人工智能技術在電氣自動化控制中的應用思路分析

張英光，朱 燕

（炎黃職業技術學院，江蘇 淮安 223001）

隨著計算機革命的持續發展，現在的計算機運算速度和儲存容量都得到了極大的提升。先進的計算機帶來產品設計與更新上的方便，過去需要幾年才能完成的設計工作，現在通過計算機強大運算能力的支持可以在十幾個月內就完成基本的設計工作。傳統的電氣系統設備和技術的跟新換速度平已經不能滿足當前社會的發展需要。電氣自動化控制為了能夠跟上當前科學技術的進步速度，需要尋找新的技術支持、開展新的應用方式。作為新世紀的三大尖端技術- 人工智能技術被普遍認為能為電氣自動化控制提供新的發展動力。工程師們通過將人工智能技術與電氣自動化控制技術相互結合，成功的在電氣自動化控制中開展了新的應用，幫助提高了生產和制造的效率，減少了生產過程中對人和物質的需求，也提高了電氣自動控制的準確性讓自動控制技術更加高效和智能。

1 人工智能技術

1.1 概念和發展

人工智能（Artificial Intelligence），簡稱AI。人工智能是計算機科學不斷發展的產物，它的目標是將人全面地從生產中解放出來，通過對人類大腦思考方式和特點的不斷探究，生產制造一種能夠像人一樣思考、像人一樣做出反應的機器，幫助人類處理各種復雜的問題和進行基本的生產活動[1]。人工智能技術已經發展了很長一段時間，其于上個世紀中葉在計算機發源地美國被提出，剛被提出時并不被重視。后在上個世紀末期幾位業界大牛的推廣下得到極大關注，并被稱為世界三大尖端技術之一，進入新世紀科學家們發現了人工智能技術更多的用處和優點，更加的重視它，將它與基因工程和納米科學并列的三大尖端科學技術之一[2]。

1.2 人工智能的目標

人工智能技術發展僅僅依靠計算機科學技術是不夠的，還需要自然和人文等各個學科理論技術幫助[3]。為了實現幫助人類處理各種復雜問題和替代人從事基本生產的目標，人工智能技術需要研究機器人怎么像人一樣從事各種各樣的勞動、如何快速有效的進行語言及圖像的識別、如何使更多的人能夠像人類專家一樣分析和處理問題等。通過科學家和工程師不斷的實踐，人工智能技術已經在機械生產制造、汽車行駛、教育等許多領域開展了成功的應用，取得了一些有目共睹的成果。人工智能技術在未來將影響更多的行業，成為推動社會生產力發展的重要支撐技術。

2 人工智能技術在電氣自動化控制中應用的優勢

2.1 減少生產和制造的成本

傳統的電氣自動控制在各個環節都需要人的參與，離開了人整個系統將可能直接癱瘓。由于有人的參與在操作過程中有時難免會發生一些問題，問題的出現會導致整個系統工作效率的降低，這會給生產帶來許多人員時間浪費的不必要浪費和物質資源的不必要消耗，這是傳統電氣控制與運用人工智能技術的電氣控制最大的區別所在。運用人工智能的電氣控制最終目標是完全不需要人的參與，將人從整個系統中剔除，利用計算機來代替人執行以前人來執行的操作，利用計算機和機器人來代替人進行危險的體力勞動。利用先進的機器學習算法幫助計算機和機器人學習科學家和工程師的操作經驗和知識。通過將人類專家的知識和經驗進行最大化的利用可以提高生產制造效率，將每個人的時間、物質的每一份價值發揮到能夠達到的最大化，進而降低整個系統運行的成本。

2.2 適用范圍廣

電氣自動化控制剛剛開始運用的時候，人們為了降低整個控制過程實現的難度，通常會將全部的注意力集中到某一個相對較容易實現的單位上，以此來獲得控制過程的實現。在后續的電氣自動化控制的發展，人們開始逐漸的關注整個系統各個單位之間的聯系，開始嘗試同時對更多單位進行控制，但傳統的電氣自動控制始終沒有實現整個系統之間的信息交互，對單一或者幾個單位進行控制的方法雖然能夠簡單、高效的對控制單位進行控制，但是整個系統之間缺少必要的信息交流，在其他單位發生變化后，需要迅速處理時，不能夠快速地執行相應的操作。人工智能技術能夠幫助控制系統搭建一個面向所有單位的信息傳輸網絡，對系統進行全方位的掌控。當某一個單位發生改變之后，可以快速的將變化傳輸給系統內其他單位，系統就能夠通過對比人工智能技術提供的數據，選擇當前最合理的操作，以保證系統運行的穩定性和安全性。

2.3 一致性好

人工智能技術的實現必須依靠相應的計算機算法，計算機算法實質上是確定且不經過人為操作不會改變的一行行的代碼。在電氣系統工作時，設備的運行和操作實際上就是一行行代碼的不斷提取和運行。當需要生產某一個電氣設備時，只需要計算機按照相應的程序指令不斷的運行下去，因為執行的程序指令是不會自行發生變化的，所以生產出來的電氣設備的各項性能是不會存在明顯的差距，這樣就很好地保證了產品的規范化和性能的一致性。而且，計算機程序在設計時都需按照規范的用法編寫，這就為后續擴展兼容新數據和新信息提供了非常大的幫助。總而言之，人工智能發展的潛力是巨大的，通過在電氣控制過程運用人工智能技術能夠將人從繁瑣的操作中解放出來，提升電氣系統的智能化水平，帶動生產技術的又一次變革；利用專家系統能夠在進行決斷時，利用先進的專家經驗進行最有價值、最科學的決策，提高電氣控制的效率。

