人工智能在電廠安全生產中的應用探究

尚應文

（甘肅省電力投資集團有限責任公司，甘肅 蘭州 730000）

人工智能是一項領先的科技創新，使用人工智能可以在一定程度上提高發電廠的運轉效率，提升發電安全性，并且隨著人工成本的增加，人工智能技術也能夠在一定程度上降低發電廠生產運營費用。

1 人工智能

人工智能從字面解釋來看，是一種讓人造機械或人造機器人代替人腦的一種科技手段，人腦具有多種能力，例如圖像識別能力、語言表達能力等，而人工智能則是將人腦所擁有的能力，通過計算機編程等方式模擬再現的一種方式及手段，從科技種類區分的話，人工智能是一種計算機學科的分支。人工智能應用于電廠安全生產的過程中，專家系統是一種不能夠被忽視的人工智能系統，專家系統的應用能夠大幅提高電廠生產的安全性。專家系統簡稱ES，是一種模擬人類專家處理問題時的行為和運用知識及推理技術求解問題的計算機程序或信息系統。它把某一領域的專業知識、推理和決策系統的過程，組合到計算機系統中，解決一些實際問題。所謂專家是指某一領域里具有較深造詣的專門人才，例如機械專家、電腦專家、醫療專家、農業專家等等。如果把專家處理問題的過程，組合到電腦中，那么機器就具有專家的智能，而這種智能主要是體現在信息分析當中。計算機之所以能成為“專家”，是因為人們賦予計算機知識，并讓它模擬人腦進行推理，從而使它能回答各種問題。整個過程，都是由計算機的軟件系統來實現的。專家系統按其功能可分為管理專家系統、預測專家系統、診斷專家系統、解釋專家系統等。目前專家系統已經用于生產實踐，有的已經商品化。一個結構完整的專家系統通常由六個部分組成，即知識庫、數據庫、推理機、知識獲取機制、解釋機制和人機接口。知識庫是按一定表示方式存儲在計算機系統中的、用來解決問題和進行推理的知識集合體，是用以存放領域專家提供的專門知識的。推理機包括推理機制和控制部分，它的功能是運用知識庫中的知識推出新的知識或結論。控制部分的功能是決定推理的順序，也就是說用以決定調用什么知識和什么次序，推理方式自然是離不開演繹推理、歸納推理、精確推理與非精確推理等。推理的基本任務是決定系統下一步該做什么，選擇哪些知識和完成什么樣的操作。再發電廠進行專家系統安裝過程中，計算機根據發電步驟，機械運轉模式，動用存儲的知識和推理過程，決定系統應當如何指揮機械進行電力生產，并根據電力生產中的參數變化推算出之后發電設備控制的方式方法，及時調整參數。人工智能系統并不是一套簡單的計算系統，人工智能的知識獲取機制一方面要接受專家對知識庫的擴充和修改，另一方面還要依據反饋的信息，自動進行知識庫的修改和完善。知識獲取機制一般有兩種獲取方式，即人機結合的半自動方式，它是先由知識工程師來采集知識再轉換為知識庫中的知識；另一種是機器自動學習方式，它是人工智能的一個分支學科，從研究人類學習行為和學習方法開始，建立一些學習模型，使計算機系統有一定的學習能力。計算機擁有了學習操作能力之后，其系統才能夠稱之為人工智能系統，才能夠應用于保障電力安全生產的工作之中。

2 電廠安全生產應用

通過人工智能的概念分析可以得知，人工智能是一種模仿人類思維的一種科技手段，與傳統的人工智能相比，人工智能具備操作精確的特性，并且還能夠模仿人類的工作習慣，對于邏輯非邏輯問題進行快速判斷，人工智能技術融合電廠安全生產能夠在一定程度上提高電廠的安全性能，下面將針對人工智能在電廠安全生產中的應用進行分析。

