智能化背景下研究人工智能在電氣自動控制中的運用

朱 燕，張英光

（炎黃職業技術學院，江蘇 淮安 223001）

隨著第三次科學技術革命的不斷推進，產品技術的更新換代速度從原來的幾年一批已漸漸過渡到了現在的十幾個月可能就需要完成一次更新的情況。傳統的電氣自動控制技術已經不能夠跟上當前科學技術的變更速度[1]。電氣自動化控制技術為了達到滿足工業建設的發展的標準，近些年來大家都在尋找電氣自動控制技術新的應用方式。人工智能技術作為近些年來的逐漸發展的新技術，普遍認為具有非常廣的應用前景和潛力。人們通過將人工智能技術與電氣自動控制技術相互結合，成功的推動了電氣自動控制技術的進一步發展，不僅僅極大減少了生產建設對人和物質的需求,提高了生產和制造的效率，也提高了電氣自動控制的準確性讓制動控制技術更加高效和智能。

1 人工智能技術與電氣自動控制概述

人工智能（Artificial Intelligence），簡稱AI。人工智能是計算機學科的一個分支，它希望能夠探究人類智能的實質，并企圖制造遇到問題能夠像人一樣思考并像人一樣做出反應的機器，進而幫助人類處理各種復雜的問題。人工智能技術以計算機科學為核心，研究設計自然和人文等各個學科的理論技術。它主要研究包括機器人怎么運動及如何實現的問題、如何快速有效的進行語言及圖像的識別、專家系統等。人工智能技術于二十世紀五十年代被提出，一經提出就得到科學界的極大關注。二十世紀七十年代以來被稱為世界三大尖端技術之一（空間技術、能源技術、人工智能），進入新世紀科學家們依然推崇它是與基因工程和納米科學并列的三大尖端科學技術之一[2]。通過最近幾十年的快速發展，人工智能技術已不在是一個單純的概念，它已經在很多領域實現了成功的應用，理論和技術日益成熟。人工智能技術在未來的科技發展過程中將成為推進我國生產力和科學技術發展的強力引擎。

電氣自動控制涉及的領域非常的廣泛，研究的內容也五花八門。電氣自動控制是研究和電氣工程系統運行有關的規律和特點、探索如何實現對系統各個部分自動的控制、優化進行設備設計所需的電力電子技術以及通過計算機程序實現精確控制的技術。上個世紀的電氣自動化控制由于剛剛起步，多多少少存在一些這樣或者那樣的問題。隨著科研工作者不斷的攻堅克難，電氣自動控制技術部分缺陷得到了修補及改進，但還是有一些問題始終困擾著人們無法解決。通過將人工智能技術與電氣自動控制相結合，不僅僅可以解決那些尚存在的問題，也能進一步擴展電氣自動控制技術的應用范圍，讓電氣自動控制技術再向前邁進一步。例如：在進行工業生產過程中，有一些活動對于人體具有較大的危害，運用人工智能領域的相應技術能夠減少工業生產對人體的傷害，最大程度的達到生產與生活之間的平衡。電氣自動控制接合人工智能能夠將人從不必要的勞動中解放出來，實現計算機智能化；解放出來的人可以將精力投入到其人工智能目前還不能涉及的工作中，這樣能夠最大限度的發揮人和人工智能的作用，極大的提高工作的效率[3]。

2 人工智能技術在電氣自動化控制中應用的優勢

人工智能技術依靠編寫好的計算機程序執行操作，對計算機進行有效控制。運用人工智能技術能夠進一步實現電氣自動化控制，優化生產和流動的過程，進一步推進電氣自動化的發展進程。與傳統的人工控制相比，運用人工智能技術具有以下的幾個顯著優點。

