人工智能技術(shù)在電氣自動化控制中的應(yīng)用

摘要：為穩(wěn)步提升電氣自動化控制的靈敏性、精準(zhǔn)性與高效性，確?？刂颇K擁有足夠的響應(yīng)能力以及滿足不同技術(shù)場景下的使用需求，文章以人工智能技術(shù)為切入點(diǎn)，通過優(yōu)化組合技術(shù)資源，解構(gòu)并重建技術(shù)流程，持續(xù)推動電氣自動化控制能力的提升，旨在構(gòu)建完備的電氣自動化控制機(jī)制。

關(guān)鍵詞：人工智能；電氣自動化；控制體系；構(gòu)建思路；應(yīng)用策略

中圖法分類號：TP181 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

１ 引言

人工智能技術(shù)通過對人腦機(jī)能的模擬、延伸以及拓展，持續(xù)強(qiáng)化有關(guān)技術(shù)模組對環(huán)境的感知能力，以提升控制效能?；谌斯ぶ悄芗夹g(shù)的定位，越來越多的技術(shù)團(tuán)隊(duì)在電氣自動化控制體系構(gòu)建環(huán)節(jié)嘗試進(jìn)行技術(shù)體系的調(diào)整，旨在定向提升電氣自動化控制系統(tǒng)的靈敏度，扎實(shí)推進(jìn)現(xiàn)有自動化控制體系健全完善。

２ 概述細(xì)致分析人工智能技術(shù)的內(nèi)涵與技術(shù)優(yōu)勢，引導(dǎo)技術(shù)團(tuán)隊(duì)形成正確觀念認(rèn)知，準(zhǔn)確把握關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，為后續(xù)技術(shù)體系布局與高效應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

２．１ 人工智能技術(shù)的基本原理

作為計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，人工智能技術(shù)嘗試借助計(jì)算機(jī)技術(shù)、心理學(xué)理論、哲學(xué)原理，模擬、延伸以及拓展人的智能，實(shí)現(xiàn)對人腦的有效模擬，提升智能機(jī)器信息篩選、鑒別、處置、應(yīng)用能力［１］ 。人工智能技術(shù)體系日益完善，形成涵蓋機(jī)器人、語言識別、圖像識別、專家系統(tǒng)等多元化技術(shù)模塊，依托有關(guān)技術(shù)科學(xué)聯(lián)動，實(shí)現(xiàn)知識表示、知識獲取、語言理解、自動程序設(shè)計(jì)等功能，提升智能機(jī)器對復(fù)雜信息的閱讀與應(yīng)用能力。近年來，相關(guān)部門、科研機(jī)構(gòu)以及相關(guān)企業(yè)投入大量資源，進(jìn)行產(chǎn)業(yè)布局，強(qiáng)調(diào)以人工智能技術(shù)發(fā)展為契機(jī)，帶動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)以及現(xiàn)有技術(shù)體系轉(zhuǎn)型升級，借助技術(shù)賦能，重塑產(chǎn)業(yè)形態(tài)，提升綜合國力。根據(jù)中國互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會公布的數(shù)據(jù)，２０２０ 年，國內(nèi)人工智能產(chǎn)業(yè)規(guī)模高達(dá)３ ０３１ 億元人民幣，同比增長１５％，增速高于世界平均水平。北京、上海、廣州等地區(qū)積極將人工智能技術(shù)引入自動化控制系統(tǒng)中，旨在借助人工智能技術(shù)強(qiáng)大的信息處理能力、學(xué)習(xí)能力，完成自動化控制體系的有效布局，綜合實(shí)現(xiàn)提升控制精準(zhǔn)度以及降低控制成本等目標(biāo)，助推現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)模式升級。

２．２ 人工智能技術(shù)的優(yōu)勢

在電氣自動化控制中，應(yīng)用人工智能技術(shù)能夠最大程度地減少控制誤差，降低運(yùn)行成本。人工智能技術(shù)能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的集約化處理，在短時(shí)間內(nèi)，快速篩選、鑒別有效信息，完成數(shù)據(jù)檢測，生成系列控制指令，驅(qū)動控制器，快速完成相關(guān)動作，調(diào)整運(yùn)動狀態(tài)，從而科學(xué)排除人工誤操作所帶來的影響，降低誤差發(fā)生概率，使得電氣設(shè)備具備快速抗干擾能力，提升總體環(huán)境適應(yīng)能力，保障各類機(jī)械設(shè)備平穩(wěn)高效運(yùn)轉(zhuǎn)。

