電氣自動化控制中人工智能技術的應用研究

彭煥

摘 要：近年來，我國科學技術飛速發展，人工智能技術的優勢凸顯出來，而自動化技術在各個領域中廣泛運用，特別是電氣工程自動化更是由于操作簡單、針對性強等優勢，在很多領域發揮重要作用。將人工智能運用到電氣自動化控制中，實現精準控制，推動電氣自動化工程健康發展。為此，本文在全面掌握人工智能概念的基礎上，對人工智能技術在電氣自動化控制中的應用優勢和要點進行了分析與探究。

關鍵詞：電氣自動化控制;人工智能技術;應用優勢

DOI：10.12249/j.issn.1005-4669.2020.25.299

隨著經濟的發展， 電氣自動化也面臨著新的挑戰。傳統的手工控制已經難以適應當前的社會環境。人工智能技術的引入促進了電氣自動化控制的創新， 對電氣自動化控制具有里程碑意義。該技術的應用使人們擺脫了復雜的生產過程， 大大提高了工作效率。目前， 人工智能技術在電氣自動化控制中的應用已成為電氣行業的一個重要轉折點。

1 人工智能的概述

2017年12月，人工智能入選“2017年度中國媒體十大流行語”。人工智能，縮寫AI，是指智械、機器智能，指由人制造出來的機器所表現出來的智能。通常人工智能是指通過普通計算機程序來呈現人類智能的技術。該詞也指出研究這樣的智能系統是否能夠實現，以及如何實現。安德里亞斯·卡普蘭（Andreas Kaplan）和邁克爾·海恩萊因（Michael Haenlein）將人工智能定義為“系統正確解釋外部數據，從這些數據中學習，并利用這些知識通過靈活適應實現特定目標和任務的能力”。人工智能的研究是高度技術性和專業的，各分支領域都是深入且各不相通的，因而涉及范圍極廣。

從1956年第一次提出人工智能的概念后，對于人工智能的研究就不斷跟進，逐漸形成一個較為完善的科學體系，涉及計算機、自動化、信息技術、仿生學、語言學、控制技術、邏輯、哲學、生物學等多個學科。將其運用到電氣自動化控制中，實現精準控制，提升電氣自動化控制質量、效率。

2 人工智能技術在電氣自動化控制中的應用優勢

人工智能技術在電氣自動化控制中的應用，具有十分明顯的優勢。電氣設備主要特點在于系統性、復雜性，因而要求電氣設備相關人員，在知識理論、實踐經驗方面都非常高。而應用人工智能技術之后，在很多方面都能夠代替人類工作，因而具有很高的應用優勢。例如，人工智能可以代替人類完成數據采集處理工作，能夠隨時收集電氣設備各項參數指標，對相關數據及時處理保存，進而大幅提高了電氣自動化的實際控制效率。在系統運行當中，人工智能技術可以實現自動化的監視和必要的報警，對電氣系統中各個設備模擬數據值實時監測，及時發現并處理異常情況。人工智能技術具有更好的操作控制功能，可以真正實現電氣設備的自動化控制。對于同期并網帶符合操作等，可以通過控制程序完成，減輕了工作人員的勞動強度，同時極大提高了控制效率，符合工業現代化發展的要求。此外，人工智能技術能夠實現故障錄波，可以對故障錄波智能化捕捉，及時發現各類故障問題，保證了電氣設備的運行效率及運行安全。

3 人工智能技術在電氣自動化控制的應用要點

1）人工智能技術在電氣設備中的應用。在電氣自動化系統中，往往涉及很多領域及學科，具有很高的復雜性。因而在電氣設備使用操作中，對于操作人員的專業知識、個人素質等都有著很高的要求。而在復雜的電氣自動化系統當中，實際操作必須要保證很強的有效性，避免由于操作不當等因素引起意外情況，發生非正常停機甚至安全事故等。而在電氣設備中應用人工智能技術，可以實現對以上問題的有效解決。人工智能技術是以計算機理論為理論核心，利用預先編寫好的相關控制程序，在計算機控制下實現智能化自動控制。人工智能技術的應用，代替了人類的工作，并且避免了人工操作中的一些缺陷和問題，使實際生產效率大大提升，人員成本投入也能夠顯著降低。對人工智能技術加以應用，極大的提升了電氣自動化設備的實際運行科學性，也優化了電氣設備的運行環境。

