人工智能在電氣自動化領域中的應用探討

李亞平

（唐山工業職業技術學院 河北 唐山 063299）

0 引言

在我國經濟發展過程中，電氣自動化是支撐國家電力行業可持續發展的重要命脈，人工智能技術的推廣和應用為電氣自動化的發展提供了強勁助力。人工智能技術在電氣自動化領域中的應用，不僅在很大程度上提升了電氣自動化的控制效果，更從整體上降低了電氣自動化運營的成本，電氣自動化控制效率因此得到了有效提升。

1 關于人工智能的簡要介紹

人工智能，是以計算機基礎模擬技術為核心建設和發展起來的一門融合多學科的交叉性技術。在人工智能技術產生和應用之后，有2大核心問題，即交叉問題和拓展問題及時得到發現和解決[1]。人工智能依托于計算機平臺對人腦的思維模式進行了精準模擬，正因如此，有越來越多的機器不僅擁有了自主決策的能力，同時還被賦予了人的智能，其在實際生產和應用過程中可以更好地替代人進行決策和執行，甚至是做出創新。

人工智能技術發展到今日，已經逐步拓展應用到了諸多領域，應用范疇越發廣泛。在當前的生物學、數學、信息技術、醫學等領域均可以看到人工智能技術的身影，而且現如今的人工智能技術已經建立起了一套完整的科學理論體系。此外，人工智能技術之所以獲得如此好的發展成果，這與電氣工程發展與計算機技術之間聯系的緊密度有著直接關聯性，這是人工智能技術在電氣工程中得以順利應用的良好基礎。

2 電氣自動化技術的相關闡述

2.1 概況

電氣自動化技術作為一種綜合性技術類型，融合了信息學、控制學等內容，在當今社會諸多領域，如建筑行業、鋼鐵冶金行業、火力發電行業等均有著非常廣泛的應用。電氣自動化技術的成功應用，不僅提升了電氣自動化生產的效率和質量，有效改善了勞動條件，而且在維護電氣自動化系統穩定運行方面也起到了很大的幫助作用。

目前電氣自動化系統共劃分為3個部分，其一是信息采集部分，即收集能夠反映設備狀態的數據信息內容；其二是控制部分，即精準分析和妥善處理信息內容；其三是執行部分，即把處理結果反映到實際動作當中[2]。從電氣自動化系統的組成內容中不難看出信息分析處理和動作執行都是電氣自動化最為關鍵的部分，但動作執行同時又是信息分析處理結果的直接執行者，因此在整個電氣自動化系統當中，信息處理又屬于最核心的一個部分。

2.2 特性

電氣自動化技術包含內容非常之廣，傳統的電器、電機，先進的網絡傳輸、信息處理及電子技術等均屬于電氣自動化技術的范疇。這便決定了電氣自動化技術呈現出如下特性。

其一，電氣自動化技術表現出機械-電氣結合、強-弱電結合以及軟-硬件結合的特點。

其二，基于電氣自動化技術應用范疇不同，其所涉及的行業、控制對象、應用工況均不盡相同，這便決定了電氣自動化技術在具體實施中表現出很強的差異性，需求不同，便需要做出個性化的電氣自動化技術實施方案設計，這對于電氣自動化技術的普及應用也會產生很大的影響[3]。

2.3 應用現狀

據了解，當前電氣自動化技術已經在諸多自動化控制領域得到了廣泛應用。關于電氣自動化技術的應用，其與所適用行業的現場總線，以及分布式控制策略均有著非常緊密的關聯性。其中，現場總線影響的是不同層級用電器與控制系統信息傳遞質量和結果的問題，而分布式控制策略則可以進一步明確不同單元和管理模塊之間的邏輯關系，電氣自動化系統的控制效率，以及可靠性都有著非常大的提升空間。近些年，在科學技術不斷創新和升級的背景下，已經有越來越多先進的科學技術被引入和應用，如人工智能技術、大數據技術、互聯網+等。這些新技術不僅推動了數據信息和存儲方式的創新和改革，更在很大程度上提升了數據處理分析的智能化水平，在提高末端執行部分的動作準確度方面呈現出強大作用[4]。

