人工智能在電氣自動化中的應用

關澤昊

摘 要 隨著電氣技術的發展，電氣自動化在生活中起到越來越重要的作用。作為電氣自動化的前沿研究領域，人工智能是怎么應用到電氣自動化的，二者又有著怎樣的關系，在未來人工智能與電氣自動化有著怎樣的前景，這些問題都值得探討。文章從基本概念入手，對上述問題進行研究，希望可以為人工智能與電氣自動化的發展做出貢獻。

關鍵詞 人工智能；電氣自動化；應用

中圖分類號 TP3 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2019）232-0140-02

近年來，隨著科技的發展，電氣自動化發展迅速，但其發展水平還并未達到人們的預期，仍舊存在著許多問題難以解決。人工智能的出現，為這些問題的解決提供了新的思路，基于此，人工智能在電氣自動化中的應用可能將電氣自動化推向一個新的高度，電氣自動化也將結合人工智能技術，變得更加完善。

1 人工智能及電氣自動化概述

1.1 人工智能及電氣自動化概念

人工智能是一項綜合性技術，通過控制系統來模擬人的智能行為，并在一定程度上地進行延伸與拓展，進而達到代替人類進行工作的目的。其主要用于解決傳統計算機系統中花費時間成本過多、總體效率低的問題，相較于人工處理更加的快速高效[ 1 ]。當下，人工智能一方面作為基礎技術，進行著與其他產業的深度融合；另一方面，隨著人工智能在各個領域產業化商業化應用取得顯著成效，人工智能產業也成為了國家的重點扶持對象。

電氣自動化通過數字化信息技術與傳統電力工程中的運動、控制技術進行結合，目的在于提高在自動控制、信息處理、數據分析、研制開發等方面的穩定性與效率，提升傳統電力生產過程當中的技術，提高生產水平。

電氣自動化主要是將自動控制的原理和方法，自動化單元技術和集成技術在電氣工程的各類控制系統中進行應用。電氣系統對系統設計與設備要求高，操作上對人的要求高，而人工智能可以對系統及設備進行更加精確的優化，自動調整相關參數，還可以在一定程度上模擬并拓展人類的智能行為，代替一定的人類勞動，促進電氣自動化系統更加穩定、高效地運行，是電氣自動化系統設計與實際操作過程中的良好工具。

1.2 人工智能及電氣自動化現狀分析

1.2.1 人工智能技術系統

1）模式識別與智能系統。模式識別與智能系統主要依托于信息處理與模式識別的理論技術為核心，以數學方法與計算機為主要工具，并對所采集到的各種媒體信息及數據進行處理、分類與理解，并依托于此進行有某些智能特性系統的構造[ 2 ]。

2）系統仿真技術。系統仿真技術是一種智能的建模技術，根據對系統內各個元素間的性質、關系及系統目的的分析，建立具有一定邏輯及數量關系，能夠描述系統行為的仿真模型，進行測算分析，以得到各種數據，進行某些決策。

3）智能控制。智能控制是一種具有智能數據收集、數據處理功能的技術，是能夠進行智能控制決策的控制模式，一般用于解決傳統控制模式難以解決或過于復雜繁瑣的問題。

4）知識發現與機器學習。知識發現與機器學習是人工智能技術的一項重要功能，能夠自主積累知識與經驗，對所指定領域專業知識進行主動地學習，從而豐富自身數據。

1.2.2 電氣自動化存在的問題

電氣自動化控制系統存在著一些缺陷，比如有些危險環節仍需要人為進行操作，無法充分發揮自動控制的優勢。而對于系統的設計，復雜的流程仍然依賴于具有相關豐富經驗知識的設計人員，而相對簡單的系統又沒有專人去做，影響整體效率；對于現場操作而言，進行電氣自動化操作需要有過硬的專業操作技能，所用人員的工作素質應該與之相匹配，同時自動化設施的設計還應具有人性化的特點，這些都在制約著發展；同時，對于現場的檢測，事件的預警，指令的執行，數據的采集、處理、儲存等方面，并不能進行很好的相互關聯，做到數據共享，需進行進一步的優化與創新。

2 人工智能在電氣自動化的應用

2.1 系統優化

2.1.1 電氣工程中人工智能的模糊控制

通常情況下，電氣工程中的模糊控制系統有著以下幾個部分：檢測裝置、電氣設備、輸入- 輸出接口、模糊控制器。人工智能主要控制模糊控制器中參考模糊庫進行模糊推理的過程，傳統的模糊控制系統大多依靠已有的經驗，按照既定的方式進行推理，而人工智能的使用使其可以將現場情況與已有數據相結合，推導出適合當下實際問題解決的決策。由于人工智能受到外界干擾程度小，計算精度高，自動化控制能力強，便于適當調整相關參數，從而提升控制準確性、一致性，提高操作安全性及生產效率，因此該控制系統的應用可替代一般技術人員進行常規操作，大大降低人工成本。

