智能化技術在電氣自動化中的運用

李佳勇

清研新能源汽車工程中心（襄陽）有限公司天津分公司，天津 300300

電氣工程在我國經濟建設和社會發展過程中扮演著十分重要的角色，近年來，隨著科學技術的不斷發展，電氣工程逐漸實現了電氣自動化生產，極大地提高了電氣工程的運行效率。然而大數據時代的到來轉變了電氣工程傳統自動化發展的方向，在日益激烈的市場競爭中，智能化技術將成為電氣工程自動化發展的突破口，因此深入研究如何更加高效地將智能化技術應用到電氣自動化當中就具有十分重要的意義。

1 智能化技術在電氣自動化中運用的重要意義

1.1 傳統電氣自動化工程存在缺陷

首先，企業相關人才缺口大。電氣自動化涉及電子技術、計算機技術、網絡技術和常用電氣設備的熟練掌握等多種基礎知識，企業需要招聘到擁有這些綜合經驗能力的高水平人才，而大批量培養人才需要一定的時間，很多企業因此而出現用人緊張的問題。

其次，電氣自動化設備故障發生頻率高。自動化設備需要精密的設計，對生產環境要求嚴格，并且難以處理突發事件，使得這種設備在使用時往往會因為各種問題出現故障，導致企業的生產停滯，并且由于設備精密，維修難度也較大，企業不得不投入大量的人力來監控設備的運行，同時投入大量的財力準備隨時修復設備。

最后，電氣自動化設備需要的設計控制模型開銷大。由于電氣自動化技術應用范圍較廣，自動化設備需要的控制模型設計也各不相同，企業為了建立復雜的模型，往往會投入大量的資源，在生產成本方面給企業的資金運轉帶來了較大的負擔。

1.2 智能化技術的使用優勢

首先，智能化技術可以簡化自動化設備的控制流程。精密的電氣自動化設備在使用時需要技術人員時刻監測設備的各項運轉數據，當操作環境發生變化時，技術人員要代替設備做出指令修改，然后機器才會按照相關設計方案自動運轉下去，而智能化技術在數據分析和判斷上足以代替人類，這使得電氣自動化工程完全可以由數據操作來代替人類操作，一方面簡化了控制流程，另一方面也減少了人類犯錯的概率。

其次，智能化技術提高了電氣自動化設備的工作效率。智能化技術的高級分析能力和對環境的精準識別能力，使得系統在檢測設備的運轉過程中發現陌生數據時，智能化技術可以經過分析后做出相應操作，如果自己能解決就無須警報，如果不能解決則可以遠程通知技術人員，在控制環節上起到了一定的緩沖作用，減少了故障的發生。

最后，智能化技術不需要設計復雜的控制模型。傳統電氣自動化設備的控制模型在設計時需要考慮到各種復雜環境的影響，因此技術人員要做到面面俱到，這樣設備才能夠穩定運行，但是犧牲的是設備的模型精準度，而隨著智能化技術的加入，控制模型可以通過智能化判斷，規避相應的不利因素，無須大量的事先設計，同時也保留了設備的精準度。

2 智能化技術在電氣自動化中的具體運用

2.1 設備的管理和監控變得智能化

智能化技術可以代替企業的技術人員開展電氣設備的監控和管理工作。對于企業而言，人力成本的合理減少是運營過程中需要考慮的實際問題，如今大量設備都可以運用電氣自動化技術，其中，遠程監控是為了觀察設備是否良好運轉，是否需要專業人員前往修理；現場監控則是為了讓技術人員輔助設備進行條件判斷，根據實際運行情況，技術人員可以更改設備的操作指令。智能化技術在監控和管理工作上的運用，足以幫助企業提高20%～35%的工作效率，減少50%的人員處理時間，真正實現電氣設備的自動化運轉，無須技術人員的參與，也因為其通過自我計算后操作的合理性，保證了電氣自動化設備的穩定運轉，維持了企業生產的合理運營，最重要的是減少了企業的人力資源成本。

典型的智能化管控技術是模糊控制技術，模糊控制邏輯指的是人類大腦中不確定的思維和指令，但是系統可以充分運用人工智能的算力，處理不確定的問題。具體流程是將大眾行為收集起來后，利用構建的神經網絡算法分析數據，并由此得出不同環境中設備應該做出的正確操作。更加先進的智能化系統還可以自我糾錯，記錄自己的每一步操作，再收集接下來的設備運行數據，判斷上一步操作指令是否有不當之處，通過不斷學習、下發指令、收集數據、糾正這一流程來實現自我進化。