2.1 減少生產和制造的成本

傳統的電氣自動控制在電氣設備的制造優化、電氣控制的操作執行、故障的診斷等各個環節都需要人的參與。并不是每一個參與電氣控制的人都具有專家般的經驗，在生產的過程中難免因為錯誤操作造成資源的浪費。運用人工智能技術大家首先察覺到的就是能夠在一定程度上將人從電氣控制的各個環節中解放出來，利用計算機和機器人來代替人來進行危險的體力勞動。利用神經網絡展開機器的自主學習，像人一樣自己收集和采集數據，并且利用專家系統可以利用最先進專家的經驗處理數據，提高了效率，所以降低了生產制造的成本。

2.2 穩定性好

傳統的電氣自動控制系統對操作人員具有很高的依賴性，系統運行的效果很大程度上取決于操作人員的經驗和知識水平。電力系統的故障也有很多是因為操作人員的錯誤操作造成的。而人工智能技術通過計算機程序執行操作，不會因為外界環境的變化和其他各種原因發生變動。人工智能系統能夠完成實時的數據監測和分析，且能夠根據專家系統自動的進行反饋調節，整個過程基本上免去了人的操作。依據嚴謹的計算機程序能夠免去人為因素的干擾，減少系統運行過程中存在的誤差，將操作維持在較高的水平。

2.3 適用范圍廣

傳統的電氣自動控制系統主要對系統的某一個單位進行控制，并與該單位進行信息的交互。這種控制方法能夠簡單、高效的對控制單位進行控制，但是整個系統之間缺少必要的信息交流，在其他單位發生變化后，需要迅速處理時，不能夠快速地執行相應的操作。人工智能技術能夠幫助控制系統搭建一個面向所有單位的信息傳輸網絡，對系統進行全方位的掌控。當某一個單位發生改變之后，可以快速的將變化傳輸給系統內其他單位，系統就能夠通過對比人工智能技術提供的數據，選擇當前最合理的操作，以保證系統運行的穩定性和安全性。

2.4 一致性好

人工智能技術必須通過一系列事先編寫完成的計算機算法程序為媒介才能夠發揮作用，計算機算法程序編寫完成后不進行人為的改動是不會發生變化的，在生產電器產品時只需重復的執行生產程序，因此，保證了產品的規范化和性能的一致性。另外，程序按照規范的用法編寫，在后續擴展中可以非常方便的兼容新數據和新信息，非常方便使用。總而言之，人工智能發展的潛力是巨大的，通過利用人工智能技術可以幫助實現電氣自動控制系統智能化水平的一次飛躍，提高系統的工作效率，將帶動生產技術的又一次變革。

3 人工智能在電氣自動控制中的應用方式

隨著人工智能技術的不斷發展及其在其他領域內成功案例的不斷出現，越來越多的電子自動控制科研人員開始借助人工智能在電氣自動控制領域內展開研究。通過科研人員堅持不懈的努力，已經取得了一些有目共睹的成果。人工智能在電氣自動控制領域內常用的方法主要包括計算機神經網絡、專家系統和遺傳算法等。

3.1 在電氣優化設計過程中的應用

電氣類設備的設計工作是一個及其復雜的過程，需要很多具有很長生產和制造經驗的資深工程師耗費大量的時間和物資才能夠完成。依照傳統的設計方法，就算是從事設計工作幾十年的工程師也不能說自己一定可以設計出各項性能都達到頂尖水平的產品。但在當前智能化的大背景下，眾多的資深電氣類設備設計工程師將自己經驗接合科學的設計理念編寫成軟件，利用計算機快速計算的能力，通過計算機輔助設計和CAD技術軟件為研發人員提供了數據和信息支撐，能夠非常便利的開展設計和試驗工作。計算機設計技術運用可以幫助經驗不豐富的工程師更快的走向設計工作，減少由于經驗不夠造成的物質和時間損失。

