的[3]。

4 結(jié)語

為確保電氣自動化控制系統(tǒng)穩(wěn)定、安全運行，相關(guān)技術(shù)人員可在電氣自動化的控制中合理的運用人工智能技術(shù)來改善，從而保障整個電氣設(shè)備的安全運行。人工智能技術(shù)的出現(xiàn)，可以說是現(xiàn)在的社會發(fā)展中比較具有促進(jìn)性的作用，通過運用人工智能技術(shù)，有助于促進(jìn)電氣自動化在當(dāng)今時代的可持續(xù)發(fā)展，提高電氣自動化系統(tǒng)的工作效率。將人工智能技術(shù)應(yīng)用于電氣自動化控制，極大地改變了傳統(tǒng)的電氣控制模式，實現(xiàn)了跨越式發(fā)展；其次，人工智能技術(shù)提高了電氣自動化控制的效率，降低了人力和物力方面的成本投資，具有良好的現(xiàn)實意義和價值。