人工智能技術在電氣自動化控制中的應用分析

岳鵬飛

摘要：在自動化控制系統的建設中應用人工智能技術，可以優化控制系統的使用性能?；诖?，該文詳細闡述了人工智能技術在電氣保護、電氣監控、智能控制模式建設、控制系統安全防護這幾個電氣自動化控制方面的應用，希望能夠為電氣設施智能化、自動化運行水平的發展提供助力。

關鍵詞：人工智能;自動控制;信息安全

中圖分類號：TP3? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）08-0083-02

人們通過將人工智能技術應用到自動化控制系統中，能夠讓系統的電氣運行控制功能更加智能化，降低人工成本、減少人為因素帶來的影響。因此，應深入分析人工智能技術，以提出更好的技術應用方案，推動電氣控制自動化水平的發展。

1 在電氣自動化保護控制中的應用

1.1 智能化設備保護

從總體上看，電氣自動化保護控制的作用層面主要有兩個，即設備安全保護、人員安全保護。其中，在設備安全保護方面，人們會將AI技術應用到設備安全防護裝置的控制系統建設中，并通過AI技術預判設備損壞趨勢，然后對這些安全防護裝置進行啟?？刂疲员阌谠谠O備受損之前，將設備與威脅因素隔離，由此保證設備的安全，降低設備維修、更換成本?；诖?，在AI技術應用下，人們可以運用傳感器或變送器塑造感知識別系統，然后將控制器與設備連接，構建執行系統，同時，在控制系統中設計分布式運算框架。此后，以模型訓練的形式，讓系統能夠通過機器學習，認知常見的、容易造成設備損壞的故障以及該故障在運行數據變化上的表現形式，由此幫助其準確判斷設備運行故障，及時作出相應的決策，以免設備受故障影響造成損壞，實現自動控制系統的設備保護功能。但應當注意，AI屬于集成技術，在應用時需要做好多樣化技術的硬件、軟件配置，并合理開展成本控制，保證AI技術的應用效果。

1.2 智能化人員安全保護

在電氣運行中，由于部分電氣設施結構比較復雜、危險性較高，工作者的不當操作或錯誤操作很容易引發嚴重事故，對人員的生命安全產生威脅。在此方面，自動控制系統的主要作用就是將危險操作納入自動化控制的范疇內，使涉危操作能夠以自動化運行的方式完成，由此消除涉危操作對人員人身安全的威脅。但事實上，一些電氣上的涉危操作比較復雜，常規的自動化控制系統難以編制、下達、執行如此復雜的指令，此時，可運用AI技術讓操作較為復雜的涉危操作也能夠通過自動化運行實現。

2在電氣自動化監控控制中的應用

在自動化控制下，電氣運行監控作業主要包括兩個部分，即電氣作業信息采集、控制指令編制下達。因此，AI技術的應用也應當聚焦于這兩部分。

2.1電氣作業信息采集

在電氣作業信息采集上，自動控制系統會運行自身的監控功能模塊，通過接收傳感裝置傳遞出的電信號，然后將該電信號轉化為數字信號并予以存儲，完成作業信息的采集。其中，AI技術的應用主要體現在分布式數據存儲上。在此過程中，分布式存儲作為AI技術框架技術層基礎框架的重要組成部分，能夠有效完成對海量元數據的存儲以應對電氣系統運行中形成的大數據量級的運行數據的存儲需求，為后續控制決策的制定提供更加充足的數據資源。目前，在AI技術領域，分布式存儲技術種類包括，Ceph、GFS、HDFS、Swift、Lustre。其中，應用較為廣泛的技術類型為Ceph，該技術適用于電氣運作監控這種頻繁讀寫場景，支持實時數據的收集和存儲，其所遵循的最終公式為，[p=func（N，R，S，AFR）]，其中，N為OSD的個數，R為副本個數，S為Scatter width，與recvery時間相關、AFR為年故障率。

2.2控制指令編制下達

在控制系統的監控功能運行中，系統會運用所收集到的數據進行電氣運行決策分析，以編制、下達合適的控制指令完成對電氣設備運行的控制，實現電氣設施的自動化運行。在此過程中，AI技術的應用主要體現在對特征、代表性數據的抽取以及數據分析上。在AI技術應用中，系統會運用卷積運算程序對復雜的特征數據進行抽取，然后利用大數據技術對這些信息進行分析，得出電氣設備運行控制需求，最后，系統基于此設計相應的控制指令，并傳達給控制器，由控制器操縱電氣設施完成。在此過程中，AI技術運用的突出優勢在于可以從圖像信息中提取特征數據，提高了監測資料的利用率，為控制指令的編制提供更加相識的信息，例如：在監控過程中，AI程序會對圖像進行卷積，得出對應的邊緣響應圖，而此圖中的每個位置均映射原圖中此位置的形似sobel算子的邊緣，也就是說，響應圖中的每個坐標數值，均代表該位置在原圖中的Sobel邊緣模式，由此，即可運用sobel算子，借助公式：