設計實際上就是一個不斷修正錯誤，在錯誤中不斷前進尋求最優解的過程。人工智能領域的遺傳算法（Genetic Algorithm）就是使用的這種思想，遺傳算法就是模擬大自然中生物計劃的規律，模擬自然選擇過程來搜素最優解的算法。將遺傳算法應用于設計和優化過程中，是非常合適的。運用人工智能技術，能幫助工程師快速的尋找當前方向下最優的設計和優化方案，進一步實現電器類設備產品質量和生產效率的提高。

3.2 在排除故障中的應用

電氣設備的故障不僅會帶來生產暫停造成成本的提高，甚至會造成重大的危險事故的發生，使人民群眾的財產和生命健康受到威脅。故障的發生原因是千差萬別，不發生故障的電氣設備也是不存在的。在電氣設備使用過程中，首要的工作是以最快的時間找到故障，并且解決問題，及時保證人民群眾的財產和生命健康安全，防止造成更大的損失。電氣設備隨著工業發展的要求，其復雜程度與日俱增。傳統的故障診斷和排除方法已經不適合今天的電氣設備。將人工智能技術應用于電氣設備自動控制的故障排查環節，可以完成對整個控制環節全方位，長時間的檢測。一旦發現有關的指數存在劇烈的不正常變化，可以立即發出警備，引導相關技術人員來進行檢修。在發出警報的同時，隔離設備，將設備停止運行。在技術人員到來后，能夠及時的給出故障存在的位置和解決該故障的方法，知道故障所在位置和解決方法能減少排除故障所需的時間，提高故障的修復效率，避免造成損失。

在電氣設備的故障診斷環節中得到很好應用的是專家系統（Expert system）,專家系統實際上頂尖專家知識和經驗的集合程序[4]。通過將專家寶貴的知識經驗編寫成程序為每個工程項目提供技術支持，能夠減少進行故障診斷和排除所需的時間，可以快速的找到問題所在，具有非常高效率。

3.3 在電氣控制中的應用

電氣控制在電氣自動控制系統中是非常重要的一部分。以往的電氣控制由人進行操作，操作的人員在進行操作時需要非常小心，也需要能夠根據經驗合理地進行操作。很多事故都是因為人在操作的過程中對于繁瑣的操作過程不夠熟練和小心、自己對于當前問題進行錯誤的判斷并按照錯誤的判斷實施了相應的操作造成的。不犯錯誤的人是不存在，只要電氣控制過程還是由人來進行全部的操作，那么事故是不可能完全不發生的。而人工智能技術則不存在上面提到的問題，人工智能通過計算機編程將操作的過程編寫成程序，計算機就會完全的按照程序來運行。不管操作過程多么繁瑣，程序都能夠準確的執行。

人工智能技術能夠很大程度的提高電氣控制的效率和準確性。與人腦記憶的易忘性和有容量性限制不同，人工智能技術依托于計算機可以無限制對數據進行采集，通過比對采集數據和當前儀器顯示的數據能夠根據專家系統提供的經驗進行當前最合適的操作，避免因為操作人員的操作不規范造成的后續問題。綜上所述，通過在電氣控制過程運用人工智能技術能夠將人從繁瑣的操作中解放出來，利用程序提高電氣自動控制的操作速度；利用專家系統能夠在進行決斷時，利用先進的專家經驗進行最有價值、最科學的決策，提高電氣控制的效率。

4 結語

電氣工程作為社會生產活動的基礎，其效率的高低對整個社會的發展都具有重要的影響。將人工智能技術運用到電氣自動控制不僅僅能夠提高其工作的質量和效率，也能讓人類寶貴的知識和經驗發揮出更大的作用。這樣做可以讓我國電力生產的技術水平再向前邁進一步，逐漸縮小我們與發達國家在電氣自動控制系統方面的差距。當然，人工智能技術應用于電氣自動控制系統還處于起步階段，還是存在一些問題，需要不斷地通過實踐來改進和優化這些問題。相信在未來，人工智能技術將在電氣自動控制系統中發揮舉足輕重的作用。