電氣自動(dòng)化控制領(lǐng)域中人工智能技術(shù)的應(yīng)用研究

摘要：經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長為電氣自動(dòng)化帶來了新的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的手動(dòng)控制模式已不足以應(yīng)對現(xiàn)代社會(huì)的復(fù)雜需求。引進(jìn)人工智能技術(shù)成為電氣自動(dòng)化發(fā)展的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，它的加入使得生產(chǎn)流程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，極大地釋放了人力資源，顯著提升了工作效率?；诖?，本文介紹了人工智能技術(shù)，闡述了電氣自動(dòng)化控制領(lǐng)域中人工智能技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，分析了電氣自動(dòng)化控制領(lǐng)域中人工智能技術(shù)的應(yīng)用策略，以供相關(guān)從業(yè)人員和研究者參考。

關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化；人工智能技術(shù)；具體應(yīng)用

一、引言

信息化時(shí)代的到來，促進(jìn)了人工智能技術(shù)的蓬勃發(fā)展。目前，人工智能技術(shù)已成為現(xiàn)代社會(huì)進(jìn)步的催化劑，同時(shí)也是推進(jìn)現(xiàn)代工業(yè)革新的關(guān)鍵力量。在中國，盡管人工智能技術(shù)仍處于萌芽階段，但其在日常生活和生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)展現(xiàn)出巨大的潛力和價(jià)值。特別是其在電氣自動(dòng)化控制領(lǐng)域中的融合使用，已顯著提升了控制系統(tǒng)的智能化水平。因此，現(xiàn)代社會(huì)應(yīng)當(dāng)重視人工智能技術(shù)的深度應(yīng)用，借此加速推動(dòng)社會(huì)和工業(yè)的進(jìn)步?；谶@一背景，深入解析“電氣自動(dòng)化控制與人工智能技術(shù)融合應(yīng)用”這一主題，具有不可忽視的現(xiàn)實(shí)價(jià)值。

二、人工智能技術(shù)

人工智能技術(shù)是指研究人類智能并在此基礎(chǔ)上模仿、擴(kuò)展和增強(qiáng)這些智能特征的方法和手段。作為一門跨學(xué)科領(lǐng)域的新興科學(xué)，人工智能技術(shù)旨在揭示人類智能的核心原理，并通過模擬這些原理來制造智能化機(jī)器。它的研究范疇廣泛，覆蓋了人類、機(jī)械設(shè)備、專家系統(tǒng)以及語言和圖像處理系統(tǒng)等多個(gè)方面。人工智能不僅融合了數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科的知識，也吸收了哲學(xué)、心理學(xué)、倫理學(xué)等領(lǐng)域的思想。人工智能技術(shù)致力于全方位地模仿人腦功能，以實(shí)現(xiàn)類似人腦指令下的行為響應(yīng)，目的是在電氣自動(dòng)化操作中推進(jìn)人性化、規(guī)范化和智能化，致力于實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器的無縫協(xié)作。人工智能技術(shù)最顯著的優(yōu)勢在于，它能夠替代人類執(zhí)行復(fù)雜的腦力工作，如高效地搜集和識別信息，并對這些信息進(jìn)行深入分析和處理。得益于這些優(yōu)點(diǎn)，原本需要人腦進(jìn)行的繁復(fù)思維任務(wù)越來越多地交由計(jì)算機(jī)的智能算法來完成。這一轉(zhuǎn)變不僅提高了生產(chǎn)、流通、交易和分配等過程的效率和質(zhì)量，還推進(jìn)了生產(chǎn)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化，顯著降低了人力資源的成本投入。因此，人工智能技術(shù)不僅能夠促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級，還有提高生產(chǎn)力的水平以及企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)、管理的自動(dòng)化程度。

三、電氣自動(dòng)化控制領(lǐng)域中人工智能技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