3 人工智能技術在電氣自動化中的具體應用

3.1 在電氣自動化設備中的應用

隨著電氣自動化所涉及的學科和領域越發廣泛，將人工智能技術應用到電氣自動化控制工作中有著非常強的必要性。人工智能技術的應用，在很大程度上降低了因人為操作失誤而發生安全事故的概率，當然人工智能技術的應用也對操作人員的專業技能和綜合素養提出了更高的要求。

人工智能技術在電氣自動化設備中的應用價值具體體現在以下幾個方面：其一，在人工智能技術的應用之下，電氣設備的操作領域也呈現出越來越顯著的智能化特點，其不僅在很大程度上避免了因為人為操作失誤而發生操作事故的頻率，同時也因為有了人工智能技術的應用，大大提高了操作的可控性，也有效保證了操作的準確性。此外，人工智能技術帶動電氣設備操作領域智能化水平的提升，也成功縮減了投入成本。例如：在運行過程中發生變壓器硬件故障的情況，電控室終端會有故障警報聲發出，且會顯示具體故障，相關負責人員便可以在接到報警提醒之后，第一時間去完成關閉故障使變壓器周圍電源的處置措施，這一系列操作用時一般不會超過20 min。并且工作人員可以結合得到的信息，針對變壓器的故障問題進行排查，這樣一方面可以縮短檢修用的時間，另一方面也可以提高檢修針對性，保證檢修的效率。其二，在電氣自動化設備運行領域應用人工智能技術可以很好地保證穩定性，且對于電氣自動化設備運行的控制流程也有著很好的優化和完善作用。電氣自動化設備人工智能化系統示意圖如圖1所示。

圖1 電氣自動化設備人工智能化系統示意圖

電氣工程自動化的實施本身是有著非常復雜的操作流程的，并且在每一個操作流程中均被提出了嚴格且明確的步驟標準，在任何一個操作環節出現問題，都可能對整個機器設備運行效果產生破壞的負面影響。因此，在實現電氣工程自動化的過程中需要逐步結合實際發展需求來簡化具體操作流程，盡可能降低在不同操作流程中發生問題的概率。除此之外，在電氣工程自動化領域中，人工智能技術還被應用于其他方面，如資料的收集、存儲以及分析，再比如機器出現故障后的維修和補救等。就當前人工智能技術在該領域的應用現狀來看，未來遠程操作方向將會是一個主要著力點，借助遠程操作來簡化控制流程，推動程序化的順利實施。如此，技術人員也可享受到更加便利的電氣設備維修條件，同時也可有效縮減電氣自動化的發展成本[5]。

3.2 在電氣控制工作中的應用

自動化設備是我國電氣行業發展的主要方向之一，在該領域中，電氣行業正在逐步從傳統人工控制模式轉變成為智能化控制，如此一來，人工智能技術的應用不僅有效提升了工作效率，成功縮減了投入資金，同時也在很大程度上解放了從業者的雙手，降低了從業者的勞動強度。

在人工智能技術領域，比較具有代表性的技術有模糊控制、專家系統、神經網絡控制等，這些先進技術的使用一方面提高了設備運行控制的精準度，另一方面也穩步提升了控制效果和質量，縮減了實際誤差。

以模糊控制這一先進控制技術為例，模糊邏輯系統示意圖如圖2所示。當前使用頻率比較高的模糊控制方式主要包括Sugeno和Mamdani這2種。其中，Mamdani主要是用于控制設備的速度調節。

圖2 模糊邏輯系統示意圖

模糊控制方式在很大程度上提高了處理交流傳統控制問題的效率，這便為提升電氣設備的工作效率和工作質量奠定了很好的基礎[6]。

3.3 在電氣設備日常操作過程中的應用

在電氣設備運行過程中，其日常操作是非常繁瑣復雜的，且在傳統的日常操作模式下，電氣系統的控制時間會相對較長，這便會直接影響到實際控制的效率。因此，將人工智能技術應用到電氣設備日常操作當中，借助人工智能技術來提升電氣設備日常操作的效率有著非常強的必要性。在日常應用和操作電氣設備的工作當中，會涉及需要記錄在冊的數據信息，如電氣設備的電量使用情況、不同類型電氣設備的損耗情況等。采用人工記錄的方式，不僅徒增了巨大的工作量，而且因為人工的不確定性也使得記錄錯誤的概率不斷攀升。而現在應用人工智能技術來編制相應的表格和數據采集系統，借助人工智能技術的力量，不僅成功解決了人工記錄模式的問題和弊端，并有效提高了數據采集和保存的效率，節省了更多了人力資源，降低了工作人員的操作強度。