2.2 設備的故障診斷變得智能化

電氣自動化設備的復雜性和精密性導致其一旦出現故障，維修難度會非常大，技術人員要想快速修理設備從而恢復企業的正常生產，就需要明確了解設備的故障位置和原因，而如何了解這兩方面正是兩大難點。難以診斷的故障需要通過拆卸設備并實行多角度的判斷才能下結論，因此只有高水平的技術人員才有可能在短時間內修好設備。智能化技術的出現，在設備監控上幫了企業很大一個忙，而且其不僅可以起到警報作用，還可以判斷設備的故障情況。智能化技術往往嵌入在電氣自動化設備中，與設備的運轉緊密結合在一起，因此它可以精準定位故障，并根據設備的運行狀況迅速確定故障原因，技術人員可以通過查看可視化界面得知故障的具體信息，然后進行后期維修。因此，智能化技術可以保障設備的使用壽命，提高設備的運行效率，從而提高企業的生產效率，減少企業因維修不當而造成維修資金浪費的現象。

2.3 設備的模型設計變得智能化

傳統的電氣自動化設備在設計時需要考慮各種復雜的操作環境，進而設計對應的自動化操作指令，因此設備的設計模型非常復雜，設計周期較長，一旦某一處細節不夠完善，設備在運行時很容易出現失誤，以至于延誤企業的生產，因此企業需要招聘專業的技術人員對不同的設備設計不同的數據算法，利用豐富的知識儲備解決復雜的問題。

引入智能化技術后，設備的設計完全可以參考智能化系統提供的設計方案，在基礎方案上由技術人員做一定的補充，減少方案出現弊端的可能性，降低設備的故障率；在數據算法方面，引入遺傳算法等技術，幫助技術人員對各設計方案進行大致判別。遺傳算法是一種通過模擬自然進化過程搜索最優解的方法，其大體思路是設計一個基礎種群，判斷種群的染色體基因，將種群中的個體做交叉配比，分析后代中的變異結果并判斷其染色體基因，這樣循環下去根據逐代演化和優勝劣汰尋找其中的最優解。該算法應用在智能化技術中時，是通過對眾多設計方案做分析和檢測，促使其不斷地精細化。精髓之處在于，遺傳算法并不是要尋找方案的最優解，而是要在一次次篩選過程中排除掉不合適的分支，盡可能靠近最優解即可，最終確定設計方案。類似于遺傳算法在內的眾多智能化技術，對技術人員的知識儲備要求沒有那么高，從而可以適當幫助企業減少對高水平人才的需求。

2.4 智能化技術的具體應用舉例

（1）智能化技術目前充分應用于農業相關。智能溫控管理技術可以幫助調節室內溫度，利用蓄放熱裝置和溫度檢測儀器，在白天室溫較高時，吸收多余熱量，以水為存儲介質，在夜晚室溫較低時，再放出熱量，保證5℃左右的合理溫度。

（2）智能化技術目前充分應用于車輛制造相關。新興的智能手表可以和智能汽車連接在一起，聯網后實時監測道路狀況，通過震動等提醒方式，駕駛員無須觀看就可以了解前方道路的實況信息，未來無人駕駛汽車的研發將會成為智能化技術在電氣自動化中的一種高級應用。

3 有關PLC及神經網絡的應用

智能化技術在電氣工程自動化中的運用還包含PLC及神經網絡的應用。神經網絡在電氣自動化中的應用主要是通過智能化的神經網絡系統，依照預先設定的模型來實現模式識別和信號處理，進而實現智能化的電氣傳動，而PLC在電氣自動化中的應用主要是以PLC系統替代電氣工程傳統的繼電控制器，進而實現對電氣工程生產流程的智能化協調分配，電氣工程通過PLC系統能夠實現智能化的自動切換，進而有效提高生產效率。

4 結束語

隨著科學技術的不斷發展，各種先進技術逐漸融入社會建設和發展的各個行業。作為現代信息技術的中堅產物，智能化技術在電氣自動化中進行有效運用體現在多個方面，其對提高電氣工程整體運行效率具有十分重要的作用，能夠幫助電氣自動化發展全面滿足智能化控制的總體需求。電氣相關部門要將智能化技術在電氣自動化中進行有效運用，并引起足夠的重視，進而全面提升我國電氣自動化的發展水平，為提升我國電氣工程總體生產水平奠定堅實的技術基礎。