（一）智能優(yōu)化控制

傳統(tǒng)的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)通常依賴于固定的控制策略，導(dǎo)致其調(diào)節(jié)能力受限，面對復(fù)雜系統(tǒng)或變動(dòng)的工作環(huán)境時(shí)的適應(yīng)性較弱。然而，通過融合人工智能技術(shù)，特別是機(jī)器學(xué)習(xí)與深度學(xué)習(xí)算法，電氣控制系統(tǒng)得以利用海量數(shù)據(jù)進(jìn)行自我學(xué)習(xí)和自我優(yōu)化。以數(shù)據(jù)中心用電系統(tǒng)為例，人工智能算法的應(yīng)用可以極大提升系統(tǒng)的效率和可靠性。具體來說，在日常設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控中，智能算法可以連續(xù)收集數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測能耗和性能指標(biāo)，快速定位故障點(diǎn)，確保主要設(shè)備和備用設(shè)備之間可以無縫切換，從而避免系統(tǒng)中斷。此外，智能系統(tǒng)能自動(dòng)發(fā)送工單、生成運(yùn)營報(bào)告，并利用歷史故障數(shù)據(jù)支持智能決策分析，從而提升數(shù)據(jù)中心的整體能效和可靠性。在工業(yè)生產(chǎn)的場景下，AI驅(qū)動(dòng)的控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控生產(chǎn)流程，預(yù)測并預(yù)防設(shè)備故障，必要時(shí)自動(dòng)優(yōu)化生產(chǎn)流程，進(jìn)而提升生產(chǎn)效率與產(chǎn)品品質(zhì)[1]。

（二）人機(jī)交互與協(xié)作

人工智能的進(jìn)步極大地增強(qiáng)了人機(jī)交互技術(shù)。在電氣自動(dòng)化控制領(lǐng)域，AI不只是提升了系統(tǒng)的智能水平，還優(yōu)化了人機(jī)界面，讓操作者能更直觀和方便地與系統(tǒng)互動(dòng)。借助自然語言處理技術(shù)，操作人員可以通過語音指令操控電氣設(shè)備，這既提高了操控的安全性，也提升了工作效率。同時(shí)，具備機(jī)器視覺能力的智能機(jī)器人能與人類員工協(xié)作，執(zhí)行更加精細(xì)和復(fù)雜的任務(wù)，比如在高風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境中進(jìn)行設(shè)備的檢修與維護(hù)。

四、電氣自動(dòng)化控制領(lǐng)域中人工智能技術(shù)的具體應(yīng)用

（一）電氣控制中的應(yīng)用

電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展不斷邁向更高層次的智能化，其中人工智能技術(shù)已經(jīng)成為提升系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素。在操作過程中，復(fù)雜的步驟往往增加了出錯(cuò)的可能性。人工智能在電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制以及專家系統(tǒng)控制等方面。模糊控制技術(shù)的引入，特別是在直流和交流傳動(dòng)的自動(dòng)化應(yīng)用中，大大促進(jìn)了控制系統(tǒng)的精確性和靈活性。在模糊控制的類型中，Sugeno和Mamdani模型是兩個(gè)主要的分支，其中Mamdani模型常用于調(diào)速控制，而Sugeno模型則是其一個(gè)特例，適用于特定情況，如表1所示。通過人工智能技術(shù)的集成，可以對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行改良，實(shí)現(xiàn)對電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)程操控，這樣不僅可以實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)狀態(tài)，還能有效記錄所有的關(guān)鍵操作和系統(tǒng)數(shù)據(jù)。人工智能技術(shù)也擴(kuò)展到了電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控領(lǐng)域，它能夠利用電子視頻技術(shù)觀察控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，持續(xù)確保設(shè)備的性能和質(zhì)量。這種技術(shù)的應(yīng)用不僅減輕了物質(zhì)資源和人工的需求，而且顯著提升了電氣自動(dòng)化控制項(xiàng)目的安全性。在電力系統(tǒng)中，專家系統(tǒng)作為一個(gè)關(guān)鍵部分，負(fù)責(zé)識別和處理系統(tǒng)中的主要異常情況。這一系統(tǒng)基于深厚的理論知識和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)構(gòu)建。專家控制系統(tǒng)采用條件觸發(fā)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序，即基于“如果-那么”規(guī)則，一旦檢測到設(shè)備運(yùn)行條件與預(yù)定的控制條件相匹配，相應(yīng)的操作便會(huì)自動(dòng)執(zhí)行。為了保持系統(tǒng)的效率和準(zhǔn)確性，相關(guān)條件需要定期更新和優(yōu)化[2]。

