人工智能技術在電氣工程自動化控制中的應用研究

李宏健，王安國，劉馨鑫，王一博

長春信息技術職業學院，吉林 長春 130103

0 引言

人工智能技術作為當前的一項前沿科學，在電氣工程自動化、電力應用、電網調控等行業內，有著非常廣闊的應用前景。作為一項新技術，它的背后也得到了很多交叉學科的支持。要想掌握和使用好人工智能技術，就要對這項技術進行深入的了解，然后再進行縝密的設計和技術實施。人工智能要實現在電氣工程自動化控制領域內的應用，必須結合實際的工作過程，發揮電氣自動化設備、電網等載體的優勢，進而結合人工智能技術的先進性，提高整個工作過程的效率[1

]。

人工智能技術主要是基于計算機科學技術、仿生學二者結合后的一項新技術。它主要利用高科技手段，讓計算機能夠進行智能化的識別與選擇，形成像人一樣的思維，并進行獨立的思考和判斷。隨著電氣自動化控制領域、電力系統行業內引入人工智能技術，這些行業內的工作效率都得到了大幅度的提升。由于人工智能技術的引入，這些行業內的生產規模得到了擴大，在操作效率得到提高的同時，生產故障的幾率也大大地降低了。很多生產和操作環節進而變得更加安全和便利，在節約勞動力的同時，生產作業的質量也得到了大幅度地提升。

1 人工智能技術在電氣自動化控制中的設計與應用

傳統使用的電氣自動化控制設備，其結構復雜、操控困難，因此技術操作人員在設備的操作過程中，必須懂得這些設備的原理，具備設備故障排除能力，這樣才能科學地操作這些設備，開展日常生產。現在我們在這些電氣設備的工作過程中引進了人工智能技術，因此這些設備在生產過程中可以實現連貫操作，操作人員也不用像以前一樣，很多時候必須對工作設備進行干預，從而實現了電氣自動化生產的智能化運行，使用人工智能技術的電氣設備自動工作流程如圖1所示[2]。

圖1 工作流程圖

正是因為減少了人工操作環節，所以整個電氣自動化生產環節的勞動效率也得到了大幅度的提升。例如我們在汽車電路、電氣元件焊接、電子元器件生產中應用了人工智能技術，使得原本復雜凌亂的工作現在都變得有條不紊。這正得益于人工智能技術的助力，使得現代電氣控制設備的工作效率顯著提高。當前，神經網絡、模糊控制等多項技術被應用于現代電氣控制當中。我們通過使用人工智能技術完成對整個神經網絡的控制，實現實時對運營設備中各項參數進行修正，完成系統的數據傳輸[3]。

電氣工程自動化控制中采用人工智能技術，可以實現對整個電氣工程自動化控制系統的監測，避免人工監測不到位、問題發現不及時產生的故障等問題的發生，降低發生生產事故的概率。例如在電力系統的電氣自動化監控過程中，引入人工智能技術就可以發揮大的作用。由于電力系統在維修的過程中，特別是變電站內工作的電氣設備，都需要保證電力持續供應，避免由于電力中斷造成巨大經濟損失。因此，傳統的電力設備檢修工作基本都是帶電操作，這不僅對操作人員帶來人身危險，而且每次帶電檢修的效果也不見得十分理想。現在我們利用人工智能技術，可以實現對電力系統和設備的智能化自檢。當檢驗數據或信號異常時，檢測數據就會及時通過網絡傳回到主控中心，主控中心的計算機系統會結合返回信號和收集到的數據信息，通過大數據分析的方式，準確判斷設備產生的故障的原因并及時排除。

正式由于人工智能技術在電氣工程自動化控制領域中的助力，目前，國內很多的電力系統都被建成了基于人工智能檢測與監控的自動變電站，這為國家大大減少了電力系統中維修、管理及監控等項目的成本，提高了國家電力安全運輸的效率。電氣自動化控制領域內推廣、應用人工智能技術，有助于降低企業的生產成本，在保證生產效率提高的同時確保產品質量，促進現代企業智能化新技術的長久使用和企業自身的可持續發展[4]。目前，我國電氣自動化行業內使用人工智能技術開展設備、生產線的監控和診斷等應用，主要集中模糊控制、專家控制技術等范圍內。人工智能技術的應用，為現代電氣行業內電氣自動化設備的穩定運行，起到了巨大的貢獻。

2 人工智能技術在電網調控領域的應用

人工智能技術不僅在電氣自動化相關行業的企事業單位生產中發揮了巨大作用，它在電網調控領域內也起到了不可或缺的作用。我們通過深入剖析電網調控中業務的需求點，準確結合人工智能技術的優勢，通過借鑒以往實踐經驗，發揮數據資源的調控優勢，引入人工智能技術，合理進行智能化規劃，發揮人工智能技術的引領調控功能，確保電網的安全穩定運行[5]。通過依托仿真計算平臺、調控云等技術手段，開展人工智能研究與應用。此外，通過運用人工智能的創新驅動力，推進和完善電網技術保障體系的升級。

