人工智能技術在電氣自動化控制中的應用

◎趙特猛 吳珍輝

（作者單位：廣東廣青金屬科技有限公司）

電氣自動化技術是工業(yè)生產中不可缺少的技術，在技術發(fā)展的過程中，電氣自動化控制技術已經融合了計算技術、信息技術，讓控制系統(tǒng)能夠進一步提升運行的穩(wěn)定性和效率。人工智能技術的使用實現(xiàn)了電氣自動化技術的水平的進一步提升，有效擴展了電氣自動化技術的功能，并且減少了工作人員的操作壓力，對提升生產效率、控制生產成本都發(fā)揮著至關重要的作用。智能技術應用到電氣自動化生產中依然具備一定的復雜性，技術人員需要把握技術的特點，選擇合理方式應用相關技術，以滿足電氣自動化控制的要求，從而提升生產的經濟效益，提升企業(yè)的市場競爭力。

電氣自動化控制是一項復雜的工作，傳統(tǒng)的控制方式雖然比較成熟，但是一般在線性問題的處理上有比較好的效果，出現(xiàn)非線性問題后，仍然需要工作人員手動操作。使用人工智能技術可以提升電氣自動化控制系統(tǒng)的功能，豐富對各類復雜問題的處理措施，解決過去在控制中的問題。本文對人工智能技術的內涵進行研究，分析使用人工智能技術的優(yōu)勢和目前智能技術在電氣自動化系統(tǒng)中的運行狀況，最后針對具體的技術應用展開討論。通過研究，幫助人員更有效地使人工智能技術，提升電氣自動化系統(tǒng)的運行效率。

一、人工智能技術概述

人工智能技術是計算機技術、應用數(shù)學等技術交叉衍生出來的技術，通過在編寫程序是模仿人的思維，創(chuàng)造出具有智能特性的程序、機器。和傳統(tǒng)的自動化機械相比，人工智能技術控制下的設備能對周圍環(huán)境狀況進行自主判斷，可以解決傳統(tǒng)自動化技術在動態(tài)環(huán)境中運行效果差的問題，可以代替人從事復雜工作，快速完成各類復雜的分析，做出正確的決策。目前人工智能技術在工業(yè)應用中主要面向機器人系統(tǒng)和專家系統(tǒng)，能保持對復雜情況的高效率工作，也能自動完成很多復雜問題的處理。

二、電氣自動化系統(tǒng)中使用人工智能技術的優(yōu)勢

電氣自動化控制工作需要面臨比較多的復雜情況，傳統(tǒng)的自動化系統(tǒng)很難解決問題，需要工人負責，導致在自動化的情況下，仍有大量的人力需求。使用人工智能技術可以自動完成大量復雜的工作，可以拓寬電氣自動化技術的應用場景，解決過去電氣自動化技術的應用限制問題。

1.減少人力資源投入。

人工智能技術可以代替很多人類的工作、決策，讓自動化系統(tǒng)的自動化水平更加徹底，從而實現(xiàn)勞動力的解放，代替人工操作。目前的工業(yè)生產中，電氣自動化系統(tǒng)會面對很多復雜的、動態(tài)的環(huán)節(jié)，會涉及到很多不同的控制內容，在進行人工管理時，需要投入大量人力才能保證管理，而且人員在匯總設備數(shù)據等方面相對于機器有天然的劣勢，很難保證操作的即時性，也難以短時間內進行大量數(shù)據的處理。使用人工智能系統(tǒng)代替人工操作，可以自動完成大量復雜數(shù)據的處理工作，代替工人完成很多復雜性很強但是重復性比較高的工作，從而減少生產過程中對人員的需求，提升生產率。

2.提升工作的精確性。

無論人工操作還是傳統(tǒng)的電氣自動化控制，保持生產精確性都有比較高的困難，導致生產過程中的問題解決不及時，會影響生產效率甚至會引發(fā)安全事故。使用智能技術會隨時對生產過程中的情況進行監(jiān)控，利用計算機分析在生產過程中可能出現(xiàn)的問題，智能系統(tǒng)會計算出解決方法，實現(xiàn)工作過程中的高度自動化運行，保證工作的精確性和效率。人員操作時，可能會出現(xiàn)疲勞等問題，導致工作精度下降，但是人工智能技術控制下的電氣自動化系統(tǒng)可以保持良好的工作狀態(tài)，確保系統(tǒng)始終保持較高的禁錮惡行。

