人工智能在電氣工程自動化中的應(yīng)用探究

高鵬

（華陽新材料科技集團(tuán)有限公司，山西陽泉 045000）

1 電氣工程及其自動化概述

1.1 電氣工程自動化的概念

電氣工程及其自動化是一門較為綜合性的學(xué)科。它所學(xué)內(nèi)容包含自動控制計算機(jī)、電機(jī)與電氣、電子技術(shù)等各個方面，結(jié)合了機(jī)電、軟硬件，而電氣工程主要涉及有電能生產(chǎn)控制、轉(zhuǎn)換利用等各個方面。在能源需求越來越多的時代，電氣工程的應(yīng)用無處不在，從電網(wǎng)到用戶的配電都需要電氣，而如今電氣人才也是紛紛涌進(jìn)，隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，自動化的技術(shù)也在不斷地改革，但是，傳統(tǒng)的電氣工程及自動化仍然存在產(chǎn)品開發(fā)周期長、自動控制系統(tǒng)不靈活、整體效率低的問題。

1.2 智能化技術(shù)應(yīng)用在電氣工程自動化中的特點(diǎn)

（1）提升模型控制的精確性。在電氣工程自動化控制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)的大小、動態(tài)方程的復(fù)雜程度直接影響著控制系統(tǒng)的控制效率。系統(tǒng)控制效率的高低決定著系統(tǒng)的控制能力，影響著電氣工程的自動化水平。鑒于控制模型設(shè)計過于復(fù)雜的特點(diǎn)，想要提高電氣工程自動化控制水平，同時克服控制參數(shù)不斷波動對控制系統(tǒng)的限制，有必要將智能化技術(shù)應(yīng)用其中，從而實(shí)現(xiàn)對電氣設(shè)備的全面管控。

（2）提升電氣工程自動化控制系統(tǒng)的便捷性。在以往的電氣工程自動化控制系統(tǒng)之中，整個控制過程的控制效率較低，這樣的電氣工程自動化控制系統(tǒng)功能已經(jīng)難以滿足電力企業(yè)的生產(chǎn)需求。而利用智能化技術(shù)為電氣工程自動化控制系統(tǒng)融合智能化控制器，這樣就顯著提升了系統(tǒng)的控制效率，優(yōu)化了整個控制流程，讓系統(tǒng)操作更加便捷。智能化控制器具有更好的控制優(yōu)勢，通過智能化控制器來對模型相關(guān)數(shù)據(jù)的波動加以調(diào)節(jié)，這也省去了人工操作，進(jìn)一步緩解了工作人員的管理工作壓力，讓人力成本得到了節(jié)約。

（3）保證系統(tǒng)的一致性。將智能化技術(shù)引入電氣工程自動化系統(tǒng)后，能讓電氣工程自動化系統(tǒng)的一致性得到保障。以數(shù)據(jù)的采集功能為例，在智能化技術(shù)的支持下，電氣工程自動化系統(tǒng)可以更準(zhǔn)確地采集一些不常見的設(shè)備數(shù)據(jù)參數(shù)，再通過智能化控制器完成對這些數(shù)據(jù)的綜合分析，對其中存在差異的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納與識別，這大幅提升了數(shù)據(jù)參數(shù)的準(zhǔn)確度。

2 智能化技術(shù)在電氣工程及其自動化中的具體應(yīng)用

2.1 在故障診斷技術(shù)中的應(yīng)用

在電氣工程及其自動化中采用智能化技術(shù)，利用其工程連續(xù)工作時間較長的特點(diǎn)，將電氣工程故障診斷的處理方案進(jìn)行重新構(gòu)建，以此來提高電氣工程項目故障處理的高效性。在電氣工程運(yùn)作設(shè)備發(fā)生故障前，采用智能化技術(shù)可以對故障信息、設(shè)備使用情況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，并通過及時發(fā)送故障位置點(diǎn)，保證系統(tǒng)問題處理的高效準(zhǔn)確性。另外，采用智能化的技術(shù)，如果在電氣設(shè)備檢測中有不安全的問題，系統(tǒng)則會提示相關(guān)檢測人員進(jìn)行檢查工作。例如在電氣工程中，變壓器發(fā)生了滲漏油解析等情況，并且隨著這種情況形成了相應(yīng)氣體，智能系統(tǒng)監(jiān)測到空氣中相應(yīng)數(shù)值發(fā)生異常，便會發(fā)出警報，提醒相關(guān)人員進(jìn)行設(shè)備的檢查，以此提高了電氣整體運(yùn)行系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。