根據當前形勢下我國電網調控的核心業務需求及面臨的挑戰，我們應該把握好人工智能技術在電網調控應用中的大好發展機遇。通過人工智能技術，引領電網調控領域內多項技術協調發展，全面提升電網調控的智能化發展水平，實現電網的智慧調控。基于此，我們設計了人工智能應用在調控領域中的總體架構，如圖2所示。通過完成應用層、平臺層和感知層每層內的功能，實現電網運行穩定性提升、數據快速處理、調度管理智能化等多項功能。

圖2 總體架構圖

由上圖可見，基于人工智能技術實現的電網調控總體構架主要有三層。第一層為感知層，其主要功能是進行數據的采集工作，例如收集人們生產生活中涉及的新能源儲能設備、主網和配網等設施在工作時的電源與電網的數據信息；采集人們生活區、工作區以及大型商業用電的負荷信息；感知雷電、風雨等特殊天氣和溫度帶來的外部環境變化情況。然后通過系統內的多項傳感技術，把這些數據信息傳輸到電網調控總體構架的第二層為平臺層。在平臺層，這些數據信息通過AI引擎，借助人工智能語言識別等多項人工智能技術，被載入到調控云平臺。在完成數據的分析、轉化和處理后，這些數據會被輸送到電網調控總體構架的第三層為應用層。在應用層，各電網調控職能部門，可以根據得到的智能電網數據信息，動態調整各項電網數據，實現電網的智能化管理和電網數據的在線分析、智能調度用電、電網設備智能管控等多項功能。

3 人工智能技術在電氣工程自動化控制領域的應用前景

人工智能技術不僅在電氣工程自動化領域內，實現了智慧電網的應用與調控，而且它在未來其它領域的應用前景也將會十分廣闊。

首先，隨著科技水平的進步與發展，基于人工智能技術開展的電氣控制設計，將會得到不斷地優化。在傳統電氣操作的環節中，技術人員的工作思維方式、實際操作經驗都會影響到電氣產品的生產和電氣設備的操作過程。而在這些操作環節中應用人工智能技術后，我們就可以為整個操作過程建立一個完備的技術知識數據庫。在之后的生產過程中，我們可以參考此前數據庫內的各項數據指標，在不斷更新的數據庫的支持下，對比、參照、優化之前的工作設計過程，進而開展最優的工作決策，在電氣自動化設備生產過程中實現更加科學合理的設計。同時，我們可以將優化后的設計方案，再次存入到人工智能系統的數據庫中，為之后技術的不斷改進和優化繼續提供合理的理論數據。不斷更新的技術數據，不僅可以保證技術水平的不斷提升，還可以促進人工智能技術自身學習能力的不斷提高，起到了雙重優化的作用。

其次，人工智能技術在不斷優化電氣控制設計，提升電氣設計工作方案的同時，也促進了電氣自動化控制的多元化發展。目前，通過人工智能技術在電氣自動化控制工作中應用，已經幫助技術人員快速、準確地進行了數據的收集和處理工作。這不僅減輕了技術人員的工作量，也使得整個電氣工程自動化生產操作環節變得更加高效智能。我們通過利用人工智能技術，實現了各種電力電氣生產設備的優化工作，減少了很多電氣操作和生產工作環節中繁瑣、無用的過程。這既精簡了操作設備，減少了多余的人力支出，又實現了生產效益的提高，可謂一舉多得。伴隨人工智能技術的不斷提高，在未來的日子里，電氣自動化控制工作將會逐漸實現更加安全可靠的全智能自動操作生產。未來人工智能技術的發展與應用，其自身范圍會變得越來越廣泛，人工智能的各項功能也會朝著更多元化的方向發展。人工智能技術將不僅解決人們日常生產生活中電氣自動化技術的一些問題，它也會解決電氣自動化工程領域相關的一些交叉學科涉及到的技術問題。

最后，人工智能技術在電氣工程自動化控制領域的應用，將會進一步推進我國智能制造，電子科技等相關產業的快速發展。我國很多高新產業的發展過程中，都離不開電氣自動化控制系統的應用，人工智能時代下社會生產的各個環節，都涉及到不同類型的電氣自動化控制系統。未來隨著我國現代化、信息化、智能化發展水平的進一步提高，各項產業科技的升級和完善過程，都將離不開人工智能技術的支持與幫助。各種電氣控制和技術加工過程都將在人工智能技術的輔助下，全面地得到升級和完善，大量的新技術也會在這個過程中不斷出現。人工智能技術不僅會在各行各業內體現出其獨特的優勢，也會帶動電氣自動化、智能制造等相關行業的共同發展與進步。隨著國內各技術領域人工智能化的普及，人工智能技術正在發揮它的核心作用，把多領域、多產業內的技術進行協調與統一，這勢必會促進電氣自動化控制等多項領域內技術的快速發展，為我國智能制造帶來更多新的動力之源。

4 結語

目前,我國的人工智能技術不斷取得新的發展。在不久的將來，隨著人工智能技術的日趨成熟，必將會在各大領域內取得更多的突破。我國的電氣工程自動化行業，也將在監測、控制等各項技術上，取得更多創新。