人工智能技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化中的應(yīng)用分析

鄭百伸

【摘要】伴隨著人工智能技術(shù)、信息技術(shù)、大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，人工智能技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，并促進(jìn)著社會(huì)行業(yè)的高速發(fā)展。本文主要結(jié)合電氣工程自動(dòng)化領(lǐng)域引入人工智能的領(lǐng)域及優(yōu)勢(shì)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，期待從應(yīng)用層面能夠?yàn)殡姎夤こ套詣?dòng)化升級(jí)作出前沿概念和應(yīng)用研究。

【關(guān)鍵詞】人工智能 ?電力系統(tǒng) ?電氣工程自動(dòng)化 ?大數(shù)據(jù)

人工智能技術(shù)是一項(xiàng)現(xiàn)代的前沿技術(shù)，包含了圖像識(shí)別、智能控制、語(yǔ)言識(shí)別、大數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)計(jì)算、智能判斷力分析能力研究等，利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和電子系統(tǒng)的高速運(yùn)算能力，通過(guò)模仿人類的思維和處理方式，實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)控制系統(tǒng)等方面的研究。電氣工程自動(dòng)化則是一項(xiàng)傳統(tǒng)學(xué)科，主要是電氣工程運(yùn)行，電子系統(tǒng)的自動(dòng)控制技術(shù)、處理技術(shù)等。人工智能技術(shù)如果能夠順利地與電氣工程自動(dòng)化技術(shù)高度融合，必將使電力工程系統(tǒng)的自動(dòng)化程度、工作效率、系統(tǒng)穩(wěn)定性大為提高，能夠智能識(shí)別電氣相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析并處理，必將實(shí)現(xiàn)電氣工程自動(dòng)化技術(shù)的歷史性突破。

一、人工智能概述

（一）人工智能的概念與應(yīng)用領(lǐng)域

作為一門(mén)極富挑戰(zhàn)性的學(xué)科，人工智能不同于原有的學(xué)科，而是讓機(jī)器在模擬人的思維方式基礎(chǔ)上，進(jìn)而擴(kuò)展人的智能的先進(jìn)學(xué)科。

（二）在電氣工程自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

電氣工程自動(dòng)化，主要是通過(guò)對(duì)電子信號(hào)的判斷和處理，實(shí)現(xiàn)指令的自動(dòng)傳達(dá)和控制。其中，大量復(fù)雜的指令是要通過(guò)人事先設(shè)置好的條件進(jìn)行觸發(fā)而實(shí)現(xiàn)。如果能夠?qū)⑷斯ぶ悄芨玫闹踩腚姎庾詣?dòng)化系統(tǒng)中，就會(huì)使機(jī)器能夠提升自主思維的能力，從而實(shí)現(xiàn)自身非線性函數(shù)近似器的相關(guān)特性，主要的優(yōu)勢(shì)具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）有利于增強(qiáng)穩(wěn)定性。傳統(tǒng)的電氣工程控制器一般是通過(guò)電子模型的計(jì)算推演得到，這個(gè)模型具有一般的采樣性，但是容易受外界環(huán)境的參數(shù)變化，以及計(jì)算類型等諸多不確定因素的影響，模型的計(jì)算準(zhǔn)確度不一而足，存在誤差的可能性很大。如果能夠采用人工智能控制器，將會(huì)淘汰傳統(tǒng)的模型指令方式，通過(guò)人工智能實(shí)時(shí)判斷、實(shí)時(shí)分析，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)算和自動(dòng)控制，穩(wěn)定性將會(huì)大幅度提高。

（2）有利于大數(shù)據(jù)的整合應(yīng)用。相對(duì)于傳統(tǒng)控制器，人工智能控制適應(yīng)能力強(qiáng)，實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)的能力更為突出和明顯。人工智能將會(huì)把系統(tǒng)運(yùn)行中的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化分析，形成強(qiáng)大的大數(shù)據(jù)庫(kù)資源，從而在眾多指令中優(yōu)先中更為科學(xué)合理的處理指令，通過(guò)將大數(shù)據(jù)的應(yīng)用進(jìn)行查找、匹配和輸出，形成較為普遍和通用的規(guī)律性語(yǔ)言與響應(yīng)信息，為自動(dòng)化系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行提升更為科學(xué)的參數(shù)。在這種條件下，即使忽略部分外部影響因素，或者向系統(tǒng)中輸入任何未知的相關(guān)數(shù)據(jù)，也能夠在系統(tǒng)大數(shù)據(jù)的處理過(guò)程中，有效地得到最為快捷和科學(xué)的數(shù)據(jù)處理，使控制器自身的抗干擾性較強(qiáng)，指令正確率能夠達(dá)到99.99%，從而保證了自動(dòng)化指令與產(chǎn)品性能的一致性。