2.1 模糊控制

發電廠生產現場有高電壓設備，有高溫高壓設備，有高速旋轉設備，這些設備都屬于電廠的危險源，一旦工作出現失誤，或者設備操作出現不規范行為，就有可能發生安全事故影響到電站的正常運行，還會造成一定的人員傷亡，在電站中應用人工智能系統能夠減少人為原因造成的發電廠安全事故，提高電廠的安全性。發電廠進行人工智能系統應用過程中，電廠首先應當克服人工操作局限性，提高發電效率，例如在進行鍋爐氣泡給水過程中，應用專家系統能夠自動控制水位范圍，控制氣泡以及給水數量，但是由于水位及氣泡水量難以控制，傳統控制都是基于工作人員實際操作經驗，所以并沒有什么值得參考引用的編程數據，自動化技術已經不能夠滿足這種非數據、非邏輯的工作，所以專家在此基礎上引進了人工智能技術，通過模糊控制手段，對鍋爐氣泡給水工作進行了有效的控制。在進行模糊控制過程中，相關人員應當首先搭建起人工智能神經網絡，人工智能神經網絡搭建時，其網絡搭建應當具有泛化、非線性高程度自動處理事件的神經網絡。神經網絡是一種運算模型，由大量的節點之間相互聯接構成。每個節點代表一種特定的輸出函數，稱為激勵函數。每兩個節點間的連接都代表一個對于通過該連接信號的加權值，稱之為權重，這相當于人工神經網絡的記憶。網絡的輸出則依據網絡的連接方式，權重值和激勵函數的不同而不同。而網絡自身通常都是對自然界某種算法或者函數的逼近，也可能是對一種邏輯策略的表達。在人工神經網絡搭建完成之后，可以進行模糊控制。模糊控制技術是一種基于自動化技術與人工智能技術的一種控制技術，其原理是通過人工智能去模擬在不同情況下工作人員的實際操作情況，學習和模仿工作人員的工作行為，通過模仿工作人員的行為來達到控制鍋爐氣泡給水工作，可以有效地處理未知模型，或數據不清晰的控制問題，提高了電廠運行的安全性。通過模糊控制的分析可以得知，在進行模糊控制前，相關人員應當首先搭建起較為完善的人工智能神經網絡，通過神經網絡的搭建能夠使人工智能學習工作人員的操作習慣及操作經驗，通過學習進行不斷地自我完善進而對鍋爐氣泡給水工作進行一定的模糊控制，提高了電廠發電的安全性。

2.2 綜合智能技術應用

通過前文的分析可以得知，發電廠進行人工智能技術應用的過程中，專家系統的應用極為重要，傳統的專家系統需要依靠大量數據作為系統運轉的基礎，所以在一些方面具有局限性，專家系統的長處在于符號的推理，而神經網絡與模糊控制的優勢在于經驗的學習，將專家系統與神經網絡相對接，會形成一種綜合智能管理技術。以神經網絡為基礎的綜合智能輔助專家系統做出更加直觀清晰的判斷，由于神經網絡具有泛化、線性思維較弱的缺陷，人工智能神經網絡的邏輯思維與計算能力遠遜色于專家系統，所以在神經系統中引入專家系統，可以對神經系統的缺陷進行補充，將二者的優勢緊密結合在一起，形成綜合智能技術，使電廠在運行過程中的安全性得到保障。例如在汽輪機熱力消耗過程中，這套綜合智能技術系統將拋棄原有的參數計算等復雜的數據、計算過程，而是根據汽輪機熱力消耗及輸入熱力之間的關聯入手進行汽輪機的熱力消耗控制，在確保氣輪機能耗穩定的情況下，保證了汽輪機的穩定運行，提高了發電生產安全性。

2.3 核電站安全應用

在電力領域中，核電站是一種最重要的發電手段，核電站不僅發電效率高，并且還是一種較為清潔的發電手段，但是核電站的危險性較高，核電站一旦發生事故將導致極其嚴重的后果，所以在核電站中應用人工智能技術，能夠最大程度的保障核電站的安全性。利用人工智能手段可以探查核電站中各個機組的運行情況，在一些危險區域內安裝人工智能系統能夠對危險區域內的核輻射量、機械運轉情況進行分析監控，并為維修人員的養護維修工作提供相關的依據，提高核電站維護效率。由于核電站內有著大量的放射性礦物，利用人工智能手段對放性物質進行監控能夠有效地保障核電站員工的生命安全，并且人工智能系統還能夠對這些放射性物質的使用壽命進行預測，使核電站能夠有充足的時間準備后續的核能發電材料，提高核電站的運轉效率。

3 結語

通過人工智能在電廠安全生產中的應用分析中可以得知，電廠安全生產離不開人工智能系統的參與，通過專家系統、神經網絡構件及模糊控制技術三方面聯動，提高了人工智能技術的應用質量，維護了發電站的安全運行。