（二）電氣設(shè)備中的應(yīng)用

工程實(shí)踐不斷證明，高效且穩(wěn)定的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行依賴于深厚的專業(yè)知識和強(qiáng)大的技術(shù)支持。因此，相關(guān)工作人員面臨著提升專業(yè)技能的挑戰(zhàn)，同時(shí)，簡化和優(yōu)化電氣自動(dòng)化控制程序也成了當(dāng)前備受關(guān)注的熱點(diǎn)。人工智能技術(shù)在電氣設(shè)備設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用極大提高了工作效率，減少了從業(yè)人員的工作負(fù)擔(dān)。電氣設(shè)備設(shè)計(jì)是一項(xiàng)綜合性工程，它融合了電機(jī)、電路、磁場、變壓器和電力電子技術(shù)等多領(lǐng)域的知識與技術(shù)。科技的不斷進(jìn)步以及人們對服務(wù)水平不斷增長的期待和需求，使得優(yōu)化數(shù)據(jù)中心電氣系統(tǒng)的運(yùn)維與控制成為必然趨勢。在這一過程中，人工智能的應(yīng)用不僅提升了工程師的專業(yè)技能，而且推動(dòng)了系統(tǒng)自動(dòng)化的質(zhì)的飛躍。例如，人工智能系統(tǒng)可以智能地提取關(guān)鍵運(yùn)維數(shù)據(jù)，供工程師學(xué)習(xí)和分析，從而拓展他們的專業(yè)知識。同時(shí)，工程師在實(shí)際操作中對人工智能系統(tǒng)的訓(xùn)練和反饋，使得這些系統(tǒng)在專業(yè)電氣領(lǐng)域得到了進(jìn)一步的完善和升級。這種雙向增強(qiáng)機(jī)制不僅提高了數(shù)據(jù)中心電氣系統(tǒng)的效率和可靠性，也為工程師個(gè)人的專業(yè)成長創(chuàng)造了機(jī)會(huì)。傳統(tǒng)的電氣設(shè)備設(shè)計(jì)往往依賴于設(shè)計(jì)師的經(jīng)驗(yàn)積累，這種方法在一定程度上限制了創(chuàng)新的可能性，并可能導(dǎo)致資源的低效利用?，F(xiàn)如今，人工智能技術(shù)的引入顯著改變了這一格局。它不僅輔助設(shè)計(jì)師處理復(fù)雜的計(jì)算問題，還能進(jìn)行獨(dú)立的模擬演練，大幅減輕了設(shè)計(jì)師的負(fù)擔(dān)，同時(shí)確保了數(shù)據(jù)計(jì)算的精確性和時(shí)效性，增強(qiáng)了電氣設(shè)備的性能精準(zhǔn)度。

在電氣設(shè)備的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，由于設(shè)備種類繁多且涉及程序復(fù)雜，給人工操作帶來極大的挑戰(zhàn)。設(shè)備操作的精確性是保證電氣設(shè)備整體運(yùn)行質(zhì)量的關(guān)鍵。參數(shù)控制的失誤或不當(dāng)操作有時(shí)會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)線出現(xiàn)故障，從而干擾正常的生產(chǎn)工作流程。為了優(yōu)化電氣設(shè)備的操作管理，人工智能技術(shù)的應(yīng)用至關(guān)重要。通過簡化系統(tǒng)操作程序并采用遙控技術(shù)，可以有效減少設(shè)備操作管理的人工干預(yù)，從而構(gòu)建智能化的控制系統(tǒng)。舉例來說，可以基于電氣設(shè)備的運(yùn)行條件和特性來開發(fā)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，這樣的系統(tǒng)能夠根據(jù)設(shè)備參數(shù)和生產(chǎn)需求的實(shí)時(shí)變化，智能地調(diào)整設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。將人工智能集成到日常操作中，不僅能夠提高電氣系統(tǒng)的操作效率，還能增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性[3]。