3.避免對象模型的控制。

傳統(tǒng)的電氣自動化控制器在設計過程中會考慮對象模型，并在整個運行過程中都會以對象模型為基礎進行控制工作。但在實際生產工作中，存在很多影響因素，會超出對象模型的控制范圍，導致系統(tǒng)很難對特殊情況做出正確的反應，容易由于錯誤判斷導致系統(tǒng)出現(xiàn)故障和生產問題。但是使用智能化系統(tǒng)就能避免對象模型控制的僵化問題，可以不斷適應全新的情況，保證設備運行的穩(wěn)定性。

4.操作簡單。

智能技術應用到電氣自動化系統(tǒng)之后，可以提供更加簡便的操作，很多重復性操作都可以由智能系統(tǒng)完成，也能自動完成對操作的糾正，提升了電氣智能化系統(tǒng)操作的簡便性。比如專家系統(tǒng)會在命令系統(tǒng)中輸入準確的指令代碼，通過快速分析可以獲得結果。使用模糊控制代碼能夠完成更為正確的智能化控制，從而保證設備的可操作性。使用人工智能技術設備能夠實現(xiàn)電氣自動化系統(tǒng)的優(yōu)化工作，加快電氣自動化系統(tǒng)的運行速度，降低工作人員對系統(tǒng)的操作壓力。

5.提升系統(tǒng)靈敏度。

電氣自動化控制系統(tǒng)對設備運行狀況、參數(shù)控制、參數(shù)設置都有較高的要求，由于自動化系統(tǒng)運行過程中設備很多，導致系統(tǒng)需要較高的控制成本才能滿足對靈敏度的要求。人工智能技術可以提升對各類數(shù)據的處理效率，解決系統(tǒng)的靈敏度問題。比如可以時刻進行自動化設備運行狀況的檢測，自動完成各類數(shù)據的分析工作，針對異常數(shù)據、異常工作狀態(tài)自動完成判斷，在故障出現(xiàn)之前自動進行系統(tǒng)運行狀態(tài)的調節(jié)，從而保證系統(tǒng)的靈敏度水平。電氣自動化控制系統(tǒng)中應用智能技術后，系統(tǒng)能主動進行運行狀況的分析和解決運行問題，對各類故障處理都有較高的靈敏度，能滿足控制效果的需求。

6.實現(xiàn)更為有效的成本控制。

電氣自動化控制的過程中，人工智能技術可以模仿人類的思維進行系統(tǒng)控制，還能與大數(shù)據等技術融合，制定最優(yōu)化的控制策略。使用該方法減少了運行過程中的人力投入，也能減少電氣設備對能源、材料的浪費，有效控制電氣自動化設備的運行成本。

7.保證電氣自動化設備的穩(wěn)定性。

人工智能技術能夠對電氣設備進行十分精確的控制，并且能自動完成對故障的判斷和處理工作，減少故障對設備的影響，將電氣自動化系統(tǒng)維持在比較穩(wěn)定的運行狀況下。隨著生產工作的復雜，對企業(yè)對電氣自動化生產的穩(wěn)定性也提出了非常高的要求，人工智能技術的應用能滿足企業(yè)對生產穩(wěn)定性的需要，避免故障引發(fā)的問題耽誤正常的生產，提高電氣自動化系統(tǒng)的控制效果。

三、人工智能技術的應用現(xiàn)狀

人工智能技術在現(xiàn)代工業(yè)中已經得到了十分廣泛的應用，而且獲得了非常好的應用效果。使用該技術可以對設備進行改造，保證設備能具備數(shù)據的收集、分析和處理能力，并做出正確的決策。利用人工智能技術可以優(yōu)化電氣設備的各項功能，也能針對設備的運行狀況對設備故障自動做出預警，以及進行實時化管理避免故障出現(xiàn)。在系統(tǒng)運行過程中，智能系統(tǒng)可以根據數(shù)據進行模擬，完成對設備運行狀況的深度分析，如果發(fā)現(xiàn)存在故障，可以第一時間完成故障處理和浸膏工作，實現(xiàn)了電氣設備故障的快速處理。