人工智能技術(shù)加速推進(jìn)了電氣自動化控制的集約化進(jìn)程，技術(shù)團(tuán)隊(duì)通過對專家模塊等技術(shù)單元合理布局，在控制系統(tǒng)內(nèi)部搭建閉環(huán)式平臺，突出智能機(jī)械作用，減少對人工的依賴［２］ 。從長遠(yuǎn)來看，人工智能技術(shù)可以合理降低電氣自動化控制的人力成本，控制費(fèi)用支出規(guī)模，更好地滿足現(xiàn)階段工業(yè)發(fā)展需求?；谌斯ぶ悄芗夹g(shù)帶來的技術(shù)優(yōu)勢，技術(shù)團(tuán)隊(duì)在電氣自動化控制體系布局過程中，應(yīng)當(dāng)設(shè)定總體技術(shù)目標(biāo)，形成完整技術(shù)規(guī)劃，采取有效技術(shù)舉措，完善技術(shù)流程，健全技術(shù)架構(gòu)，推動人工智能技術(shù)的合理應(yīng)用。

３ 人工智能技術(shù)在電氣自動化控制中的應(yīng)用思路

針對人工智能技術(shù)在電氣自動化控制中的應(yīng)用，要求技術(shù)團(tuán)隊(duì)切實(shí)發(fā)揮主觀能動性，在遵循技術(shù)規(guī)律前提下，錨定電氣自動化控制總體目標(biāo)，結(jié)合人工智能技術(shù)的特點(diǎn)，漸次推進(jìn)技術(shù)應(yīng)用。

技術(shù)團(tuán)隊(duì)在應(yīng)用人工智能技術(shù)的過程中，要注重技術(shù)的總體性與重點(diǎn)性，實(shí)現(xiàn)全局性規(guī)劃與局部細(xì)節(jié)性的全面兼顧，推動人工智能技術(shù)與電氣自動化控制有效融合。技術(shù)人員要率先調(diào)整技術(shù)思路，準(zhǔn)確把握人工智能技術(shù)基本原理、主要構(gòu)成、實(shí)踐優(yōu)勢，立足電氣自動化控制整體定位，細(xì)致分析人工智能技術(shù)應(yīng)用相關(guān)場景，確定其在電氣自動化控制中的應(yīng)用方式，實(shí)現(xiàn)技術(shù)需求與技術(shù)能力的有效對接［３］ 。例如，針對電氣自動化控制系統(tǒng)故障率高、機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)效率低等問題，技術(shù)團(tuán)隊(duì)可以充分利用人工智能技術(shù)，設(shè)置專家模塊，完成故障錄波，借助故障波形捕捉、開關(guān)量變量獲取以及順序記錄等方式，快速準(zhǔn)確判定故障發(fā)生位置、故障類型，并立足已有技術(shù)條件，進(jìn)行一定程度地故障自我排除，最大程度地保證電氣自動化設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性與連續(xù)性。除了進(jìn)行故障診斷外，技術(shù)團(tuán)隊(duì)還應(yīng)當(dāng)遵循有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，豐富技術(shù)應(yīng)用場景，將人工智能技術(shù)與電氣設(shè)備操控、電氣設(shè)備設(shè)計(jì)、電氣設(shè)備控制、電氣網(wǎng)絡(luò)搭建等有機(jī)結(jié)合起來，有計(jì)劃地實(shí)現(xiàn)電氣自動化控制能力的提升與控制體系的完善。

４ 人工智能技術(shù)在電氣自動化控制中的應(yīng)用策略

人工智能技術(shù)在電氣自動化控制的應(yīng)用，涉及多個(gè)領(lǐng)域，涵蓋多項(xiàng)內(nèi)容，為保障實(shí)際應(yīng)用效果，技術(shù)團(tuán)隊(duì)要遵循科學(xué)性、實(shí)用性原則，采取有效舉措，改進(jìn)創(chuàng)新應(yīng)用方案，劃定應(yīng)用路徑，構(gòu)建穩(wěn)定、高效的技術(shù)體系。

