人工智能技術在電氣控制自動化中的應用

王媛

[摘 ? ?要]人工智能主要是通過計算機程序來呈現人類智能的一種高科技技術，近年來，隨著人工智能技術的日漸純熟，在社會各領域得到廣泛應用。尤其在工業電氣自動化中的應用，不僅取代了傳統的人工操作模式，而且也提高了生產作業效率。文章圍繞人工智能技術在電氣控制自動化中的應用領域與優勢，以及實際應用效果展開全面論述。

[關鍵詞]人工智能;電氣控制自動化;技術優勢;應用效果

[中圖分類號]TM76;TP18 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）03–00–02

[Abstract]Artificial intelligence is a high-tech technology that presents human intelligence through computer programs. In recent years， with the increasing sophistication of artificial intelligence technology， it has been widely used in various fields of society. Especially in the application of industrial electrical automation， it not only replaces the traditional manual operation mode， but also improves the production efficiency. Therefore， this paper will focus on the application fields and advantages of artificial intelligence technology in electrical control automation， as well as the actual application effect.

[Keywords]artificial intelligence; electrical control automation; technical advantages; application effect

人工智能作為計算機科學的一個重要分支，涉足的技術領域涵蓋機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理以及專家系統等。目前，在工業電氣自動化生產當中，人工智能技術已經得到全面推廣和應用。工業生產企業將執行程序寫入智能機器，在程序指令的操控下，智能機器能夠自主完成作業風險高、作業內容復雜的工作，進而減少了人力資本投入，為企業創造了更多的經濟效益與社會效益。

1 人工智能技術的應用領域

神經網絡是人工智能技術核心，其基本結構主要由輸入層、輸出層以及多個隱藏層組成，而每一層都由多個神經元節點構成。神經網絡的基本結構如圖1所示。

目前，人工智能技術的應用領域主要涉及電氣設備設計、電氣設備故障診斷以及電氣設備智能控制。

1.1 電氣設備設計

電氣設備的設計工作復雜而繁瑣，不僅需要設計人員具備應用電路知識、電磁場知識、電機電器知識，同時，也需要具有豐富的設計經驗。而借助于人工智能技術中的遺傳算法可以對電氣設備的性能進行優化，這就節省了大量的人力資源，而且該算法能夠精確計算出電氣設備每項技術參數的確切數據，提高了電氣設備的設計精度。

1.2 電氣設備的故障診斷

由于電氣設備始終處于高負荷運轉狀態，因此，設備發生故障的頻率也相對較高，如果采用過去的故障診斷方法，不但耗費大量的時間與人力資源，同時，診斷結果的正確率也相對較低。而應用人工智能技術的專家系統，能夠快速查找出設備故障產生的原因與具體部位，然后，操作終端根據系統的故障反饋信息可以快速采取針對性的檢修措施，以保障正常的生產作業流程不受任何影響。比如在檢測變壓器故障原因與發生的部位時，利用人工智能技術可以直接對變壓器油中分解出的氣體成分進行分析，以此準確判定出故障部位以及故障程度，進而為故障排除爭取了大量時間。

1.3 電氣設備智能控制

電氣控制自動化技術是借助于智能化設備開展生產作業活動，而人工智能技術的介入，能夠最大限度地減少人力資源的投入成本。整個自動化生產線完全由智能化機器進行支配和操控。工業生產企業只需要在終端操作界面輸入相關的動作指令，然后借助于神經網絡、模糊控制系統以及專家系統，將指令轉化為人的動作，進而實現自動化生產。比如在汽車零部件的制造領域，智能機器人與機器手已經在實際生產當中得到廣泛應用，技術人員根據汽車零部件的尺寸與技術參數，將精準的執行程序寫入系統當中，當智能機器人啟動之后，通過神經網絡的傳輸功能，將指令輸送至機器人的神經中樞，這時，智能機器人完全可以模仿人的智慧進行零部件加工，這種生產模式不僅能夠保證零部件的加工精度，同時，也能夠大幅度提高生產效率。

2 人工智能技術在電氣控制自動化中的應用優勢

2.1 抗干擾能力強

電氣設備往往處于高溫、高壓、高粉塵的惡劣作業環境當中，加之受到外界電磁波的干擾使生產加工精度受到嚴重影響。而人工智能技術在電氣自動化中的應用，能夠有效抵御外界電磁波干擾與高溫、高壓、高粉塵的侵蝕，整個生產作業流程不會受到任何影響。另外，人工智能操作系統中的專家系統可以隨時對生產過程中的各種故障與問題進行診斷，一旦發現故障隱患，專家系統能夠自動發出預警信息，技術人員能夠及時啟動檢修與排障方案，使電氣設備始終能夠保持正常的運轉狀態，而且也能夠延長電氣設備的使用壽命。

2.2 提高產品精度與生產效率

過去，在工業生產中，產品的加工誤差常常超出最大的允許誤差值，導致產品合格率大幅下滑，與此同時，由于整個作業流水線需要大量人力資源的支持才能穩定運行，無形當中就增加了企業的成本投入。而人工智能技術在電氣控制自動化中的應用，恰恰可以規避這些問題。在生產作業活動開始之前，技術人員根據產品的型號、尺寸、外觀形態等技術參數，將程序指令事先寫入系統當中，然后通過神經網絡將程序指令發送給系統的執行單元，執行單元中的中樞神經在識別程序指令后，能夠支配智能化機器執行相應的生產加工指令，由于產品的精度已經是一個固定的程序，因此，生產出的產品質量也能夠得到切實保障。另外，由于人工智能技術人的思維與智慧，在生產過程中，只要操作人員能夠完成的作業工序，智能機器也可以在短時間內完成整個操作流程，這就取代了作業生產線的人工操作，而且生產效率也將得到大幅提升。