使用人工智能技術進行設備的控制管理后，可以將更多的設備控制集中在是電腦上進行控制，工作人員通過電腦可以完成對多部電氣設備的監(jiān)控和操作，制定電氣設備的生產計劃。針對各種特殊的控制需求，技術人員可以編寫程序，風度智能系統(tǒng)控制功能模塊，保證智能系統(tǒng)控制水平的提升。實際工作中，各種電纜設備之間可能會出現(xiàn)干擾，使用智能技術可以自動完成對信息的分析和完成故障濾波工作，避免發(fā)布錯誤的控制指令，有助于保證電氣設備的智能化水平，并確保設備的可靠性。

傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)僅僅使用一種具體對象進行控制，但是在人工智能系統(tǒng)下，對所有不同對象都能進行工作。多個不同的電氣設備通過同一個人工智能系統(tǒng)進行控制，能確保生產工作中設備的高度一致，確保不同電氣設備之間的配合，適應對各種工況進行處理的需求，在使用不同控制算法的情況下，保證生產流程的連貫性。

四、人工智能技術在電氣自動化系統(tǒng)中的應用

人工智能技術能夠提升電氣自動化系統(tǒng)運行的靈活性，達到優(yōu)化電氣自動化系統(tǒng)的目的，也增加了電氣自動化系統(tǒng)的應用場景，提升了系統(tǒng)的應用價值。在實際應用中，應該從設計、電氣系統(tǒng)運行過程、日常操作、故障處理等多個層面展開應用，發(fā)揮人工智能在電氣自動化系統(tǒng)中的優(yōu)勢。

1.電氣自動化設備設計。

電氣自動化系統(tǒng)涉及到比較廣的應用范圍，系統(tǒng)控制的人員必須充分了解電氣自動化系統(tǒng)，滿足操作的相關要求。通過規(guī)范操作人員的行為，可以降低電氣自動化系統(tǒng)在控制過程中的錯誤發(fā)生率，提升控制水平。但是在實際工作中，由于操作人員失誤、設備故障的等因素，電氣自動化系統(tǒng)不可能保持長時間的穩(wěn)定運行，一些錯誤的指令也會導致電氣自動化系統(tǒng)出現(xiàn)事故。雖然在工作之前嚴格檢查設備運行狀態(tài)可以降低人員失誤率，但是仍然難以對各種問題進行有效控制。使用智能化技術，智能系統(tǒng)能夠對人員的錯誤操作進行識別，提供警告避免錯誤的操作，保證電氣自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，也能確保系統(tǒng)的工作效率和滿足科學性的要求，對提升電氣自動化技術水平發(fā)揮著十分重要的作用。設備設計時，智能化技術的應用也方便增加電氣自動化設備的功能，以及完善設備的工作流程。對于設計人員而言，必須加強對人工智能技術和電氣自動化技術的研究，推動兩項技術的充分融合，保證電氣自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，減少由于人為因素對設備穩(wěn)定性的影響，并提升系統(tǒng)運行過程中對各種故障反應的速度。

2.人工智能技術在電氣自動化控制中的主要技術。

電氣自動化系統(tǒng)運行過程中，電氣控制工作是最為核心的部分，人工智能技術能夠對電氣自動化的運行過程進行有效控制，提升電氣自動化系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，并且降低運行成本。目前，常用的技術包括專家系統(tǒng)、模糊控制技術和神經網絡技術，這三類技術已經得到了比較廣泛的使用，并且取得了比較好的應用效果。

（1）模糊控制。模糊控制基于模糊數(shù)學，以模糊推理、模糊語言作為控制理論的基礎，將專家經驗作為模糊控制的規(guī)則，能保證系統(tǒng)運行過程中，基于系統(tǒng)的運行狀態(tài)做出正確的決策。該方法使用時，會建立對象的模糊模型，編寫程序獲得模糊控制器，分析系統(tǒng)的運行數(shù)據，完成對控制的決策工作。模糊控制系統(tǒng)具有很強的自主性，可以對很多非線性問題進行分析，也能適應電氣自動化設備運行過程中的動態(tài)狀況，利用計算及控制系統(tǒng)可以建立起有效的反饋渠道，形成閉環(huán)結構的控制系統(tǒng)。

（2）專家控制。專家控制以專家理論為主體展開控制工作，充分結合了目前的控制論技術，能夠實現(xiàn)對專家經驗的模仿，完成人工智能控制。使用專家控制的最明顯特點在于控制的靈活性很高，具有比較強的自主性，對不同的控制環(huán)境、控制需求都有非常強的適應性，可以對設備的運行參數(shù)快速完成正確調整，提升電氣設備的運行效率，保證設備的運行安全。

