人工智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制的應(yīng)用研究

德州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 黃 克

科技的發(fā)展帶動(dòng)了人工智能和電氣自動(dòng)化等領(lǐng)域的發(fā)展，電氣自動(dòng)化控制的實(shí)現(xiàn)為社會(huì)生產(chǎn)和人們生活帶來(lái)諸多便利，自動(dòng)化控制應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中能夠提高生產(chǎn)力水平。為進(jìn)一步擴(kuò)大人工智能的應(yīng)用范圍，加強(qiáng)其在電氣自動(dòng)化方面的應(yīng)用研究，本文介紹了人工智能概念及其應(yīng)用價(jià)值，并對(duì)其在電氣自動(dòng)化中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行深度分析。

在信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等發(fā)展過(guò)程中，應(yīng)用人工智能這一新技術(shù)能夠有效提升生產(chǎn)力。當(dāng)前，電氣自動(dòng)化控制在多個(gè)行業(yè)的生產(chǎn)和管理中都有廣泛應(yīng)用，提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，在電氣自動(dòng)化的控制過(guò)程中引入人工智能技術(shù)，可以為控制質(zhì)量的提升提供技術(shù)保障。因此，我們需要對(duì)電氣自動(dòng)化領(lǐng)域人工智能的具體應(yīng)用展開(kāi)深入探索。

1 人工智能相關(guān)介紹

1.1 人工智能技術(shù)的發(fā)展

人工智能是基于人類智能化相關(guān)理論發(fā)展衍生出的技術(shù)方法，其依托計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)于人類思維展開(kāi)全面分析并組織模擬活動(dòng)，從而產(chǎn)生智能化行為。在人工智能領(lǐng)域，專家系統(tǒng)能夠應(yīng)用在多個(gè)學(xué)科中，需要具備心理學(xué)、語(yǔ)言學(xué)和邏輯學(xué)等知識(shí)，該技術(shù)的實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜，可以利用智能化設(shè)備展開(kāi)相關(guān)工作。通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)，模仿人腦思維并將人類行為進(jìn)行編程，在管理過(guò)程中產(chǎn)生模仿行為。在人工智能在發(fā)展過(guò)程中，其能夠結(jié)合計(jì)算機(jī)的發(fā)展不斷優(yōu)化，對(duì)于人類活動(dòng)進(jìn)行模仿，并通過(guò)編程將模仿行為變成現(xiàn)實(shí)，收集相關(guān)信息、展開(kāi)分析工作、進(jìn)行智能化判斷。

1.2 人工智能技術(shù)在各領(lǐng)域中的應(yīng)用

在電氣自動(dòng)化中，運(yùn)用人工智能技術(shù)具有如下價(jià)值：第一，提高生產(chǎn)效率，降低人員操作難度，保障復(fù)雜電氣環(huán)境下的人員安全。在人工智能技術(shù)支持下，可對(duì)電氣自動(dòng)化不斷完善，節(jié)約管理過(guò)程中的人力成本投入，避免人為操作失誤導(dǎo)致安全事故；第二，控制自動(dòng)化管理成本，在人工智能技術(shù)輔助下，可對(duì)管理資源進(jìn)行合理分配，模擬專家系統(tǒng)展開(kāi)決策，高效處理問(wèn)題，為系統(tǒng)高效運(yùn)行、節(jié)約成本提供有力保障；第三，人工智能技術(shù)引入之后能夠?qū)﹄姎庀到y(tǒng)中各類不確定信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的安全隱患，保證作業(yè)進(jìn)度，節(jié)約維修時(shí)間。

2 人工智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

2.1 故障診斷

利用人工智能技術(shù)可對(duì)電氣設(shè)備的故障進(jìn)行診斷，借助模糊理論展開(kāi)分析，確保電氣設(shè)備的精準(zhǔn)運(yùn)行。故障診斷方面的應(yīng)用主要體現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)、變壓器或發(fā)電機(jī)等故障診斷方面，能夠充分發(fā)揮人工智能技術(shù)的作用。通常來(lái)講，電氣自動(dòng)化相關(guān)設(shè)備發(fā)生故障的成因有很多，并且設(shè)備故障發(fā)生頻率也相對(duì)較高。如果系統(tǒng)設(shè)備產(chǎn)生故障，在人工智能技術(shù)的支持下能夠及時(shí)定位故障點(diǎn)，對(duì)故障原因展開(kāi)精準(zhǔn)化分析，結(jié)合分析結(jié)果制定高效的處理措施，預(yù)防故障的范圍擴(kuò)大。

