人工智能技術在電氣自動化控制中的應用思路分析

任博

【摘 要】隨著經濟和社會的不斷發展與進步， 各行各業中已經廣泛開始使用電子信息技術，這個技術變得十分的普及。其中作為一門新興科學——電氣自動化控制，智能技術（AIT）的使用在很大程度上提高了其效率，使得電氣工程設備在使用中去的良好的效果，同時從根本上減少了投入，包括人力和物力等。在今天——這個追求高質量、高產出的時代，人工智能技術已然成為了工業中不可缺少的部分，本文將針對人工智能技術的特點和在電氣自動化控制中的應用進行分析。

【關鍵詞】人工智能；電氣自動化控制；應用；思路分析

0 概述

針對電氣工程方面，廣泛的使用電氣自動化控制系統中的人工智能技術對電氣工程的質量的提高和安全性的增強起到了重要的作用，同時也成為了使電氣工程持續發展的保障。

（1）AIT的相關概念

智能技術（Smart power）是一種新技術，基于人類智能模擬智能理論并加以實踐，對于計算機技術而言AIT可以被算作是組成的重要部分之一。人工智能通常被稱作機器智能，是一種邊沿學科，AIT是社會科學與自然科學的融合。“人工智能”一詞產生于1956年的Dartmouth學會上，自此人工智能研究進入發展的黃金時期，是二十世紀末期三大世界尖端技術之一，其中包括人工智能、能源技術和空間技術，而在21世紀的今天，人們又將人工智能與納米科學、基因工程并列入三大尖端技術中[1]。

為了使AIT進一步被完善，因此智能技術才被應用到生產中去。一般用于研究智能技術的問題都是較為繁復、瑣碎的問題，而智能技術就是以解決這些問題為目的來像人類一樣進行思考，對人類的大腦進行模擬來研究如何解決問題，搜集信息并作出具體的反饋。

（2）智能技術的特點

能夠代替世界上最復雜精密的儀器——人類的大腦進行勞動是智能技術的特點，智能技術能夠使勞動負擔被減輕，把計算機當成載體，并對計算機加以利用，使其在以下幾方面起到重要的作用：節約生產成本、提高勞動效率、維護設備穩定運行等。

（3）智能技術的優點

AIT可以被按種類分成很多種，并且不同的人工智能控制上也各不相同。為了更好的開發人工智能系統，更好地了解人工智能系統，我們可以研究遺傳算法作為例子，將遺傳算法當做非線性的函數近似器。在設計時，智能化控制器通過調整控制對象模型，從而使性能得以提高的目的被實現，與此同時能夠控制下降時間等因素。模糊邏輯控制（Fuzzy Logic Control）在應用的時候，其控制的速度是普通控制無法比擬的，應用模糊邏輯控制（Fuzzy Logic Control）時的速度非常之快。智能化控制器（intelligent controller）在調節語言和信息方面的同事也要不斷的完善相關的應用數據，才能使得智能化控制器的優勢更加的顯而易見。智能化控制器可以對在其中輸入的未知數據進行有效的估計，從效率上來算這種估計方式的效率很高，對驅動器產生的一些影響對于智能化控制器而言能夠被忽略不計。智能化控制器能夠處理普通控制器不能夠解決的問題，并且在這方面具有優勢，一般的控制器形成了固定的模式（學習算法等方面），這會使一般的控制器在進行運算時花費更加長的時間，而智能化控制器能夠非常快速地解決出現的問題，不但如此，智能化控制器還能夠很快地學習算法。智能化控制器相較于一般的控制器具有更好的適應性和抗干擾力，這會使得智能化控制器在應用的時候更加有效果。

1 設計理念

1.1 集中監控式

針對電氣工程自動化（Electrical Automation）控制利用集中監控式的設計理念的優點有三處。第一處在于利用集中監控式設計理念可以使系統運行和維護的流程更加簡便。第二處優點在于使用集中式監控的限制少。第三處優點在于利用集中監控式設計理念會使系統在設計時比較簡單，并且能夠讓設計理念在系統里得到淋漓盡致的體現。

1.2 遠程監控式

針對電氣工程自動化（Electrical Automation）控制利用遠程式監控的設計理念的優點有三處。第一處在于利用遠程式監控的設計理念可以使電纜的數量有所減少。第二處優點在于使用遠程式監控的設計理念能夠節約安裝成本，減少了安裝材料的使用量。第三處優點在于利用遠程式監控的設計理念會使系統在組裝完成后，使用起來更加的方便，正因如此，遠程式監控的設計理念會被廣泛應用。