2.2 自動化設(shè)計技術(shù)及其控制系統(tǒng)的應(yīng)用

在中國現(xiàn)今電氣工程及其自動化的發(fā)展中，其大體方向便是優(yōu)化各項技術(shù)的資源配置，想要實(shí)現(xiàn)電氣工程項目和自動化技術(shù)兩者的雙向發(fā)展，必須要融合現(xiàn)今時代的優(yōu)秀資源。智能化技術(shù)的應(yīng)用，可以推動電氣項目的發(fā)展，也在一定程度上減少了人員與資源的浪費(fèi)，也使傳統(tǒng)的工作危險性與工作量都得到了有效的降低，工作的精準(zhǔn)度與資源的節(jié)約度都有了明顯的提升。通過智能化技術(shù)滿足了電氣工程自動控制系統(tǒng)的使用需求。在整體的分布式結(jié)構(gòu)中，電氣工程及其自動化技術(shù)采用智能分布式結(jié)構(gòu)，以此來加強(qiáng)整體運(yùn)行系統(tǒng)的穩(wěn)定安全性，針對電氣工程項目的生產(chǎn)狀況建立個體功能性模塊，以此來規(guī)避使用系統(tǒng)的相應(yīng)風(fēng)險。另一方面，在計算機(jī)輔助與CAD技術(shù)中，引入智能化技術(shù)，可以有效減少自動化設(shè)計系統(tǒng)的使用時長，進(jìn)一步保證系統(tǒng)設(shè)計的高質(zhì)量。PLC技術(shù)在現(xiàn)今電氣工程的發(fā)展中已被廣泛應(yīng)用，很大程度上都取代了傳統(tǒng)的控制器設(shè)備，在自動化技術(shù)中，PLC技術(shù)也占有核心位置。傳統(tǒng)的PLC技術(shù)與現(xiàn)代智能化技術(shù)相融合，是科技發(fā)展的必然趨勢，因此保證了網(wǎng)絡(luò)線路切換和接觸的準(zhǔn)確性，保障電氣設(shè)備可以平穩(wěn)有效運(yùn)行。

2.3 數(shù)據(jù)的自動采集與處理

人工智能技術(shù)的運(yùn)用，能夠使電氣工程中數(shù)據(jù)的處理與采集智能化，能夠發(fā)現(xiàn)工程系統(tǒng)中的突發(fā)問題，并及時解決。將人工智能技術(shù)用到電氣自動化控制中，還可以對相關(guān)工程數(shù)據(jù)進(jìn)行整合、分類與備份。電氣工程運(yùn)行系統(tǒng)大多都非常煩瑣，通過人工智能技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對圖像的實(shí)時管理，方便工作人員對圖像進(jìn)行查看并分析，進(jìn)一步提高了工作人員對圖像資料的管理效率。人工智能技術(shù)的運(yùn)用，還能夠完整地保存電氣工程系統(tǒng)的運(yùn)行資料，在電氣工程系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)錯誤時，所保存的系統(tǒng)運(yùn)行資料能夠使問題得到快速解決。通過人工智能技術(shù)保存的運(yùn)行資料，可以隨時進(jìn)行查看，減少了人工記錄量，同時提高了工作人員的工作效率。

2.4 生產(chǎn)安全監(jiān)控

傳統(tǒng)的電氣自動化控制系統(tǒng)中使用的機(jī)械設(shè)備都有相應(yīng)的使用壽命和周期，所以為了避免因為機(jī)械設(shè)備發(fā)生故障，影響企業(yè)生產(chǎn)活動的有序開展，企業(yè)必須安排專業(yè)人員負(fù)責(zé)監(jiān)管電氣設(shè)備運(yùn)行的全過程。雖然這種方法的應(yīng)用解決了機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過程中可能發(fā)生的故障，但如果長期采取這種管理方法的話，不但不利于工作人員勞動價值的提高，而且增加了企業(yè)運(yùn)營的負(fù)擔(dān)。隨著智能化技術(shù)在企業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的推廣和應(yīng)用，工作人員可以借助人工智能技術(shù)將多個區(qū)域的電氣裝置連接至同一頻段，通過建立各個區(qū)段統(tǒng)一通訊體系的方式，充分發(fā)揮電子監(jiān)控設(shè)備的優(yōu)勢，全方位無死角地監(jiān)控企業(yè)生產(chǎn)過程中各個區(qū)段電氣設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)，保證企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動的安全順利進(jìn)行。另外，工作人員借助人工智能技術(shù)監(jiān)控工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的實(shí)際情況，不但實(shí)現(xiàn)了人力資源最大化利用的目的，而且徹底解決了長期困擾電氣自動化控制技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的安全性問題，為現(xiàn)代人工智能智能技術(shù)在電氣自動化控制中的實(shí)踐應(yīng)用奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。