比如：若變壓器運(yùn)行中出現(xiàn)故障，傳統(tǒng)的故障分析方法是通過(guò)對(duì)變壓器產(chǎn)生的油氣進(jìn)行收集，分析氣體成分，結(jié)合分析結(jié)果確認(rèn)故障原因。這種分析方式耗時(shí)較長(zhǎng)，而且容易受到外界因素影響，若出現(xiàn)失誤就會(huì)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行造成安全隱患，導(dǎo)致故障范圍不斷擴(kuò)大。而利用人工智能技術(shù)，可高效診斷變壓器故障，將診斷結(jié)果告知運(yùn)維人員，為其維修計(jì)劃的制定提供有力支持。電氣工程當(dāng)中變壓器如果存在故障，在人工智能技術(shù)的助力下，能夠在電控室的終端將報(bào)警信息和故障情況發(fā)送出來(lái)，管理者可根據(jù)報(bào)警信息將與故障變壓器相連的電源關(guān)閉，故障處理更加及時(shí)；同時(shí)，結(jié)合系統(tǒng)顯示的故障信息，對(duì)于和變壓器有關(guān)的電氣設(shè)備展開(kāi)逐一排查，縮小了故障檢修范圍，提高排查效率。

2.2 自動(dòng)化操作

圖1 人工智能設(shè)備控制流程圖

人工智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化領(lǐng)域的控制應(yīng)用還體現(xiàn)在自動(dòng)化操作方面，其應(yīng)用十分廣泛。比如：在某電氣工程當(dāng)中，建筑高度9層，高度34m，共計(jì)面積823m2，工程設(shè)計(jì)有電氣設(shè)備控制室，并在建筑1層和2層劃分為電氣存儲(chǔ)室、電氣設(shè)備房等。按照規(guī)定，本工程屬于二類高層建筑，需要使用樹(shù)干放射形式配電方式，并在每個(gè)樓層的電氣豎井當(dāng)中設(shè)置配電箱，將電纜線置于各樓層管理豎井當(dāng)中。應(yīng)用自動(dòng)化控制系統(tǒng)，以人工智能技術(shù)為核心，并設(shè)置自動(dòng)報(bào)警、環(huán)境探測(cè)、設(shè)備檢測(cè)、語(yǔ)音廣播等系統(tǒng)。該項(xiàng)目的自動(dòng)化系統(tǒng)中使用保護(hù)方式為集中選線，包括6個(gè)機(jī)柜。將人工智能等相關(guān)技術(shù)應(yīng)用其中，結(jié)合管理需求實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的遠(yuǎn)程操控。在管理中，利用終端設(shè)備可下達(dá)指令，實(shí)時(shí)控制電氣系統(tǒng)，完成動(dòng)態(tài)化管理，保證整個(gè)系統(tǒng)的安全高效運(yùn)行。在該項(xiàng)目當(dāng)中，自動(dòng)化系統(tǒng)在運(yùn)行期間，在人工智能技術(shù)的支持下，具備較強(qiáng)的抗干擾能力，能夠穩(wěn)定運(yùn)行。在整個(gè)電氣工程不同運(yùn)行階段中，將智能監(jiān)控貫穿其中；同時(shí)，該項(xiàng)目中還配置光纖電纜，該電纜不但數(shù)據(jù)傳輸快速，而且抗干擾性能優(yōu)越。其人工智能設(shè)備控制流程圖如圖1所示，展現(xiàn)出人工智能技術(shù)在自動(dòng)化控制領(lǐng)域中的優(yōu)越性能。

2.3 綜合控制

作為電氣自動(dòng)化領(lǐng)域組成部分之一，綜合控制屬于人工智能技術(shù)集中應(yīng)用的重要體現(xiàn)。部分礦井內(nèi)部電氣控制通常使用功率方向型的保護(hù)措施，在變電所的設(shè)計(jì)上使用集中選線的保護(hù)方式。在礦井中引入人工智能技術(shù)，可實(shí)時(shí)保護(hù)變電所的穩(wěn)定運(yùn)行，其重點(diǎn)保護(hù)設(shè)備漏電、線路短路、線路過(guò)載或者斷相等。人工智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化的綜合控制領(lǐng)域當(dāng)中，重點(diǎn)是借助模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，體現(xiàn)人工智能技術(shù)運(yùn)用的高效性，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率。