3 人工智能技術在電氣控制自動化中的實際應用效果

3.1 在設備故障預防方面的應用效果

電氣自動化設備在長時間運轉過程中，受到外界環境因素以及人為主觀因素的影響，極易出現各種不同類型的故障，輕微故障將嚴重影響作業生產效率，而嚴重故障有可能埋下重大的安全隱患，甚至危及現場作業人員的生命安全。但是，人工智能技術不僅能夠預防各種故障的發生，而且也能夠準確診斷出故障類型以及故障產生的具體原因。這主要由于人工智能系統中的專家系統具備推理功能、教育功能、學習功能與咨詢功能，該系統主要由知識庫、知識獲取機構、綜合數據庫、推理機、人機接口以及解釋器組成，使得專家系統具有靈活性、透明性與交互性的特點。一旦電氣設備發生故障，故障診斷專家系統就會根據故障類型準確判斷和推理出故障原因與產生的具體部位，終端人員可以根據反饋信息在短時間內將設備的異常狀態轉變成為正常狀態。故障診斷專家系統結構圖如圖2所示。

過去，自動化控制器只能對生產作業流程進行有效控制，卻無法準確預測出設備存在的故障隱患，而應用故障診斷專家系統，可以充分發揮知識庫與推理機的強大功能，對設備運轉狀態信息進行準確監測與分析。如果設備運轉狀態異常，系統將及時發出故障預警信號，終端操作人員根據反饋信號，能夠第一時間獲取相關的故障信息，這時，可以迅速啟動故障排除預案，將故障隱患消滅在萌芽狀態。比如故障診斷專家系統能夠準確獲取設備的振動、溫度、壓力、功率等技術參數，同時，該系統當中還包括I/O信號以及指示運動狀態信號，當設備存在故障隱患，完全可以通過這些信號之間的邏輯關系，查找出故障位置與相關部件。由此可見，人工智能技術這種事前預測推理功能對提高生產作業效率起到決定性作用。

3.2 在設備檢測方面的應用效果

在實際生產過程中，企業需要對電氣設備進行定期檢測，以排除設備的故障隱患，檢測出不穩定運行要素，使生產流程始終處于正常狀態。但是，傳統的檢測方法不僅需要投入大量的人力資源，而且檢測準確率也相對較低。而應用人工智能技術后，專家系統中的知識庫可以提供大量的設備異常狀態的權威數據與信息，一旦檢測結果與專家知識庫中的信息相吻合，則可以快速判斷出設備是否處于異常運轉狀態。或者根據系統神經網絡中的精確算法，將產生故障原因的范圍逐步縮小，這時，技術人員可以精準確定故障部位，這就減少了人力資源投入，為企業節省大量的檢測經費。

3.3 在電氣設備狀態跟蹤方面的應用效果

電氣設備的運轉狀態直接關系到生產效率以及產品的加工制造精度，傳統的設備狀態跟蹤方法主要采取人工監測模式，一旦出現人為失誤，設備的某一道生產工序就會受到嚴重影響。而人工智能技術的介入，可以完全依靠于神經網絡、圖像與語言識別系統以及專家系統對設備的運行狀態進行實時監測與跟蹤，如果在監測過程中發現某一道生產工序出現問題，系統就會在第一時間發出預警信號，企業可以根據異常狀態的嚴重程度，發出中斷生產或者繼續生產的指令，這樣既節省了人工監測成本，同時，也降低了安全事故的發生概率。

3.4 在電氣設備控制流程中的應用效果

人工智能技術主要包括專家控制系統、神經網絡控制系統以及模糊控制系統。專家控制系統主要是基于計算機智能程序，而衍生出的一項新興的智慧型系統，該系統中存儲了大量的特定領域內的知識與經驗，在執行功能指令時，可以模擬人類專家的思維與分析模式，來解決各種問題。神經網絡控制系統主要是建立在人類的邏輯思維、直觀思維、頓悟思維方式的基礎上而形成的一個智能推理程序，這一程序可以對各種信息進行協同處理。模糊控制系統主要是該系統在執行相關程序指令時，其邏輯推理、判斷決策的結果并非完全精確，因此，這種與人有關的系統就具有一定的模糊性。這三種人工智能系統在電氣設備控制流程中的應用，不但可以準確采集生產流程信息，而且也能夠對所有開關量信息以及模擬數據進行有效監測與修復，這就給生產效率與經濟效益的提升提供了強大的技術支撐。

4 結束語

人工智能技術在電氣控制自動化中的應用是未來工業生產領域的必然發展趨勢，同時，也是推進工業現代化與智能化發展進程的重要標志，因此，在這一背景之下，工業生產企業應當始終秉持與時俱進的態度，不斷提升專業技術水準，并充分發揮人工智能技術的應用優勢，使企業在激烈的市場競爭中站穩腳跟。

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