2.1.2 電氣工程中人工智能的專家控制

電氣工程的專家控制是一個用于解決電氣問題的類似于人類大腦的程序系統，系統擁有大量的電氣知識與經驗數據，然后結合計算機技術，根據電氣領域特性進行推導與演算，模擬人類專家決策，以便解決只有人類專家才能夠解決的問題。在電氣自動化領域，該系統可以解決大多數電氣問題，而面臨突發事件，在專家不在場的情況下，其也可根據現有數據對現場進行初步判斷并做出決策。該控制系統的核心包括獲取知識、表示知識，同時還有建立知識庫、推理機制等。專家控制系統的基本功能取決于其所含有的知識與經驗數據，所擁有的知識與經驗越多，其能力自然越強。因為知識庫的構造比較單一，知識庫是存放知識的倉庫，它既應為知識獲取創造條件，又應為知識利用提供方便[ 3 ]，所以就要求其中應有圍繞電氣工程這一專業相關的知識經驗。引入人工智能技術后，可以讓專家控制系統在一定程度上實現自主學習，程序員只需要輸入原始指令，系統便會自動進行相關專業內容的學習，積累相關專業知識經驗，人工智能技術的引入能夠大大提高專家系統自我優化的效率，試想若能夠將所有專家控制系統進行數據共享，那么只要是歷史上出現過的電氣工程中的問題，在沒有專家在場的情況下，幾乎都可以做到“自己”解決，從而提升電氣工程的生產效率。

2.1.3 電氣工程中人工智能的神經網絡控制

電氣工程中的神經網絡控制一般應用于比較復雜的電氣系統控制。如果技術人員對于系統模型不甚了解，系統本身也有可能存在一定問題，就會引發漏電、設備過熱等問題，因此神經網絡控制系統既要完成對相應電氣事件與場景的識別，又要同時進行控制。在神經網絡控制系統之中，其實際上是由多個層次組織、元件而構成的，并在大規模并行連接的方式下，形成一個全新的控制網絡，從而實現對工業環節的自動化控制目的，并充分發揮人工智能的優勢。龐大的神經網絡控制系統的運行基于一個一個小的神經元，通過神經元之間的系數演化完成信息識別、接受任務等[ 4 ]。引入人工智能技術，能夠增強系統對于電氣工程所獲取的數據的處理、分析的能力，從而提高系統控制的準確性，提高電氣相關生產的效率。

2.2 操作代替

在傳統的電氣工程操作過程中，雖然對于操作人員進行了必要的保護措施，但是仍存在著許多危險環節，更有像電磁輻射這樣緩慢作用于操作人員身體，長期接觸會對操作人員造成極大的卻又不可避免的危害傳統的保護措施并不能完全保障操作人員的安全，與其思考如何改進保護措施，不如采用人工智能技術。在電氣控制工作中引入人工智能技術可以在一定程度上提高技術人員的操作精準性，從而減少操作不當現象的發生，同時也可以提高電氣系統的整體的運行效率[ 5 ]。引入智能機器人代替操作人員進行操作，將操作人員的危險系數降為零，且人工智能設備受操作現場客觀場地環境因素影響小，相較于人工操作一定程度上提升了操作的便利性與安全性。

3 結論

隨著社會的發展，人工智能技術的發展受到國家的重視，人工智能技術也得到不斷的完善，可靠度不斷提高，相較于傳統電氣自動化中的控制系統與操作流程，人工智能的引入相較于傳統過程更加高效、精確，同時節省了人力，提高了操作安全性，人工智能技術在電器自動化中的應用也充分發揮了人工智能的優勢。面對不同的情況，將人工智能以相適宜的形式應與電氣自動化相結合，將使電氣自動化得到更加的完善，從而方便電氣工程的生產，為社會發展提供保障。

參考文獻

[1]張妮，徐文尚，王文文.人工智能技術發展及應用研究綜述[J].煤礦機械，2009，30（2）：4-7.

[2]郭春之.電氣自動化在電氣工程中的實踐分析[J].住宅與房地產，2018（34）：12.

[3]王厚峰.人工智能的應用及困惑[J].信息與控制，1991，20（5）：39-45.

[4]謝欣岳.人工智能在工業自動化控制系統的應用[J].電子技術與軟件工程，2019（2）：253.

[5]王宗江.電氣工程自動化中人工智能的應用研究[J].科技風，2019（4）：80.