2）人工智能技術在電氣控制中的應用。傳統的電氣控制煩瑣，操作方式復雜多變，控制時間長，控制效率低，而且操作結果與操作人員的水平息息相關，具體操作過程中難免會出現誤操作等情況。利用人工智能技術中的人工神經網絡、模糊控制及專家系統等，可實現對電氣設備的遠程控制，操作人員可通過相關軟件即使了解電氣設備的運行狀況，精確調節設備使用中的各類運行參數，大大提升了對電氣設備的控制效果，將工作人員從煩瑣的電氣操作中解放出來，例如利用模糊控制中的Mamdani模糊系統或者TS模糊模型（一種動態系統的模糊模型辨識方法），能夠高效處理交流傳動控制相關問題，實現對設備速度的精確控制，從而提升電氣設備的工作效率。

在具體操作過程中往往需要記錄相關參數，例如電氣設備的能耗、電量等，當前主要是人工記錄，不僅工作量大而且極易出錯，但是利用人工智能技術該項問題就可以迎刃而解。其通過編寫相關算法，設計相關記錄表格及數據采集系統，可實現對數據的實時采集與即時保存。

在電氣設備運行監控方面，借助人工智能算法，對電氣設備模擬量、數字量、開關量等進行采集整理后進行智能分析，當設備的運行參數（例如速度、電流、輸出功率）等異常時，系統依托人工智能技術的分析結果可發出保護性指令，設備斷電或急停并實施報警，通過采取上述保護性或者應急性措施，實現對電氣設備的保護。

3）人工智能技術在故障診斷中的應用。電氣設備運行過程中因操作不當、零部件老化等原因，難免會出現設備故障。出現設備故障后需要準確界定故障原因、故障部位，盡快確定故障修復措施。故障發生后高效準確地分析故障是重中之重，當前故障診斷類型有三類：一是基于故障樹模型的故障診斷;二是基于案例推理故障;三是基于規則推理故障。上述三種故障推理方式并非單一使用，多是組合使用。人們借助人工智能技術，通過開發人工智能算法，結合高速數據采集以及傳感技術，陸續設計出一些故障診斷系統，能夠對故障精準定位，故障分析準確，最大程度降低維修成本與時間成本。故障診斷系統在結構上主要包括機械故障案例庫、故障診斷規則庫、故障診斷數據庫、故障推理機、知識處理、故障診斷過程解釋機、學習系統和專家系統人機界面等部分。

案例庫主要是收集海量的故障案例與相關知識;規則庫則囊括了電氣工程及其自動化領域的行規等;知識處理環節主要是對所獲取的知識、案例等進行歸類整理，提取案例特征與相關參數，便于系統的推理及檢索要求。解釋器的功能是將故障原因、類型及修理措施等以客戶能接受的方式進行翻譯輸出;推理機是故障診斷系統的核心部件，分析用戶輸入的故障信息，結合診斷規則庫得出科學結論，然后在故障案例庫中尋找相似度最高的案例。在故障診斷中，故障特征提取是第一步，也是非常關鍵的一步。故障特征提取的準確性、完整性直接影響故障診斷的準確性，因此可將人工智能技術應用于信號的提取、分析等方面，通過比對敏感特征進行特征提取。

4 結束語

綜上所述，人工智能技術已經成為當前電氣自動化發展過程中的重要技術類型，并取得了不可替代的重要作用。其在促使電氣運行自動化水平提升的同時，更是具有顯著的智能化特點。這也證明人工智能技術有著良好的控制優勢，同時其在電氣自動化控制中的應用，也使得人工智能技術得到了更好的發展，這對于我國社會科技水平的提升具有重要意義。

參考文獻

[1]郝蘭英.電氣自動化控制中人工智能技術應用探究[J].電子技術與軟件工程，2016，22（11）：166-166.

[2]田虓，范翠香，李洋，等.人工智能技術在電氣自動化專業認證中的應用[J].人工智能與機器人研究，2018，7（2）：63-67.

[3]井萌，古東明.人工智能技術在電氣自動化控制中的應用思考[J].山東工業技術，2019，28（17）：104-105.

[4]李建龍.電氣自動化控制中人工智能技術的應用研究[J].建筑工程技術與設計，2016，13（2）：719-719.