礦山電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中人工智能技術(shù)的應(yīng)用

張夢(mèng)麗

（河鋼集團(tuán)礦業(yè)公司司家營(yíng)北區(qū)分公司，河北 唐山 063700）

1 人工智能技術(shù)概況簡(jiǎn)介

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人工智能技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域也逐漸的拓寬，該技術(shù)在使用的過程中主要是在邏輯芯片的輔助下，完成人的行為模仿等活動(dòng)，從而減輕人力勞動(dòng)。現(xiàn)階段使用最多的就是人臉識(shí)別和語(yǔ)音識(shí)別等。人工智能技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用尚未全面，仍然處于發(fā)展階段，在實(shí)際應(yīng)用過程中，人工智能機(jī)器了的自主思維能力尚未達(dá)到較高的水平。將人工智能技術(shù)應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中，可以有效提高工業(yè)生產(chǎn)的效率，降低工業(yè)生產(chǎn)的成本，有利于工業(yè)生產(chǎn)向智能自動(dòng)化方向發(fā)展。

雖然人工智能技術(shù)水平還不夠成熟，但在具體應(yīng)用過程中已經(jīng)取得了更好的成績(jī)。人工智能技術(shù)的應(yīng)用可以賦予物品人的思考，使冰冷的物品有人的邏輯思維能力，從而實(shí)現(xiàn)了物品之間的協(xié)作。目前，我國(guó)礦山生產(chǎn)的過程中大部分工作是由自動(dòng)化程序完成的。應(yīng)用人工智能技術(shù)優(yōu)化礦山電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械、電氣設(shè)備的自動(dòng)化控制和作業(yè)，是機(jī)電一體化的核心內(nèi)容。該技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)一步提高礦山生產(chǎn)效率，降低人工成本，提高礦山產(chǎn)品質(zhì)量。

2 人工智能技術(shù)在礦山電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

2.1 具有一定的自主性，能夠獨(dú)立作出生產(chǎn)決策

傳統(tǒng)的礦山電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的自動(dòng)化程度比較低，許多操作都是由人工操作完成的。同時(shí)，該系統(tǒng)在運(yùn)行過程中容易受到外界因素的影響，其運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性無(wú)法把握。現(xiàn)階段，將人工智能技術(shù)應(yīng)用到礦山電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，可以提高系統(tǒng)自助調(diào)整的能力。系統(tǒng)能夠自動(dòng)分析運(yùn)轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)的問題，并結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況對(duì)系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，此外，人工智能技術(shù)的應(yīng)用又可以提高生產(chǎn)的效率，具有一定的自主能力。

2.2 具有自動(dòng)設(shè)計(jì)生產(chǎn)模型的學(xué)習(xí)能力

目前，我國(guó)礦山生產(chǎn)已基本實(shí)現(xiàn)了電氣自動(dòng)化控制，雖然與傳統(tǒng)的機(jī)械控制和人工控制相比，效率有了很大提高，但與人工智能機(jī)電一體化智能控制相比，仍相對(duì)落后。利用人工智能技術(shù)建立的礦山電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)具有學(xué)習(xí)能力，其適應(yīng)性強(qiáng)。同時(shí)，該系統(tǒng)在應(yīng)用的過程中技術(shù)人員可根據(jù)生產(chǎn)條件的變化，自動(dòng)設(shè)計(jì)生產(chǎn)模型，調(diào)整控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。

2.3 具有一定的應(yīng)變能力，能自動(dòng)排除生產(chǎn)故障

傳統(tǒng)的礦山電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)不能自行調(diào)整運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的故障，從而導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的效率降低。同時(shí)，維修人員無(wú)法準(zhǔn)確的找出故障出現(xiàn)的原因，生產(chǎn)工作被直接延續(xù)。利用人工智能技術(shù)開發(fā)的礦山電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的故障隱患，提前防范。一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障，人工智能技術(shù)就可以切斷設(shè)備電源，避免出現(xiàn)設(shè)備燒毀的問題。同時(shí)，給維修技術(shù)人員提供有價(jià)值的故障排查信息。

2.4 具有一定的自動(dòng)控制生產(chǎn)質(zhì)量的能力

礦山生產(chǎn)活動(dòng)的環(huán)境通常情況下比較復(fù)雜，導(dǎo)致礦山電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)容易受到外界因素的影響而無(wú)法保證生產(chǎn)質(zhì)量以及生產(chǎn)效率。人工智能技術(shù)的合理應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)外部多種不同因素的監(jiān)督與控制，從而保證電氣生產(chǎn)設(shè)備處于正常的工作狀態(tài)，確保生產(chǎn)效率與質(zhì)量。

