人工智能與電氣工程及其自動化研究

崔城瑋

（張家口市第一中學，河北 張家口 075000）

為了使電氣工程能夠更好地跟上時代的發展，為了更好地實現現代化發展，電氣工程逐步引入了生產的自動化模式，但由于種種因素，需要使用人工智能技術加以彌補。

在自動化領域中，最先進的當屬人工智能技術，在這個信息技術時代，人工智能已經徹底改變了工程學、物理、醫學和管理學領域。傳統的數學模型用于解決問題或決策過程中，這是人工智能的關鍵原則。人工智能由于其智能特性，可以為各種問題提供更好的解決方案。在人工智能的幫助下，可以取得顯著的效果。人工智能方法和應用最近在許多領域得到了廣泛的關注，包括數學、神經科學、經濟學、工程學、語言學、游戲和其他許多領域。這是由于創新和復雜的人工智能技術應用于高度復雜的問題，以及高速計算中的新發展。人工智能通常的應用包括機器學習、數據處理、模式識別、機器智能和分析等。電氣工程行業要實現自動化必須依靠計算機技術，事實上，人工智能技術最近被應用于電氣工程領域，受到了人們的廣泛關注。

1 人工智能概述

1.1 人工智能的概念

人工智能是一個計算機科學領域，可以模擬人類智能和人類感官能力的特征。人工智能系統由于其智能性質，能夠提供優于經典系統的優越解決方案。例如，使用傳統的系統來實現裝配線平衡問題的全局優化是非常困難的，這可以通過使用遺傳算法實現。傳統的計算機缺乏學習的能力，這限制了它們的使用條件——只能在編程下運行。從本質上說，計算機的局限性可以概括為：不智能；沒有自我意識；不了解環境。與計算機相比，雖然人類緩慢而不可靠，但人類擁有智慧和理解力，使之能夠解決無窮無盡的問題。人工智能是機器的創造的可以模擬人類的智力，并據此進行工作的產物。人工智能的智能特性有助于在經典技術上提供更好的解決方案。

1.2 人工智能在電氣工程自動化工程風險管理中的應用優勢

（1）風險管理的監測

由于風險是人類活動所固有的產物，所以在人類活動的各個方面都需要風險管理。這當然包括工業工程中，如塔科馬變窄橋失效等災難將會因風險管理得以避免。人工智能繼續發展，雖然有些人可能會質疑計算機能力的極限，但另一些人卻看到了巨大的機遇——人工智能工具在工程領域的應用廣泛。Schneidewind在一份報告中指出，風險管理適用于NASA航天飛機軟件風險預測——使用累積故障梯度功能可以避免意外傷害。Wong和Qi在程序調試中也使用了神經網絡來識別程序故障的確切位置。此外，模糊系統也已經被用來創建更強大的無線網絡。最近，通過語義文本建模，人們開發了避免網絡智能威脅的系統。能源領域更是涉及許多要求風險管理的問題。比如，Boonchuay和Ongsakul應用粒子群優化評估發電企業的投標策略；Shariatinasab利用神經網絡來代替模擬以評估閃電閃絡中斷中斷策略；由Pourali在報告中提到人工智能模型可以支持核動力風險評估。此外，Silva、Santos、Bottura和Oleskovicz四人曾聯合提出了一個用來監測巴西電力分配系統的電壓幅值的神經網絡模型，這無疑為我們打開了新的思路。使用人工智能模型不但能夠節省人力物力，還能夠避免不必要的損失，這就是風險管理的意義所在。

（2）預測電能消耗

在電氣工程領域，人工智能除了用于風險管理的監測，還可以預測電能消耗。電能消耗的預測可以大致分為人工智能的方法和傳統方法。在這兩種方法之間，人工智能方法由于能夠解決非線性問題而比傳統方法更受歡迎。

目前，在建筑電能消耗預測中，最常見的建筑類型是辦公樓、住宅和其他工程建筑，這些樓宇大小不一，其能源消耗行為也受到許多因素的影響，例如天氣狀況、室內環境和入住率。在所有這些因素中，天氣狀況是影響建筑電能消耗的室內條件和活動的主要預測因素。由于建筑物的能量特性復雜，很難準確預測建筑物的電能消耗。預測方法的準確性將成為未來研究的重點。