2.5 綜合控制

作為電氣自動化領(lǐng)域組成部分之一，綜合控制屬于人工智能技術(shù)集中應(yīng)用的重要體現(xiàn)。部分礦井內(nèi)部電氣控制通常使用功率方向型的保護(hù)措施，在變電所的設(shè)計上使用集中選線的保護(hù)方式。在礦井中引入人工智能技術(shù)，可實(shí)時保護(hù)變電所的穩(wěn)定運(yùn)行，其重點(diǎn)保護(hù)設(shè)備漏電、線路短路、線路過載或者斷相等。人工智能技術(shù)在電氣自動化的綜合控制領(lǐng)域當(dāng)中，重點(diǎn)是借助模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，體現(xiàn)人工智能技術(shù)運(yùn)用的高效性，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率。

（1）模糊控制。所謂模糊控制，就是借助直流或者交流傳動系統(tǒng)，保證整體系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，該技術(shù)屬于人工智能領(lǐng)域重要技術(shù)之一。直流傳動的系統(tǒng)組成包括Sugeno和Mamdani，其中，Sugeno主要具備預(yù)防作用，Mamdani是控制系統(tǒng)的運(yùn)行速度，通過二者的配合應(yīng)用，對于直流傳動整個系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整和控制。交流傳動的系統(tǒng)組成，主要是借助控制器控制系統(tǒng)整體，保證系統(tǒng)運(yùn)行模式科學(xué)合理，高效防御運(yùn)行風(fēng)險。與此同時，模糊控制器種類多樣化，具體包括自調(diào)式、簡單式、變結(jié)構(gòu)、模糊PID等類型。在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，模糊PID類型控制器應(yīng)用廣泛，其具有良好的耦合性和非線性，并且時滯性極強(qiáng)。但是，對于不同的控制對象，需要對PID的參數(shù)進(jìn)行靈活調(diào)整，因此，在實(shí)際使用之前，應(yīng)該先優(yōu)化參數(shù)，確保控制過程響應(yīng)及時。變結(jié)構(gòu)類型控制器由不同模糊控制器組合而成，不同單元負(fù)責(zé)不同的控制內(nèi)容，擁有的控制規(guī)則也各不相同，設(shè)定參數(shù)也存在差異，可保證在特定狀態(tài)之下控制效果優(yōu)良。利用該技術(shù)展開控制系統(tǒng)設(shè)計，應(yīng)該先分級模糊語言，之后劃分控制區(qū)域進(jìn)行分檔選取，確定控制算法以及控制性能，提高系統(tǒng)運(yùn)行有效性。

（2）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。控制系統(tǒng)當(dāng)中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)主要是不同控制單元組合而成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其能夠模仿人腦思維，可以全面控制電氣自動化相關(guān)系統(tǒng)。在運(yùn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)期間，當(dāng)系統(tǒng)收集到特定數(shù)據(jù)或者信息以后，其能夠通過一個神經(jīng)元展開全面連接，按照設(shè)定的規(guī)則完成信息轉(zhuǎn)換，借助不同單元內(nèi)部的傳輸系統(tǒng)對于接收的數(shù)據(jù)、圖像和語音等信息集中處理，為中控系統(tǒng)采取控制措施提供相關(guān)支持。

2.6 電氣自動化設(shè)備設(shè)計

電氣自動化系統(tǒng)不僅復(fù)雜程度高，而且涉及的內(nèi)容較多。工作人員在操作電氣自動化設(shè)備時，必須掌握扎實(shí)的理論基礎(chǔ)知識和豐富的實(shí)踐操作經(jīng)驗，才能減少操作失誤情況發(fā)生的概率，提高電氣自動化設(shè)備運(yùn)行的效率。人工智能技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的推廣和應(yīng)用，不僅最大限度彌補(bǔ)了工作人員在體力、腦力等方面存在的不足，減輕了工作人員的工作負(fù)擔(dān)，也促進(jìn)了工作效率的有效提升。

3 結(jié)語

智能化技術(shù)在電氣工程自動化控制中的應(yīng)用，主要是通過計算機(jī)實(shí)現(xiàn)的，通過設(shè)定好的程序，讓計算機(jī)處理分析反映信息實(shí)現(xiàn)自動化的控制和具體應(yīng)用。主要體現(xiàn)在于優(yōu)化設(shè)計、故障診斷中，對于提高工作效率和工作質(zhì)量有著非常重要的作用，而且會推進(jìn)自動化的應(yīng)用。