（3）有利于資源的集約化應(yīng)用。人工智能技術(shù)是基于人的智能模擬發(fā)展的技術(shù)，不同于傳統(tǒng)基于控制器的電氣常規(guī)操作，不會(huì)依賴于大量的電子線路、變壓器以及電線和電纜等各種復(fù)雜的電氣設(shè)備，也就直接避免了這些設(shè)備設(shè)施的設(shè)計(jì)、施工、管理和維修整套環(huán)節(jié)，節(jié)約大量成本和資源的消耗，這將使電氣工程自動(dòng)化的自動(dòng)化程度更高，減少大量人力、物力的投入，實(shí)現(xiàn)資源的利用更加科學(xué)化、集約化、專業(yè)化。

二、人工智能在電氣工程自動(dòng)化中的應(yīng)用

（一）在電氣設(shè)備設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

電氣設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì)工作較為復(fù)雜，不僅要求設(shè)備的優(yōu)化與設(shè)計(jì)人員具備電路、電磁場(chǎng)以及電機(jī)和電器等方面的知識(shí)，還需要其具有豐富的經(jīng)驗(yàn)和較強(qiáng)的應(yīng)變能力。以人工手動(dòng)制作為基礎(chǔ)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方式已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)前電氣工程自動(dòng)化的具體要求，在電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)過(guò)程中，將人工智能引入CAD中，可以有效提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量與設(shè)計(jì)效率。人工智能在電氣設(shè)備設(shè)計(jì)優(yōu)化方面主要體現(xiàn)在遺傳算法和專家系統(tǒng)兩個(gè)層次上。由于遺傳算法對(duì)自動(dòng)化模型的計(jì)算方法較為先進(jìn)且其計(jì)算結(jié)果具有較高精度，遺傳算法經(jīng)常被應(yīng)用于相關(guān)電氣產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計(jì)中。在專家系統(tǒng)的應(yīng)用方面，由于電氣設(shè)備在出現(xiàn)故障前是存在相關(guān)征兆的，根據(jù)電氣設(shè)備故障的非線性與不確定性的特點(diǎn)，在專家系統(tǒng)中加入人工智能，可以最大限度地發(fā)揮專家系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)品合理性的設(shè)計(jì)作用，從而提高電氣產(chǎn)品的整體專業(yè)化水平。

（二）在電氣控制過(guò)程中的應(yīng)用分析

電氣系統(tǒng)的控制過(guò)程也相對(duì)繁瑣，由于技術(shù)人員的操作不當(dāng)會(huì)容易使得電氣設(shè)備發(fā)生故障。人工智能通過(guò)借助計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算的核心技術(shù)，能夠代替部分人工智能工作的電氣控制功能，使控制精度得以提高。人工智能的應(yīng)用以界面化的形式簡(jiǎn)化了控制流程，不僅提高了電氣系統(tǒng)的控制效率，而且也實(shí)現(xiàn)了對(duì)電氣系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制。通過(guò)自動(dòng)生成報(bào)表的形式，降低人力物力的投入，并為技術(shù)人員日后的數(shù)據(jù)查詢工作提供較大便利。根據(jù)電氣系統(tǒng)傳統(tǒng)控制過(guò)程的交、直流傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)電氣系統(tǒng)的控制。一方面，在以直流傳動(dòng)為主的電氣控制過(guò)程中，人工智能的模糊邏輯控制主要包括了Sugeno 與Mamdani，Mamdani 主要用來(lái)對(duì)電氣系統(tǒng)的運(yùn)行速度進(jìn)行調(diào)控，而Sugeno 則是Mamdani 的一種特殊情況。在以交流傳動(dòng)為主的電氣控制過(guò)程中，則主要應(yīng)用基于人工智能理論的模糊控制器來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電氣調(diào)速控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)電氣系統(tǒng)的各方面功能。

（三）在故障診斷中的應(yīng)用分析

傳統(tǒng)的電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)的故障診斷方法，是基于變壓器傳送介質(zhì)分析，根據(jù)介質(zhì)是否有變質(zhì)等來(lái)作為故障判斷的依據(jù)。這種傳統(tǒng)的方法不僅要耗費(fèi)大量時(shí)間外，還會(huì)受人為因素影響較為明顯。加之電氣設(shè)備所應(yīng)用的環(huán)境不同，產(chǎn)生故障自身具有較強(qiáng)的突發(fā)性和不確定性，大幅增加了設(shè)備故障診斷的難度?；谌斯ぶ悄艿碾姎庠O(shè)備故障診斷方法在設(shè)備診斷過(guò)程中加入了模糊理論以及基于人工智能技術(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專家技術(shù)，進(jìn)而有效提高了電氣設(shè)備故障診斷的效率，并在提高電氣工程生產(chǎn)效率的同時(shí)，也減少了人力和物力資源的輸出。

三、結(jié)論

本文結(jié)合人工智能的特點(diǎn)，以及在電氣工程自動(dòng)化領(lǐng)域中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分析，進(jìn)而對(duì)其在電氣設(shè)備設(shè)計(jì)、故障診斷以及電氣控制過(guò)程中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。在電氣自動(dòng)化領(lǐng)域大力發(fā)展人工智能技術(shù)，對(duì)于提高電氣工程的自動(dòng)化水平并促進(jìn)電力產(chǎn)業(yè)健康、全面發(fā)展具有重要的歷史作用和積極意義。