電氣自動化控制領域中人工智能技術的應用研究

摘要：經濟的持續增長為電氣自動化帶來了新的挑戰。傳統的手動控制模式已不足以應對現代社會的復雜需求。引進人工智能技術成為電氣自動化發展的轉折點，它的加入使得生產流程實現了自動化，極大地釋放了人力資源，顯著提升了工作效率。基于此，本文介紹了人工智能技術，闡述了電氣自動化控制領域中人工智能技術的應用現狀，分析了電氣自動化控制領域中人工智能技術的應用策略，以供相關從業人員和研究者參考。

關鍵詞：電氣自動化；人工智能技術；具體應用

一、引言

信息化時代的到來，促進了人工智能技術的蓬勃發展。目前，人工智能技術已成為現代社會進步的催化劑，同時也是推進現代工業革新的關鍵力量。在中國，盡管人工智能技術仍處于萌芽階段，但其在日常生活和生產領域的應用已經展現出巨大的潛力和價值。特別是其在電氣自動化控制領域中的融合使用，已顯著提升了控制系統的智能化水平。因此，現代社會應當重視人工智能技術的深度應用，借此加速推動社會和工業的進步。基于這一背景，深入解析“電氣自動化控制與人工智能技術融合應用”這一主題，具有不可忽視的現實價值。

二、人工智能技術

人工智能技術是指研究人類智能并在此基礎上模仿、擴展和增強這些智能特征的方法和手段。作為一門跨學科領域的新興科學，人工智能技術旨在揭示人類智能的核心原理，并通過模擬這些原理來制造智能化機器。它的研究范疇廣泛，覆蓋了人類、機械設備、專家系統以及語言和圖像處理系統等多個方面。人工智能不僅融合了數學、計算機科學等學科的知識，也吸收了哲學、心理學、倫理學等領域的思想。人工智能技術致力于全方位地模仿人腦功能，以實現類似人腦指令下的行為響應，目的是在電氣自動化操作中推進人性化、規范化和智能化，致力于實現人與機器的無縫協作。人工智能技術最顯著的優勢在于，它能夠替代人類執行復雜的腦力工作，如高效地搜集和識別信息，并對這些信息進行深入分析和處理。得益于這些優點，原本需要人腦進行的繁復思維任務越來越多地交由計算機的智能算法來完成。這一轉變不僅提高了生產、流通、交易和分配等過程的效率和質量，還推進了生產環節的自動化，顯著降低了人力資源的成本投入。因此，人工智能技術不僅能夠促進產業結構升級，還有提高生產力的水平以及企業的經濟效益和生產、管理的自動化程度。

三、電氣自動化控制領域中人工智能技術的應用現狀

（一）智能優化控制

傳統的電氣自動化系統通常依賴于固定的控制策略，導致其調節能力受限，面對復雜系統或變動的工作環境時的適應性較弱。然而，通過融合人工智能技術，特別是機器學習與深度學習算法，電氣控制系統得以利用海量數據進行自我學習和自我優化。以數據中心用電系統為例，人工智能算法的應用可以極大提升系統的效率和可靠性。具體來說，在日常設備的運行狀態監控中，智能算法可以連續收集數據，實時監測能耗和性能指標，快速定位故障點，確保主要設備和備用設備之間可以無縫切換，從而避免系統中斷。此外，智能系統能自動發送工單、生成運營報告，并利用歷史故障數據支持智能決策分析，從而提升數據中心的整體能效和可靠性。在工業生產的場景下，AI驅動的控制系統能夠實時監控生產流程，預測并預防設備故障，必要時自動優化生產流程，進而提升生產效率與產品品質[1]。

（二）人機交互與協作

人工智能的進步極大地增強了人機交互技術。在電氣自動化控制領域，AI不只是提升了系統的智能水平，還優化了人機界面，讓操作者能更直觀和方便地與系統互動。借助自然語言處理技術，操作人員可以通過語音指令操控電氣設備，這既提高了操控的安全性，也提升了工作效率。同時，具備機器視覺能力的智能機器人能與人類員工協作，執行更加精細和復雜的任務，比如在高風險環境中進行設備的檢修與維護。