４．１ 人工智能技術(shù)在電氣設(shè)備操控中的應(yīng)用

在現(xiàn)有電氣自動化控制體系下，電氣設(shè)備操控主要依靠人工來實(shí)現(xiàn)，其往往受到人為因素影響，出現(xiàn)操控誤差較大、操作靈敏度較低等問題，使得電氣設(shè)備難以全面發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢。人工智能技術(shù)在電氣設(shè)備操控中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了電氣設(shè)備參數(shù)的科學(xué)獲取，以及生成操作指令，驅(qū)動電氣設(shè)備及時(shí)調(diào)整運(yùn)行狀態(tài)，在保證電氣設(shè)備操控能力的前提下，減少人為誤差，為電氣設(shè)備安全、高效、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)提供技術(shù)支撐［４］ 。例如，在某電子產(chǎn)品生產(chǎn)加工中，考慮到焊接點(diǎn)數(shù)量較多，為確保焊接質(zhì)量，避免出現(xiàn)斷焊、漏焊、錯(cuò)焊等問題，技術(shù)團(tuán)隊(duì)在電氣自動化控制布局中布設(shè)機(jī)器人生產(chǎn)線，合理利用點(diǎn)焊機(jī)器人、弧焊機(jī)器人、激光焊接機(jī)器人，以保障焊接質(zhì)量。在使用焊接機(jī)器人的過程中，技術(shù)團(tuán)隊(duì)要合理布局，充分應(yīng)用現(xiàn)有機(jī)器人技術(shù)，對焊接電流、電壓、速度等展開靈活調(diào)控，同時(shí)基于焊接技術(shù)要求，對擺動功能、坡口填充功能進(jìn)行完善，以保障焊接質(zhì)量，提升焊接水平。為滿足焊接質(zhì)量要求，焊接機(jī)器人內(nèi)部需要設(shè)置焊接異常功能檢測模塊，通過檢測模塊實(shí)時(shí)獲取焊接狀況，實(shí)現(xiàn)對潛在質(zhì)量問題的科學(xué)處置。其中，技術(shù)團(tuán)隊(duì)可以增設(shè)焊接傳感器，在傳感器支持下，完成焊接起止點(diǎn)檢測、焊接縫追蹤，使焊接機(jī)器人能夠被靈活控制。

在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊支持下，根據(jù)焊接方案，掃描焊接點(diǎn)位置，調(diào)控機(jī)器人進(jìn)行不間斷焊接，持續(xù)降低人工參與度，提升焊接自動化水平，以及焊接質(zhì)量與焊接效率，科學(xué)應(yīng)對斷焊、漏焊等問題。

４．２ 人工智能技術(shù)在電氣設(shè)備設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

電氣自動化控制體系涉及電機(jī)、電路、電子技術(shù)等，為保障技術(shù)應(yīng)用效果，在整個(gè)技術(shù)體系改造、升級環(huán)節(jié)，技術(shù)團(tuán)隊(duì)可以充分利用人工智能技術(shù)的固有優(yōu)勢，對電氣設(shè)計(jì)方案進(jìn)行整合優(yōu)化，以最大程度地提升電氣設(shè)備設(shè)計(jì)水平，為后續(xù)提升控制效能、控制水平創(chuàng)造條件。技術(shù)團(tuán)隊(duì)使用人工智能技術(shù)對電機(jī)、電路、電子技術(shù)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行全真模擬，進(jìn)行必要的設(shè)計(jì)演算，全面論證電氣設(shè)計(jì)方案的可行性與有效性，通過對電氣設(shè)計(jì)方案的分析梳理，科學(xué)論證方案設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)疏漏，短時(shí)間內(nèi)完成信息數(shù)據(jù)反饋，由設(shè)計(jì)人員根據(jù)信息提示修訂完善電氣設(shè)計(jì)方案，在降低電氣設(shè)備設(shè)計(jì)總體難度的同時(shí)，減少設(shè)計(jì)人員工作量，確保電氣設(shè)計(jì)扎實(shí)推進(jìn)，充分滿足現(xiàn)階段電氣設(shè)備使用需求［５］ 。