（三）故障診斷中的應(yīng)用

電氣設(shè)備故障的難以預(yù)測性和非線性特征給自動(dòng)化控制系統(tǒng)的故障診斷帶來了顯著挑戰(zhàn)。在傳統(tǒng)的高低壓配電設(shè)備以及數(shù)據(jù)中心機(jī)房終端的始端箱、PDU設(shè)備的故障診斷中，通常會(huì)采用視覺檢查、手動(dòng)測試、熱成像、電氣參數(shù)檢測、聲音診斷以及化驗(yàn)分析等方法。雖然這些傳統(tǒng)方法在很多情況下都是有效的，但它們往往耗時(shí)，而且效率低下。為了減少故障造成的損失，對這些傳統(tǒng)診斷方法進(jìn)行改良勢在必行。將人工智能技術(shù)應(yīng)用于電氣設(shè)備的事故和故障診斷，是行之有效的改良措施。人工智能技術(shù)不僅能提高診斷的準(zhǔn)確性，還能顯著加快排除故障的速度，表2所示為人工智能（AI）故障診斷系統(tǒng)的操作流程圖。三種主要的AI技術(shù)——模糊邏輯、專家系統(tǒng)以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)——各有其特點(diǎn)，能夠針對電氣設(shè)備的復(fù)雜故障提供有效的診斷方案。模糊邏輯通過模擬人類思維的不確定性和近似性，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)故障診斷知識的精確性限制。而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以其強(qiáng)大的學(xué)習(xí)能力，能從數(shù)據(jù)中識別出復(fù)雜的模式和關(guān)聯(lián)。將模糊邏輯與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，可以形成一種強(qiáng)大的診斷工具，既能處理知識的模糊性，又能利用學(xué)習(xí)能力進(jìn)行全面的故障分析，從而顯著提升診斷的精確度。在電氣設(shè)備的控制過程中，特別是直流及交流傳動(dòng)中，模糊控制技術(shù)已得到成功應(yīng)用。在直流傳動(dòng)控制中，模糊邏輯通常采用Mamdani和Sugeno兩種模型：Mamdani模型因其直觀易懂的方式，常用于調(diào)速控制領(lǐng)域；而Sugeno模型則在某些特定場景下，提供了高效的替代方案。對于交流傳動(dòng)系統(tǒng)，模糊控制器的應(yīng)用往往能夠替代傳統(tǒng)調(diào)速控制器，以實(shí)現(xiàn)更加靈活和精確的控制效果。

（四）日常操作中的應(yīng)用

在傳統(tǒng)電氣行業(yè)中，精確性和嚴(yán)謹(jǐn)性是運(yùn)營的基礎(chǔ)。操作步驟的復(fù)雜性往往導(dǎo)致高風(fēng)險(xiǎn)和潛在的故障，從而可能引致巨大的經(jīng)濟(jì)損失甚至影響社會(huì)穩(wěn)定。因此，簡化操作流程以提高效率成為該行業(yè)面臨的主要挑戰(zhàn)之一。人工智能技術(shù)的發(fā)展為這一問題提供了創(chuàng)新的解決方案。AI技術(shù)能夠簡化日常操作流程，提升操作界面的直觀性，使得原本復(fù)雜的電氣系統(tǒng)也能實(shí)現(xiàn)便捷的管理和操作。遠(yuǎn)程控制功能的引入進(jìn)一步增強(qiáng)了電氣系統(tǒng)的可操作性，支持遠(yuǎn)距離監(jiān)控和調(diào)節(jié)系統(tǒng)，確保了運(yùn)維的連續(xù)性和靈活性。人工智能還可優(yōu)化數(shù)據(jù)管理，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵信息的即時(shí)存儲(chǔ)和檢索，極大地提高了數(shù)據(jù)處理的效率。自動(dòng)化報(bào)告生成功能則進(jìn)一步節(jié)省了寶貴的時(shí)間，允許工作人員更多地專注于策略層面的決策，而非繁瑣的文檔處理工作[4]。

五、結(jié)束語

數(shù)字化時(shí)代背景下，將人工智能技術(shù)融入電氣自動(dòng)化控制領(lǐng)域，對于提高控制系統(tǒng)的精確度和技術(shù)水平尤為關(guān)鍵。通過評估人工智能在提高電氣自動(dòng)化控制性能中的強(qiáng)大潛力，并對現(xiàn)有操作流程中存在的問題進(jìn)行深入分析，人工智能的應(yīng)用可圍繞操作簡化、智能故障檢測和控制過程自動(dòng)化等多個(gè)維度展開。這些策略的實(shí)施有助于促成一個(gè)優(yōu)化的作業(yè)環(huán)境，有力支持電氣生產(chǎn)的連續(xù)性和穩(wěn)定性，確保關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的持續(xù)、穩(wěn)定、安全運(yùn)行。

作者單位：葛麗霞 福建省數(shù)字福建云計(jì)算運(yùn)營有限公司

參考文獻(xiàn)

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[2]顧視江.電氣自動(dòng)化控制中人工智能技術(shù)的應(yīng)用[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2022，12（11）：165-167.

[3]劉芬，陽天海.人工智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制領(lǐng)域的實(shí)踐應(yīng)用[J].光源與照明，2022，（05）：243-245.

[4]張晨欣.電氣自動(dòng)化控制中人工智能技術(shù)的應(yīng)用[J].中阿科技論壇（中英文），2021，（01）：113-115.