四、電氣自動化控制領域中人工智能技術的具體應用

（一）電氣控制中的應用

電氣自動化控制系統的發展不斷邁向更高層次的智能化，其中人工智能技術已經成為提升系統性能的關鍵因素。在操作過程中，復雜的步驟往往增加了出錯的可能性。人工智能在電氣自動化控制系統中的應用主要表現在神經網絡控制、模糊控制以及專家系統控制等方面。模糊控制技術的引入，特別是在直流和交流傳動的自動化應用中，大大促進了控制系統的精確性和靈活性。在模糊控制的類型中，Sugeno和Mamdani模型是兩個主要的分支，其中Mamdani模型常用于調速控制，而Sugeno模型則是其一個特例，適用于特定情況，如表1所示。通過人工智能技術的集成，可以對計算機系統進行改良，實現對電氣自動化控制系統的遠程操控，這樣不僅可以實時監測系統狀態，還能有效記錄所有的關鍵操作和系統數據。人工智能技術也擴展到了電氣自動化控制設備的實時監控領域，它能夠利用電子視頻技術觀察控制系統的運行狀況，持續確保設備的性能和質量。這種技術的應用不僅減輕了物質資源和人工的需求，而且顯著提升了電氣自動化控制項目的安全性。在電力系統中，專家系統作為一個關鍵部分，負責識別和處理系統中的主要異常情況。這一系統基于深厚的理論知識和實踐經驗構建。專家控制系統采用條件觸發的計算機應用程序，即基于“如果-那么”規則，一旦檢測到設備運行條件與預定的控制條件相匹配，相應的操作便會自動執行。為了保持系統的效率和準確性，相關條件需要定期更新和優化[2]。

（二）電氣設備中的應用

工程實踐不斷證明，高效且穩定的電氣自動化控制系統的運行依賴于深厚的專業知識和強大的技術支持。因此，相關工作人員面臨著提升專業技能的挑戰，同時，簡化和優化電氣自動化控制程序也成了當前備受關注的熱點。人工智能技術在電氣設備設計領域的應用極大提高了工作效率，減少了從業人員的工作負擔。電氣設備設計是一項綜合性工程，它融合了電機、電路、磁場、變壓器和電力電子技術等多領域的知識與技術。科技的不斷進步以及人們對服務水平不斷增長的期待和需求，使得優化數據中心電氣系統的運維與控制成為必然趨勢。在這一過程中，人工智能的應用不僅提升了工程師的專業技能，而且推動了系統自動化的質的飛躍。例如，人工智能系統可以智能地提取關鍵運維數據，供工程師學習和分析，從而拓展他們的專業知識。同時，工程師在實際操作中對人工智能系統的訓練和反饋，使得這些系統在專業電氣領域得到了進一步的完善和升級。這種雙向增強機制不僅提高了數據中心電氣系統的效率和可靠性，也為工程師個人的專業成長創造了機會。傳統的電氣設備設計往往依賴于設計師的經驗積累，這種方法在一定程度上限制了創新的可能性，并可能導致資源的低效利用。現如今，人工智能技術的引入顯著改變了這一格局。它不僅輔助設計師處理復雜的計算問題，還能進行獨立的模擬演練，大幅減輕了設計師的負擔，同時確保了數據計算的精確性和時效性，增強了電氣設備的性能精準度。

在電氣設備的生產環節中，由于設備種類繁多且涉及程序復雜，給人工操作帶來極大的挑戰。設備操作的精確性是保證電氣設備整體運行質量的關鍵。參數控制的失誤或不當操作有時會導致生產線出現故障，從而干擾正常的生產工作流程。為了優化電氣設備的操作管理，人工智能技術的應用至關重要。通過簡化系統操作程序并采用遙控技術，可以有效減少設備操作管理的人工干預，從而構建智能化的控制系統。舉例來說，可以基于電氣設備的運行條件和特性來開發自動化控制系統，這樣的系統能夠根據設備參數和生產需求的實時變化，智能地調整設備的運行狀態。將人工智能集成到日常操作中，不僅能夠提高電氣系統的操作效率，還能增強系統的穩定性和可靠性[3]。