2 AIT的應用現狀

2.1 AIT對于生產、工作的意義

能夠對信息進行系統性的收集和進行及時的反饋以及研究是人工智能化技術最大的優點。人工智能化技術（AIT）能夠代替人類的大腦對信息進行有效的處理，進而減輕人類的腦力勞動，使人類得以減負。將人工智能化技術（AIT）運用到電氣自動化控制中，能夠對生產、流通等過程進行優化，使自動化生產的技術得以實現，不單單是減少了人力的成本，還能讓工作效率得到提高，這對優化電氣自動化行業的產業結構相當的重要且具有積極的意義。

2.2 AIT的應用現狀

眾所周知，設計電氣設備是一項極其復雜的工作，電器設備的設計不但需要很多相關的理論知識（電路、電磁場等），關于設計方面的經驗也是必不可少的。按以往的設計來看，對于電氣產品的設計所采用的方法通常都是最簡單的，然后根據自己的經驗，來進行人工設計。現在的計算機技術發展的如此迅速，電氣產品的設計也發生了翻天覆地的變化，電氣產品不單單依靠傳統的手工設計，而是利用計算機來進行設計，利用計算來進行設計可以讓設計的周期得到縮短，后期維護起來也更加方便，而且較易選出最優化的方案。人工智能技術（AIT）在電氣自動化控制中的應用使得一些技術得到了發展（如CAD等），使產品的設計效率加快，產品的質量有所提高。人工智能化控制功能已然成為了現實，并且不可或缺。人工智能化控制功能的優勢在于，人工智能技術（AIT）能夠采集數據并對采集得到的數據進行分析處理。人工智能技術（AIT）能夠采集電器設備的模擬數據，還能夠對數據進行處理和儲存。人工智能技術（AIT）可以實時監控系統的運行，且帶有時間報警的功能。該功能的好處在于能夠將設備的模擬量數值及時匯總，還能根據順序記錄發生的事件，對已經處理過的事件能夠自動處理并作相關提示。除此之外，人工智能化技術（AIT）還具備聲光、圖像等功能。人工智能技術（AIT）還具備操作控制的功能。電氣系統的運行人員還會被限制操作權限，有些工作人員只需要根據人工智能技術（AIT）的程序進行操作就能實現停機操作。人工智能技術（AIT）能夠模擬當系統發生故障時，各種電氣量在故障前、后的變化并做順序記錄。

3 AIT的應用

3.1 電氣控制（Electrical control）中的具體應用

電氣管理是整個電氣系統在運行中最為重要的環節，電氣管理能夠保障電氣設備以穩定、安全的方式運行。如果電氣行業的電氣控制能實現管理自動化，那么就能基于系統安全運行的情況下，更大化的降低企業中的人力成本以及勞動成本。如果我們想把電氣控制自動化管理（Electric control automation management）的這種想法變為現實，那么智能技術（Smart power）的支持與幫助是我們離不開的，比如神經網絡控制（NNC）就是智能技術在自動化控制中的體現。

3.2 AIT在模糊邏輯中的應用

模糊邏輯（fuzzy logic）是以模擬人的思維方式為主，也就是以心理學為主，并且以此為基礎，通過與數學函數的有效結合的方式來對人類心理變化的過程進行揭示，這種變化過程按由好到壞的等級分成五個層次。模糊邏輯能夠降低數據庫搜索的難度，各種問題能夠迎刃而解，主要針對對電力系統故障不是很了解的電力工人或者不了解電氣工程如何在數學中建模的人而言，模糊邏輯起到了重要作用，模糊邏輯能很好地統計數據和分析數據，還能過根據數據分析的結果來分配方案，并且能夠對系統的障礙操作起到預測的作用。

3.3 智能技術在人工神經網絡系統中的應用

人工神經網絡系統（Artificial neural systems）是一種對人類的模擬。Artificial neural systems對神經系統通過計算機程序來對其進行模擬，然后通過網絡將信息進行傳輸并作相關的處理，人工神經網絡系統和人類的記憶聯想和判斷等方面具有相同點，Artificial neural systems的邏輯思維主要是通過在電氣工程中建立諧波模型（harmonic model），并實時監控電力系統，對電力系統動、靜二態的安全度進行分析 ，檢測障礙并對檢測出的障礙進行診斷等。