3 人工智能技術在電氣自動化控制中的應用分析

3.1 我國電氣設備中的人工智能技術

為了實現我國電氣系統自動化控制，需要克服許許多多的問題。其中最基本的問題是電氣設備的生產和制造問題，電氣設備作為整個電氣系統的基礎，支撐著整個系統的發展。設計良好的電氣設備應能夠經受住時間的考驗，在每次的使用過程中，不會存在參數和狀態的大范圍波動；在操作人員進行相應的操作之后，設備需要能夠在規定的時間內準確、高效的執行相應的操作，并能夠實時地給出操作的結果。為了制造滿足上述要求的設備，需要電氣設備的設計人員具有非常高的素質。首先，設計人員要足夠熟悉電氣設備日常的使用環境和狀況，例如：高壓變壓器常常被布置在室外，需要經受風吹雨打和長時間的暴曬。因此要求設計人員在選擇變壓器材料時要強化這方面。其次，設計人員要有先進的設計知識、豐富的設計經驗，只有同時具備知識和經驗才能夠設計出最好的產品。最后，要求設計人員具有高度的職業責任感，在進行設計時，謹慎小心的進行操作；設計完成后，能夠細心的檢查每一項的設備，避免因為粗心大意造成事故發生。

這三點要求無疑對非常多的人提出了限制，但在當前智能化的大背景下，這些限制可以被降低很多。眾多的資深電氣類設備設計工程師將自己經驗接合科學的設計理念編寫成軟件，利用計算機快速計算的能力，通過計算機輔助設計和CAD 技術軟件為研發人員提供了數據和信息支撐，能夠非常便利的開展設計和試驗工作。計算機設計技術運用可以幫助經驗不豐富的工程師更快的走向設計工作，減少由于經驗不夠造成的物質和時間損失。

3.2 我國電氣故障排除中的人工智能技術

電氣系統由于工作環境和狀態的原因，設備經常會發生故障，尤其是室外高壓變壓器、發電機、發動機三個部分是常常發生故障的電氣設備。這三個設備發生故障之后，會導致電力無法產生、產生的電力無法正常傳輸等問題的發生，這都將降低系統的工作效率，影響社會其他行業的正常生產制造活動，給人們的生活帶來非常不利的影響，在某些極端情況下，甚至會使人們的生命安全受到威脅。傳統的故障檢測手段是派遣經驗豐富的員工，對整個線路中可能存在的問題進行逐一的檢查。這種方法需要消耗大量的時間精力，不利于提高整個電氣系統的工作效率。

人工智能在電氣自動控制領域內常用的方法主要包括計算機神經網絡、專家系統和遺傳算法等，其中專家系統在電氣設備故障的排除和檢修中具有非常重要的作用。將人工智能技術應用于電氣設備自動控制的故障排查環節，可以完成對整個控制環節全方位，長時間的檢測。一旦發現有關的指數存在劇烈的不正常變化，可以立即發出警備，引導相關技術人員來進行檢修。在發出警報的同時，隔離設備，將設備停止運行。在技術人員到來后，能夠及時的給出故障存在的位置和解決該故障的方法，知道故障所在位置和解決方法能減少排除故障所需的時間，提高故障的修復效率，避免造成損失。

3.3 我國電氣設備操作中的人工智能技術

電氣系統與人們的生活息息相關，在日常的生活中，使用電氣系統的方便與否對人們生活的幸福感具有一定的影響[4]。使用起來非常方便、操作環境符合人機工程學的設備在使用的過程中能夠給人的身心以愉悅；使用起來不方便、需要進行許多多余步驟才能完成基本操作的電氣設備在使用的過程中就會影響人的心情，使人的工作效率降低。傳統的電氣系統的操作需要進行許多繁瑣的操作，不利于提高人們日常使用過程中的舒適性。

將人工智能技術運用到電氣系統的方方面面，例如：熱水器的自動加熱、空調的制冷、電燈明亮的控制等，可以給人們的日常生活帶來極大的便利，提高電氣設備的使用性，也能提高人們的生活品質，對于人們的生活影響巨大。例如：電燈是我們每個人每天生活中都需要用到的設備，當電燈開關安裝的位置不合理時，每次天黑回到黑暗的屋內都需要摸索很長的時間，有時候有可能會撞到桌椅。一些膽小的女生甚至不敢回到孤獨和黑暗的家中，傳統的電燈安裝位置的不合適影響使用性。而使用人工智能技術的圖像處理技術，當門口的攝像機檢測到房屋主人回家時，通過系統對電燈發出指令，當人打開房門時，可以給人一片光明，使人們感到家的溫暖。通過對人的行為和心情進行檢測，合理的調節電燈的亮度和顏色，為人提供最大的舒適。

4 結語

總而言之，近些年來隨著計算機科學的不斷發展，人工智能技術的應用思路也在不斷擴展。人工智能開始在各個領域之間進行滲透，使得各個領域之間的聯系日漸緊密，緊密的聯系也進一步推進人工智能技術的發展。將人工智能技術運用于電氣自動化控制中可以推進自動化控制水平的發展進程，推動整個電氣行業的發展，進而通過緊密的聯系帶動全社會的發展，提升人們的生活水平、為國民經濟的發展提供堅強后盾支撐。當然，人工智能技術應用于電氣自動控制系統還處于起步階段，還是存在一些問題，需要不斷地通過實踐來改進和優化這些問題。相信在未來，通過將人工智能技術與電氣自動控制相結合，不僅僅可以解決目前電氣自動化控制過程中存在的問題，也能進一步擴展電氣自動控制技術的應用范圍，讓電氣自動控制技術再向前邁進一步，人工智能技術將在電氣自動控制系統中發揮舉足輕重的作用。