（三）故障診斷中的應用

電氣設備故障的難以預測性和非線性特征給自動化控制系統的故障診斷帶來了顯著挑戰。在傳統的高低壓配電設備以及數據中心機房終端的始端箱、PDU設備的故障診斷中，通常會采用視覺檢查、手動測試、熱成像、電氣參數檢測、聲音診斷以及化驗分析等方法。雖然這些傳統方法在很多情況下都是有效的，但它們往往耗時，而且效率低下。為了減少故障造成的損失，對這些傳統診斷方法進行改良勢在必行。將人工智能技術應用于電氣設備的事故和故障診斷，是行之有效的改良措施。人工智能技術不僅能提高診斷的準確性，還能顯著加快排除故障的速度，表2所示為人工智能（AI）故障診斷系統的操作流程圖。三種主要的AI技術——模糊邏輯、專家系統以及神經網絡——各有其特點，能夠針對電氣設備的復雜故障提供有效的診斷方案。模糊邏輯通過模擬人類思維的不確定性和近似性，彌補了傳統故障診斷知識的精確性限制。而神經網絡，以其強大的學習能力，能從數據中識別出復雜的模式和關聯。將模糊邏輯與神經網絡相結合，可以形成一種強大的診斷工具，既能處理知識的模糊性，又能利用學習能力進行全面的故障分析，從而顯著提升診斷的精確度。在電氣設備的控制過程中，特別是直流及交流傳動中，模糊控制技術已得到成功應用。在直流傳動控制中，模糊邏輯通常采用Mamdani和Sugeno兩種模型：Mamdani模型因其直觀易懂的方式，常用于調速控制領域；而Sugeno模型則在某些特定場景下，提供了高效的替代方案。對于交流傳動系統，模糊控制器的應用往往能夠替代傳統調速控制器，以實現更加靈活和精確的控制效果。

（四）日常操作中的應用

在傳統電氣行業中，精確性和嚴謹性是運營的基礎。操作步驟的復雜性往往導致高風險和潛在的故障，從而可能引致巨大的經濟損失甚至影響社會穩定。因此，簡化操作流程以提高效率成為該行業面臨的主要挑戰之一。人工智能技術的發展為這一問題提供了創新的解決方案。AI技術能夠簡化日常操作流程，提升操作界面的直觀性，使得原本復雜的電氣系統也能實現便捷的管理和操作。遠程控制功能的引入進一步增強了電氣系統的可操作性，支持遠距離監控和調節系統，確保了運維的連續性和靈活性。人工智能還可優化數據管理，實現關鍵信息的即時存儲和檢索，極大地提高了數據處理的效率。自動化報告生成功能則進一步節省了寶貴的時間，允許工作人員更多地專注于策略層面的決策，而非繁瑣的文檔處理工作[4]。

五、結束語

數字化時代背景下，將人工智能技術融入電氣自動化控制領域，對于提高控制系統的精確度和技術水平尤為關鍵。通過評估人工智能在提高電氣自動化控制性能中的強大潛力，并對現有操作流程中存在的問題進行深入分析，人工智能的應用可圍繞操作簡化、智能故障檢測和控制過程自動化等多個維度展開。這些策略的實施有助于促成一個優化的作業環境，有力支持電氣生產的連續性和穩定性，確保關鍵基礎設施的持續、穩定、安全運行。

作者單位：葛麗霞 福建省數字福建云計算運營有限公司

參考文獻

金麗娜.電氣自動化控制中人工智能技術的實踐應用研究[J].科技資訊，2023，21（13）：51-54.

[2]顧視江.電氣自動化控制中人工智能技術的應用[J].現代工業經濟和信息化，2022，12（11）：165-167.

[3]劉芬，陽天海.人工智能技術在電氣自動化控制領域的實踐應用[J].光源與照明，2022，（05）：243-245.

[4]張晨欣.電氣自動化控制中人工智能技術的應用[J].中阿科技論壇（中英文），2021，（01）：113-115.