3 礦山電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)中人工智能技術(shù)的應(yīng)用

3.1 礦山電器智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

礦山電氣設(shè)備是礦山電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的主體，主要運(yùn)用了模糊控制技術(shù)和人工智能技術(shù)。模糊控制技術(shù)是指對(duì)指令語(yǔ)言進(jìn)行模糊分析處理的技術(shù)，當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)出指令時(shí)模糊模型和變量識(shí)別能夠?qū)ζ溥M(jìn)行全面的分析與處理，從而保證電氣設(shè)備發(fā)出的指令都能夠被識(shí)別。再加上神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的協(xié)調(diào)，可以大大提高對(duì)指令處理的效率。

3.2 礦山電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)中通訊智能化的應(yīng)用

電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)中的設(shè)備比較復(fù)雜，其神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是保證通信正常的重要部分。通常情況下通信系統(tǒng)可以分為有線通信系統(tǒng)和無(wú)線通信系統(tǒng)。礦山生產(chǎn)的過程中會(huì)優(yōu)先選擇使用有線通信系統(tǒng)。有線通信系統(tǒng)在使用過程中穩(wěn)定性更好，但是，有線通信系統(tǒng)的使用成本比較高，搭建需要大量的電線，并且，該系統(tǒng)對(duì)施工人員的技術(shù)要求比較高。隨著通信技術(shù)的不斷提高，礦山電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)正在逐步向著無(wú)線通信發(fā)展。無(wú)線通信系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的要求比較低，其搭建成本也比較低。智能路由技術(shù)具有很強(qiáng)的信息處理能力，它能夠保持較高的傳輸速率，保證通信的準(zhǔn)確性，是實(shí)現(xiàn)智能通信的基礎(chǔ)。

3.3 礦山電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用

礦山電氣自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行的過程中其數(shù)據(jù)傳輸主要通過通信系統(tǒng)完成的。一般情況下，數(shù)據(jù)傳輸包含終端對(duì)控制中心的反饋以及控制中心對(duì)終端指令的傳達(dá)，數(shù)據(jù)傳輸必須具有雙向傳輸?shù)哪芰Γ_保礦山電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行。礦山電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的單元比較多，每個(gè)單元都需要特殊的數(shù)據(jù)傳輸方式。因此，技術(shù)人員必須根據(jù)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的實(shí)際情況綜合選擇使用數(shù)據(jù)傳輸方式。要全面保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量以及效率，提高數(shù)據(jù)的可靠性以及真實(shí)性。

3.4 礦山電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)智能監(jiān)控應(yīng)用

礦山電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)具有較高的穩(wěn)定性，能夠發(fā)揮自身的監(jiān)測(cè)功能。在實(shí)際運(yùn)行的過程中，礦山電氣自動(dòng)化控制設(shè)備主要監(jiān)督所有設(shè)備的運(yùn)行狀況，保證電氣設(shè)備運(yùn)行過程中不會(huì)出現(xiàn)故障。人工智能技術(shù)的應(yīng)用提高了電流監(jiān)控的效果。技術(shù)人員可以根據(jù)電流的穩(wěn)定狀態(tài)，從而分析設(shè)備的穩(wěn)定性。當(dāng)電流運(yùn)行不穩(wěn)定時(shí)，人工智能技術(shù)可以對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，使其恢復(fù)穩(wěn)定運(yùn)行的狀態(tài)。

3.5 礦山電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)備防護(hù)

礦山自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)備有很多，人工智能技術(shù)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行的監(jiān)督，做好設(shè)備的維護(hù)工作。通過對(duì)設(shè)備的正常維護(hù)與管理，可以有效延長(zhǎng)電氣設(shè)備的使用壽命，提高礦山生產(chǎn)的效率。同時(shí)，人工智能技術(shù)可以有效的反饋設(shè)備運(yùn)行的故障以及故障原因，提醒技術(shù)人員技術(shù)對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修與管理，此外，當(dāng)設(shè)備運(yùn)行過程中電壓失穩(wěn)時(shí)，設(shè)備保護(hù)功能可以對(duì)其進(jìn)行保護(hù)，避免出現(xiàn)設(shè)備被燒毀等問題，提高電壓的穩(wěn)定性。使電氣設(shè)備運(yùn)行在低電壓狀態(tài)，保護(hù)電氣設(shè)備的內(nèi)部元件。

3.6 礦山電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)