（1）模糊控制

所謂模糊控制，就是借助直流或者交流傳動(dòng)系統(tǒng)，保證整體系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，該技術(shù)屬于人工智能領(lǐng)域重要技術(shù)之一。直流傳動(dòng)的系統(tǒng)組成包括Sugeno和Mamdani，其中，Sugeno主要具備預(yù)防作用，Mamdani是控制系統(tǒng)的運(yùn)行速度，通過(guò)二者的配合應(yīng)用，對(duì)于直流傳動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整和控制。交流傳動(dòng)的系統(tǒng)組成，主要是借助控制器控制系統(tǒng)整體，保證系統(tǒng)運(yùn)行模式科學(xué)合理，高效防御運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。與此同時(shí)，模糊控制器種類多樣化，具體包括自調(diào)式、簡(jiǎn)單式、變結(jié)構(gòu)、模糊PID等類型。在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，模糊PID類型控制器應(yīng)用廣泛，其具有良好的耦合性和非線性，并且時(shí)滯性極強(qiáng)。但是，對(duì)于不同的控制對(duì)象，需要對(duì)PID的參數(shù)進(jìn)行靈活調(diào)整，因此，在實(shí)際使用之前，應(yīng)該先優(yōu)化參數(shù)，確?？刂七^(guò)程響應(yīng)及時(shí)。變結(jié)構(gòu)類型控制器由不同模糊控制器組合而成，不同單元負(fù)責(zé)不同的控制內(nèi)容，擁有的控制規(guī)則也各不相同，設(shè)定參數(shù)也存在差異，可保證在特定狀態(tài)之下控制效果優(yōu)良。利用該技術(shù)展開(kāi)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，應(yīng)該先分級(jí)模糊語(yǔ)言，之后劃分控制區(qū)域進(jìn)行分檔選取，確定控制算法以及控制性能，提高系統(tǒng)運(yùn)行有效性。

（2）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

控制系統(tǒng)當(dāng)中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)主要是不同控制單元組合而成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其能夠模仿人腦思維，可以全面控制電氣自動(dòng)化相關(guān)系統(tǒng)。在運(yùn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)期間，當(dāng)系統(tǒng)收集到特定數(shù)據(jù)或者信息以后，其能夠通過(guò)一個(gè)神經(jīng)元展開(kāi)全面連接，按照設(shè)定的規(guī)則完成信息轉(zhuǎn)換，借助不同單元內(nèi)部的傳輸系統(tǒng)對(duì)于接收的數(shù)據(jù)、圖像和語(yǔ)音等信息集中處理，為中控系統(tǒng)采取控制措施提供相關(guān)支持。比如：使用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，可通過(guò)遺傳算法優(yōu)化設(shè)計(jì)權(quán)值，保證系統(tǒng)能夠高效運(yùn)行，系統(tǒng)運(yùn)行流程圖2所示。

圖2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行流程圖

借助該算法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值優(yōu)化共有三個(gè)部分，第一，遺傳算法的優(yōu)化程序?yàn)镚A1.m；第二，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控程序?yàn)镚A2.m；第三，監(jiān)控測(cè)試程序?yàn)锽P.m。借助遺傳算法完成權(quán)值優(yōu)化期間，可將G取值為100，作為優(yōu)化代數(shù)，并提取30個(gè)樣本數(shù)量Size=30，使交叉概率等于0.60，那么按照下列公式即可將變異概率求出：Pm=0.001-[1:1:Size]×0.001/Size，通過(guò)10位二進(jìn)制的編碼串，將不同權(quán)值內(nèi)的量表示出來(lái)。

結(jié)束語(yǔ)：在電氣自動(dòng)化的控制領(lǐng)域當(dāng)中，人工智能技術(shù)的應(yīng)用不但能夠控制系統(tǒng)運(yùn)行成本，而且還能提高運(yùn)行效率。隨著科技的發(fā)展，相關(guān)領(lǐng)域需要深化人工智能技術(shù)的具體應(yīng)用，技術(shù)人員需要加大力度展開(kāi)技術(shù)創(chuàng)新，精簡(jiǎn)電氣系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)，保證設(shè)備運(yùn)行過(guò)程更加安全，發(fā)揮人工智能技術(shù)優(yōu)勢(shì)，為電氣領(lǐng)域發(fā)展提供支持。