（3）神經網絡控制。神經網絡控制的理論技術是對人腦的神經元進行模擬，并以逼近理論作為依據進行建模，通過深度學習，可以逐漸提升神經網絡的完善性，在技術逐漸成熟的背景下，神經網絡已經成為了目前智能技術的主流技術。電氣系統(tǒng)中，需要根據需求對神經網絡進行設計，適應特殊的控制需要。

3.日常操控中的應用。

由于電氣自動化設備具有復雜性強的特點，所以操作也比較復雜，很多工作人員在使用電氣自動化設備之前需要經過繁瑣的操作、檢驗流程，不僅效率受到影響，也有可能由于人員工作疏忽導致操作方式錯誤或者省略重要的操作步驟，影響電氣自動化設備的正常運行。人工智能技術的應用能夠優(yōu)化各類控制流程，智能系統(tǒng)能夠對設備的狀態(tài)進行檢查，自動完成各類操作步驟，能減少人為操作的影響，也提升了設備的控制率和共工作效率。隨著技術的進一步完善，人工智能技術為遠程操控帶來了一定條件，在于電氣自動化控制系統(tǒng)深度融合的背景下，很多相對簡單的操作都可以利用智能系統(tǒng)自行完成，一部智能系統(tǒng)也能和多個電氣設備綁定，同時完成對多部電氣設備的控制工作，讓非專業(yè)人員也能正確完成操作。同時，智能系統(tǒng)和各類電氣自動化系統(tǒng)的連接也能時刻同步和儲存系統(tǒng)的運行數(shù)據，智能系統(tǒng)能挖掘數(shù)據在控制中的價值，日后工作人員也可以查詢數(shù)據，分析電氣自動化系統(tǒng)的問題。

4.人工智能技術在設備故障診斷中的應用。

電氣自動化設備由于運行狀態(tài)會受到很多因素的影響，導致運行過程中不能保證絕對的安全和穩(wěn)定，如果發(fā)生設備故障，就需要及時進行故障診斷，對運行故障做出正確判斷，通過自行調整解除故障，或者將故障信息通報給維修人員，方便維修人員制定工作計劃解決故障問題。人工智能技術中的模糊技術、專家技術在故障診斷中有著十分重要的作用，這類技術以神經網絡作為技術核心，通過深度學習可以，能對故障進行十分準確的判斷。

電氣系統(tǒng)故障主要包括變壓器、發(fā)動機等故障，這類部件的故障不僅會影響設備的運行效率，也會影響設備的安全性，一旦出現(xiàn)事故，后果會不堪設想。同時，很多設備的故障存在較高的診斷和維修難度，智能技術通過對設備狀態(tài)的分析，通過智能分析確定故障出現(xiàn)的原因，對快速解決故障有著十分重要的價值。使用智能技術能提升故障診斷的精確性和速度，減少故障診斷和處理工作對人力的需求，縮短故障處理時間。例如在處理變壓器故障中，傳統(tǒng)的診斷方法需要收集變壓器油產生的氣體，分析油的成分、油量，判斷變壓器故障出現(xiàn)的原因，整個檢驗過程會消耗很多的時間。但是使用人工智能技術可以時刻監(jiān)測變壓器的運行數(shù)據，自動在數(shù)據異常時完成對故障的分析工作，對于問題較小的情況，可以通過調節(jié)變壓器自行完成故障處理，具有較高的診斷效率和精確性。

結束語：人工智能技術的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)的控制模式，讓電腦設備可以模仿人完成決策，并且依靠電腦的計算速度，可以同時、快速完成大量分析工作。在電氣自動化控制工作中，人工智能技術的使用能對電氣自動設備進行更為有效的控制，解決過去控制方式下對動態(tài)狀況處理能力的不足，主動分析系統(tǒng)運行數(shù)據，對存在的問題進行研究，解決系統(tǒng)運行問題。智能技術的使用能降低人員的工作壓力、還可以降低電氣自動化系統(tǒng)的運行成本，對提升生產效率、生產精度都有十分重要的意義。因此，還需要繼續(xù)加強在電氣自動化系統(tǒng)中對人工智能技術的應用，解決過去電氣自動化系統(tǒng)運行中存在的不足。