通過卷積提取圖像特征，其中，[Gx]、[Gy]為橫縱邊緣檢測圖像。

3在電氣自動化控制智能化模式建設上的應用

3.1 模糊控制模式建設

在控制中，AI技術的應用除了具體體現在上述方面，還體現于控制模式的建設中。傳統的控制系統主要通過將運行參數與標準參數相對比來識別運行狀態，制定控制決策。一般來說，運行標準參數越詳細越精確，其控制效果就越精準，但對于復雜且難以用參數描述的操作，此種控制模式顯然不能達到自動控制要求。此時，可以運用AI技術構建一個模糊控制模式，以有效處理上述自動控制問題。在AI技術應用中，人們需要遵循模糊數學原理，將選定的輸入量進行模糊化處理，使其滿足系統的識別需求，然后，使用由專家建立的模糊規則庫結合模糊化的輸入量進行模糊推理，以得出控制量，再將控制量轉化為控制指令并輸出，實現對電氣作業的控制?？傮w上看，AI技術的使用原理為通過利用模糊數學對常規方法難以描述的復雜電氣作業環節，以模糊集的方式予以闡釋，使控制系統可以有效識別、判斷復雜的電氣作業環節的運行狀態，由此制定出準確、合理的控制指令，增強系統的適用性。

3.2 神經網絡控制模式建設

該控制模式是一種比較典型的智能化控制模式，此模式的架構模擬了人的神經元構造，為控制系統賦予了變化莫測的控制反應方式，使自動控制系統可以被有效運用到大規模、復雜化的電氣設施系統控制作業中。在該模式建設中，需要運用AI技術中的神經網絡學習技術、神經網絡建模技術等AI技術，通過構建一個架構與人類神經元體系結構相似的模型，用于控制判斷、決策?？梢葬槍﹄姎獾倪\行現狀做出精準的控制反應，由此實現高精度的電氣作業控制。目前來看，常見于神經網絡控制模式建設中的AI技術包括前饋型神經網絡技術、反饋型神經網絡技術等，配套模型運行中輸入、輸出之間的關系為：

其中， [xj]為其他單位神經元所傳遞來的輸入信號、[wij]為連接權值、[θi]為閾值、[f]為作用函數[1]。

4在自動化控制系統信息安全防護中的應用

4.1 信息加密

自動化控制系統的運行需要以互聯網為承載，而互聯網本身具備極強的開放性，導致系統需要面臨較大的信息安全風險，容易對電氣設施的正常運作產生不良影響。為此，在自動化控制系統的應用中構建出配套的信息安全防護系統，以保護系統信息安全。截至目前，控制系統運行中應用最為廣泛的信息安全防護方法為密鑰法，通過將信息加密，可以避免在系統信息傳輸期間出現數據被截留、篡改的問題。但事實上，系統運行中需要傳輸的信息以電氣運行狀態信息與系統發出的指令信息為主，這兩種信息均屬于動態、實時的狀態信息，而此類型的信息規模龐大，需要信息防護系統承擔海量的加密、解密工作，導致信息安全系統的運行存在困難，容易拖慢信息傳輸效率。此時，即可運用AI技術構建分布式加密運算體系，使加密運算得以以并行的方式開展，由此賦予信息安全系統高效加密海量信息的能力，保證自動化控制系統的安全運行[2]。

4.2 威脅追溯

目前，有90%以上的電氣自動化配套安全系統并不具備主觀能動性，基本只有遏制威脅的功能，難以在入侵或信息截留已經出現之前對威脅因素進行遏制與追溯。為此，可以運用AI技術構建一個具有足夠主動性的安全防護機制，為控制系統的運行提供安全保障。在此過程中，可以以分布式運算架構構建出一個更加高效的密鑰運算輸出系統，然后用運算輸出更加復雜的追責私鑰代替傳統私鑰，在解密機制建設中設置新的運算程序，此運算程序會在對比私鑰和公鑰匹配與否后，將不匹配的私鑰中內嵌的用戶信息定位為惡意用戶信息，并將該信息公開、追責，由此完成威脅的追溯，優化信息安全防護系統的主觀能動性?？傮w上看，AI技術的作用在于支持上述復雜化的加密傳輸機制的運行，以塑造性能更加優越的信息安全防護系統[2]。

5結論

綜上所述，增強人工智能技術的應用效果能夠改善電氣自動化運行狀態。在電氣控制方面，借助人工智能技術措施可以保證電氣設施的安全運行、實現電氣運行巡檢的自動化、提高電氣控制的準確性、消除信息安全隱患，從而獲得更好的電氣設施運行管理效果。

參考文獻：

[1] 王曉龍，薛雙，趙舒展，等.人工智能在電氣自動化控制中的應用[J].計算機與網絡，2021，47（6）：47.

[2] 葛汶鑫.電氣自動化控制中AI技術的應用[J].科技風，2021（7）：88-89.

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