４．３ 人工智能技術(shù)在電氣設(shè)備控制中的應(yīng)用

人工智能技術(shù)在電氣設(shè)備控制中的應(yīng)用，要求技術(shù)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行全方位技術(shù)考量，兼顧磁場、電力等要素，做好電氣設(shè)備控制架構(gòu)的布局，形成完整的技術(shù)框架，確保設(shè)備平穩(wěn)健康運(yùn)轉(zhuǎn)。在實(shí)際技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)，技術(shù)人員在堅(jiān)持科學(xué)性、實(shí)用性原則框架下，認(rèn)真分析梳理電氣設(shè)備運(yùn)行狀況以及使用場景，根據(jù)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況，設(shè)定電氣控制主要目標(biāo)、基本任務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)模塊、模糊控制模塊等技術(shù)單元合理布局，形成電氣設(shè)備狀態(tài)識別、狀態(tài)控制指令生成、狀態(tài)異常處置的綜合性、集約性技術(shù)體系［６］ 。例如，在模糊控制模塊的支持下，電氣設(shè)備可以更加精準(zhǔn)的識別復(fù)雜場景，并自動生成針對性指令，靈活調(diào)節(jié)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，確保設(shè)備正常有序運(yùn)轉(zhuǎn)。考慮到最終控制效果，技術(shù)團(tuán)隊(duì)要靈活調(diào)整技術(shù)參數(shù)，優(yōu)化技術(shù)模型，持續(xù)提升電氣設(shè)備控制效能。

４．４ 人工智能技術(shù)在電氣設(shè)備網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

人工智能技術(shù)對于電氣設(shè)備網(wǎng)絡(luò)有著較強(qiáng)的控制能力，借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，技術(shù)團(tuán)隊(duì)可以迅速完成信號處理、信息鑒別，有效消除干擾因素影響，保證網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力。例如，現(xiàn)階段多數(shù)電氣設(shè)備網(wǎng)絡(luò)采取并行結(jié)構(gòu)，目的是保證線路的穩(wěn)定性與連續(xù)性，但無形之中也提高了電氣設(shè)備網(wǎng)絡(luò)故障排查的時(shí)間成本，技術(shù)人員往往需要耗費(fèi)大量時(shí)間、精力進(jìn)行故障處置。人工智能技術(shù)則有效彌補(bǔ)了上述技術(shù)不足，借助非線性函數(shù)等數(shù)學(xué)模型，快速計(jì)算相關(guān)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)中，以動態(tài)控制法調(diào)整相關(guān)數(shù)據(jù)，完成對電氣設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的總體管控。

４．５ 人工智能技術(shù)在電氣設(shè)備故障診斷中的應(yīng)用

人工智能技術(shù)在電氣設(shè)備故障診斷與排除中的應(yīng)用，可以提升技術(shù)應(yīng)用效能，縮短故障排除周期。

技術(shù)團(tuán)隊(duì)可以采取專家模塊，在電氣設(shè)備內(nèi)部搭建起故障診斷、預(yù)警、處置閉環(huán)機(jī)制?；诖?，技術(shù)團(tuán)隊(duì)構(gòu)建人機(jī)交互界面、知識庫、推理機(jī)、解釋器、綜合數(shù)據(jù)庫、知識獲取等相關(guān)模塊，依托完備的技術(shù)布局，確保專家系統(tǒng)模塊可以更好地服務(wù)于電氣設(shè)備故障檢測、預(yù)警等有關(guān)任務(wù)，提升故障鑒別與處置能力，實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。

５ 人工智能技術(shù)在電氣自動化控制中的技術(shù)要點(diǎn)

基于電氣自動化控制的總體定位，在人工智能技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)，技術(shù)團(tuán)隊(duì)要準(zhǔn)確把握技術(shù)要點(diǎn)，有效防范技術(shù)盲區(qū)，科學(xué)消除技術(shù)漏洞，形成最優(yōu)化的人工智能技術(shù)應(yīng)用方案。