3.4 優化設計和故障診斷

一般在進行設計工作的時候除了需要掌握書本知識外還要有一定的經驗作為輔助，這樣才能更快的完成整個設計。以往在設計產品的時候，大約是采用實驗與經驗相結合的方法來進行設計，這樣設計出來的方案事實上不盡如人意，因為這種設計方案其實并不是最好的，人工的設計總是有瑕疵。但是隨著科技的飛速發展，計算機的技術也在不斷的更新換代，使電氣工程產品的設計方式從以前的手工設計逐漸轉變為CAD設計。用CAD設計能夠在更短的時間內設計出更好的產品，并且可以模擬產品的設計效果，從而使產品的質量得到保障。許多的工作人員為了使電氣產品的設計得到提高而深入地研究了電氣工程應用系統，目前已經取得了一定的成果。

智能化技術的應用與優化在遺傳算法（genetic algorithms）也有所體現，遺傳算法（genetic algorithms）作為一種較為先進的算法，它在電氣工程中經常被用到，并且遺傳算法計算的精準度很高，在電氣工程中的作用不容小覷。遺傳算法的征兆和故障之間的關系錯綜復雜，具有不確定和非線性（non-linear）的特點，而將智能化技術應用到遺傳算法中正使它的優勢能夠被發揮，電氣設備的故障診斷中應用的技術除了神經網絡（neural network）、邏輯模糊與專家系統（expert system）外，在變壓器（transformer）、電動機（motor）與發電機（generators）等故障診斷中，智能化診斷技術被廣泛應用。

3.5 AIT被應用于日常操作中

在日常操作中，人工智能技術（AIT）已經深入到生活的各個方面，并且也早已深入了電氣自動化技術的發展中。人工智能技術（AIT）有效解決了在電氣自動化技術的應用中傳統電氣控制的誤差高且效率低、操作復雜等問題。使得操作程序被最大程度的簡便了，該技術甚至能夠讓人在家里通過電腦操控系統。

我國引入人工智能化技術這一舉措使電氣自動化操作更加的簡便化，并且能夠通過遠程控制來對系統進行操作，能夠讓工作人員在遠離生產環境惡劣的車間的同時，使誤差率降低、生產成本減少。電氣自動化中智能技術的應用將進一步滲透到人們的日常生活中去，這是一種勢在必行的節奏，電氣自動化中智能技術的應用不僅能使人們的生活質量得到提高，同時也是一種對未來的積極探索。

3.6 在簡化自控流程期間應用智能技術的措施

電氣領域的自控流程相對而言比較復雜，因此對于每一個步驟都高標準，嚴要求，如果有一個細小的操作發生失誤，那么就會容易造成事故，這種事故可大可小，而這種因操作失誤而引起的事故會給整個作業帶來不可估量的損失。人工智能技術（AIT）能夠使這種問題被妥善進行處理，并且能夠借助計算機設備對遇到的各種問題進行分析和處理，進而將平時的信息進行整理和匯總，然后針對這些問題設計出不同的故障處理方法，盡可能讓電氣自控工作的質量得到保障。除此之外，該人工智能技術（AIT）能借助計算機對設備進行遠程控制，簡化了控制的過程，為技術維修方面的工作人員帶來了便利，與此同時也為檢察設備提供了方便。

4 AIT的應用前景

在設計電氣設備的時候，很多學科的知識都會被用到（比如電路等），這就對相關的設計者不僅僅是在學術上，更是在經驗上提出了更高要求，如果設計者能夠將一些智能化技術運用到設計中，那么以前無從下手的問題就能夠被解決，能使電氣工程在切入智能技術的設計時的效率得到提高，質量得到提升。在進行設計時，相關的設計人員應該注意系統的綜合運用，如模糊邏輯系統、遺傳算法、專家系統和人工神經網絡系統等。這樣便能使全新且高效的混合智能技術（hybrid intelligence technique）被開發，混合智能技術在電氣工程自動化控制系統的應用可以優化電氣工程自動化控制系統。

5 結論

人工智能技術（AIT）是高科技的典范，現代化的代表，而電子信息技術的突飛猛進更是將智能技術帶入了一個新的發展平臺，使其有更廣闊的發展空間。作為一門新的科學技術——人工智能技術（AIT）還在不斷地完善，但是隨著經濟的不斷發展、科技的不斷進步，人工智能技術（AIT）已經成為人們的生產和生活中不可缺少的部分。人工智能技術（AIT）對智能的本質進行了全面的闡釋，并且該技術使電氣工程自動化的發展被推動了。人工智能技術（AIT）不但給人類的生活帶來了便利，同時也逐漸成為了衡量一個國家工業水平是否發達的重要標志，因此，智能化技術日后在電氣自動化控制中的應用會愈來愈廣泛。

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[責任編輯：薛俊歌]