隨著礦山p 事業(yè)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，我國(guó)礦山生產(chǎn)對(duì)通信穩(wěn)定性要求越來(lái)越高。人們生活和工作的過程中電磁干擾在日益增加，人們獲得的通信數(shù)據(jù)的可靠性就會(huì)受到影響。同時(shí)，礦山生產(chǎn)的環(huán)境比較惡劣，經(jīng)常會(huì)遇到磁性較強(qiáng)的區(qū)域，嚴(yán)重影響礦山的正常生產(chǎn)。因此，礦山電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)在應(yīng)用的過程可以大大降低外界環(huán)境的干擾，實(shí)現(xiàn)了通信數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量。通過將電磁屏蔽設(shè)備裝入系統(tǒng)中，可以有效避免電磁對(duì)系統(tǒng)工作的干擾。例如，如在金屬材料工作柜中配置PLC 控制系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)外殼接地，這樣不僅可以防止空間輻射，還可以降低電磁脈沖和靜電干擾對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響。此外，在進(jìn)行布線的過程中，技術(shù)人員要合理安排所有線路的走向，合理區(qū)分通信信號(hào)的強(qiáng)弱，并采用雙絞線屏蔽電纜模擬信號(hào)的方法，可有效避免信號(hào)間相互干擾的情況。

3.7 礦山電控系統(tǒng)的智能故障診斷與維護(hù)

礦山生產(chǎn)的過程中設(shè)備故障是常見的問題之一。傳統(tǒng)的故障排查工作是由人工完成的。由于故障部位不一定是故障的表現(xiàn)點(diǎn)，因此排除效率極低，排查效果并不理想。應(yīng)用人工智能技術(shù)可實(shí)現(xiàn)智能化故障診斷與維修，快速鎖定故障位置，對(duì)故障進(jìn)行診斷與查找，在故障發(fā)生之初發(fā)出警告，不僅能避免故障擴(kuò)大造成事故發(fā)生，還能及時(shí)進(jìn)行故障排查，幫助維修人員排除故障。它主要利用模糊集理論建立關(guān)系矩陣。并且在故障檢查完成后還可以形成數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)，當(dāng)以后出現(xiàn)類似的情況時(shí)直接進(jìn)行鎖定，效率更高、更精確。

3.8 精化應(yīng)用系統(tǒng)

在電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中應(yīng)用人工智能技術(shù)的不規(guī)范問題制約著人工智能技術(shù)應(yīng)用效果的發(fā)揮，因此，各相關(guān)電氣自動(dòng)化控制研究與開發(fā)機(jī)構(gòu)應(yīng)根據(jù)內(nèi)部研究與開發(fā)機(jī)構(gòu)的研究與開發(fā)控制水平，制定合理的人工智能技術(shù)應(yīng)用體系，在此基礎(chǔ)上，提出相應(yīng)的建議。首先，明確人工智能技術(shù)的應(yīng)用類別和應(yīng)用管理能力，提高人工智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的利用率。其次，以電氣自動(dòng)化控制為基礎(chǔ)，制定人工智能技術(shù)的應(yīng)用規(guī)范，并嚴(yán)格按照應(yīng)用規(guī)范進(jìn)行相關(guān)操作。最后，建立電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)用體系，應(yīng)以當(dāng)前階段的人工智能技術(shù)水平為標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，為了加強(qiáng)人工智能技術(shù)的應(yīng)用效果，研究與開發(fā)機(jī)構(gòu)還應(yīng)派專人負(fù)責(zé)應(yīng)用體系的維護(hù)，排除干擾因素，提高人工智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的適應(yīng)性。

4 總結(jié)

人工智能技術(shù)是近年來(lái)高新技術(shù)領(lǐng)域的熱門技術(shù)之一，雖然還處于發(fā)展的初級(jí)階段，但它已被廣泛應(yīng)用到我們的生產(chǎn)生活中，發(fā)揮著不可替代的作用。人工智能技術(shù)已經(jīng)對(duì)社會(huì)發(fā)展和人們的生活習(xí)慣產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。利用人工智能技術(shù)設(shè)計(jì)礦山自動(dòng)控制系統(tǒng)，可以大大提高生產(chǎn)效率，降低人力成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和產(chǎn)品質(zhì)量。與傳統(tǒng)的電氣自動(dòng)控制相比，它具有自動(dòng)性強(qiáng)、決策科學(xué)、受外部因素影響小、生產(chǎn)穩(wěn)定、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。相關(guān)人員需要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)人工智能技術(shù)的研究，使其發(fā)揮更大的價(jià)值。