在人工智能技術(shù)與電氣自動化控制體系融合環(huán)節(jié)，作為技術(shù)應(yīng)用的主體，技術(shù)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)當(dāng)基于語言識別、機(jī)器人、專家模塊等技術(shù)構(gòu)成，以及電氣自動化控制總體定位，采取切實(shí)可行的方法，定向完善技術(shù)流程，確保各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的最優(yōu)化應(yīng)用。具體來看，技術(shù)團(tuán)隊(duì)要根據(jù)人工智能技術(shù)構(gòu)成、原理以及應(yīng)用場景，有計(jì)劃地制定人員引進(jìn)與培訓(xùn)方案，通過組建專業(yè)人才隊(duì)伍，提升人工智能技術(shù)應(yīng)用水平，保障技術(shù)應(yīng)用質(zhì)效與技術(shù)研發(fā)能力。例如，針對電氣自動化控制需求，技術(shù)團(tuán)隊(duì)在引入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊的前提下，模擬人體神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)行為，構(gòu)建分布式信息處置模型，在數(shù)據(jù)信息之間建立網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，以持續(xù)提升信息數(shù)據(jù)處理能力。考慮到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)成，技術(shù)團(tuán)隊(duì)要綜合分析現(xiàn)有人員構(gòu)成，基于人員學(xué)歷、研發(fā)經(jīng)歷以及年齡等要素，采取定向招錄的方式，引進(jìn)高素質(zhì)技術(shù)人員，借助人才的專業(yè)素養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)多學(xué)科知識的交叉整合，推動生物原型解構(gòu)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型搭建，通過神經(jīng)元、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有效構(gòu)建概念模型、知識模型、物化模型以及數(shù)學(xué)模型，聯(lián)合應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法，在提升數(shù)據(jù)信息處理能力的前提下，凸顯神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)特性，提升神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)能力。

隨著人工智能技術(shù)快速發(fā)展，技術(shù)迭代能力不斷提升，為確保電氣自動化控制的科學(xué)布局，推動技術(shù)升級，增強(qiáng)技術(shù)應(yīng)用，技術(shù)團(tuán)隊(duì)要遵循技術(shù)規(guī)律，基于人工智能技術(shù)發(fā)展趨勢，結(jié)合電氣自動化控制實(shí)際定位，合理調(diào)配技術(shù)要素，提前進(jìn)行技術(shù)布局，實(shí)現(xiàn)電氣自動化控制技術(shù)穩(wěn)步升級，實(shí)現(xiàn)短期應(yīng)用效果與長期合理布局有效銜接。以模糊控制系統(tǒng)為例，作為人工智能技術(shù)模式下成熟、完備的控制模式，其響應(yīng)速度快，自適應(yīng)能力較強(qiáng)，可以充分滿足新時(shí)期電氣自動化控制技術(shù)要求?；诩夹g(shù)構(gòu)成與基本特性，在模糊控制技術(shù)布局環(huán)節(jié)，技術(shù)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)當(dāng)準(zhǔn)確把握技術(shù)發(fā)展趨勢，合理進(jìn)行技術(shù)布局，在保證短期控制效能的前提下，完成長期技術(shù)布局，保障模糊控制具備實(shí)用屬性。其中，技術(shù)團(tuán)隊(duì)也要準(zhǔn)確把握技術(shù)特性，將模糊控制與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制與遺傳算法等技術(shù)進(jìn)行有效結(jié)合，搭建起全新的模糊控制平臺，以更好地提升控制效能，保持控制系統(tǒng)的領(lǐng)先性。

６ 結(jié)束語

人工智能技術(shù)在電氣自動化控制中的應(yīng)用，對于控制靈敏度、精準(zhǔn)度有著顯著提升作用。本文在梳理人工智能技術(shù)基本原理與實(shí)踐價(jià)值的前提下，統(tǒng)籌各類因素，厘清技術(shù)應(yīng)用基本思路以及技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)，調(diào)整技術(shù)應(yīng)用方法，逐步形成完整高效的人工智能技術(shù)應(yīng)用體系，實(shí)現(xiàn)電氣自動化控制能力的升級。

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作者簡介：和乾（１９８１—），本科，講師，研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)與教育。