2 電氣工程及其自動化概述

2.1 電氣工程及其自動化概述

電氣工程是處理電力及其應用的工程的一個分支。它可能是大規模的電力應用，例如發電和輸電，也可能是小規模的電力應用，例如芯片和電子器件的設計，有時被稱為電子工程。19世紀中期，隨著歐姆，特斯拉，法拉第，麥克斯韋等人對電現象的解釋不斷深入，電學產生了重大進步。目前電氣工程在幾乎所有產品或設備中都占據著重要地位，是我國工程界的第二大分支（僅次于軟件工程）。

電氣工程的涉及范圍十分廣泛，包括電力控制、電子、微電子、信號處理、電信和計算機工程。電氣工程師相應的也需要掌握各種各樣的工程科學，如基礎和進階的電路理論、電磁學、嵌入式系統、信號處理、控制、固態物理、計算機科學和編程等。

2.2 電氣工程及其自動化的發展現狀

（1）電氣工程及其自動化得到了廣泛的應用

我國的電力需求在過去20年的時間里迅速增長，在過去的25年里，總耗電量以年均3.4%的速度穩步增長，2017年，工業部門占總電力需求的近45%，其中住宅和商業部門占其余部分的大部分。預計未來幾年，消費行業的相對市場份額將發生重大變化，到2020年，住宅行業的需求將占到需求的50%左右。住宅和商業領域的需求增長最為強勁，事實上，在最近的電力危機中，工業部門受到的負荷削減最嚴重的影響。監管機構的預測顯示，如果沒有大規模的額外投資，預計未來幾年電力需求增長將超過供應。因此，相信在未來，電氣工程及其自動化的發展范圍會更加廣闊。

（2）計算機信息技術與電氣自動化技術的集成

依據我國有關政府機構公布的電氣工程相關標準，可以看出未來我國的發展方向是使電氣工程實現更規范的發展。這樣一來，我們如果按照頒布的相關準則來提高其工作效率，在后期，保持設備的維護也會相應地更加便利。目前我國的自動化技術、信息技術都在逐步提高，與發達國家差距愈來愈小，長此以往企業便可以實現經濟效益的最大化。

3 電氣工程及其自動化中應用人工智能策略

到目前為止，解決一個特定的問題可以用幾種特定類型的人工智能，而如何選擇合適的人工智能取決于問題的特征和影響需要研究的參數的數量。本文從兩個方面簡要敘述相關的策略。

（1）建立“創新型”電氣工程自動化行業發展目標

國家應積極引領企業改革創新，目前一些企業在研發和技術改革上投入不足，而將大部分精力用于營銷，這雖然是為了獲得資本利益的最大化，但長期來看并不是一個好策略，并不利于可持續發展。唯有將革新應用在戰略上，堅定不移創新的方向，與此同時，使用大量資金對技術進行引進和對設備進行更新，才能最終提高技術設備質量，從而推動整個行業的發展。

（2）以國家為主導的人才培養策略

在將人工智能應用于電氣工程自動化中的時候，還必須要重視相應人才的培養。人工智能作為一個新興的學科，人才缺口很大，所以應在人才培養上多花時間、精力。

4 結語

電力對人們日常工作生活的重要性不言而喻，可以說，電力是現代化社會不可或缺的重要環節，與各行各業都關系密切，電氣工程及其自動化對電氣工程的影響是十分重要的。電氣工程及其自動化是智能化科技的體現，目前已經廣泛應用于各行各業，可以說是人工智能引領電氣工程走向一條新的道路。

人工智能領域泛指通過與人類認知的本構和發展功能和機制進行詳細的類比，使人工系統能夠在一般情況下表現出智能行為的一切技術。據有關科學家預測，未來10年人工智能可以大幅度加快各行各業的工作進程，節省工作時間，也節省了大量勞動力。在電氣工程的自動化中，通過人工智能技術的應用，可以實現解決疑難問題和生產效率的提高，在電氣工程中應用這一技術意義非凡。

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