3.4 在故障診斷過程中的應用

目前，應用于故障診斷領域的人工智能技術主要有模糊理論、專家系統及神經網絡等，這些技術的應用在診斷電氣事故及發現電氣故障方面呈現出很好的應用效果。利用人工智能技術來診斷故障，不僅可以保證在更短的時間內對故障點進行精準鎖定，深入剖析出現故障的原因，同時也可以保障相應措施的針對性，將故障范圍控制在更小的范圍之內。但實際運行中造成電氣設備故障的原因非常多，因此在分析和了解故障原因時需要充分考慮諸多方面的內容，要盡可能從根源上避免這些故障的再次發生。

例如：在診斷變壓器可能發生的故障情況時，如果使用的是傳統故障診斷方式，一般僅對故障時產生的油氣進行收取，就收取到的油氣進行分析，進而從中查找故障出現的原因。這樣的故障診斷方式存在著兩方面的弊端：第一，這樣的故障診斷方式需要以耗費較長時間作為代價；第二，故障診斷結果的精準度并不高，如果診斷不準確，那么其產生的后續影響將不容小覷[7]。因此，為了進一步保證變壓器故障的診斷準確率，就必須要想辦法解決傳統故障診斷方式中存在的問題，并積極創新故障診斷方式，將當前一些先進的技術，如模糊理論、神經網絡和專家系統有機結合，逐步提升故障診斷的準確性。

4 人工智能在自動化領域中的應用實例

4.1 在數字化車間中的應用

在數字化車間當中，人工智能已經逐步替代了人工操作。人工智能可以對數字化車間中的作業現場進行在線、智能且智慧的監督和分析，且其可以將數字化車間生產環節中的關鍵信息內容，如標準、安全、成本、質量、效率等實時進行映射。工作人員借助人工智能便可全面精準了解數字化車間的作業情況，人工智能技術的優勢更是得到了充分體現，其不僅成功節省了人工作業成本資源，同時還有效保證了數字化車間作業的高效性和精準性。

4.2 應用于生產行為規范檢測

生產行為的規范性是影響產品生產質量的關鍵因素，其是保證行業標準化和降低生產安全隱患的有效途徑和方式[8]。當前，人工智能技術已經被廣泛應用于生產行為規范檢測環節當中，其采用的是視頻人工智能的技術手段來逐步取代傳統人工現場監督模式，實現360°無死角全天候監督和監測，并且人工智能技術還可以在第一時間對產線關鍵區域人員行為規范及物料擺放做出實施監控，在發現問題之后及時做出智能識別警告。在生產行為規范檢測工作中，人工智能替代人工現場監督已成為必然趨勢，人工智能技術的應用可有效保障生產線行為檢測的實效性，提升生產行為的規范程度，是保證生產環節順利實施的重要影響因素。

4.3 助力產線料板識別

當前基于人工智能的產線識別裝置，是人工智能助力產線料板識別的主要體現形式。產線識別裝置主要涉及智能生產線技術領域，由側板和輸送機構2部分組合而成，在兩平行安裝的側板當中安裝輸送機構，任意一個側板上面會設置槽口，在槽口外側會對應安裝排料口，同時在轉動板的一端會通過轉動軸轉動安裝到槽口位置，轉動板遠離轉動軸的一側即可順勢轉動到另一側板當中。在產線識別裝置中會有圖像識別模塊和處理器電性緊密連接，控制器與電機建立起連通系統，如此一來在識別產品時，遇到不能識別的產品將會自動篩選出來，其可以在很大程度上節省人力。如在PCB制造業對板料除膠制作過程當中，應用人工智能技術對上料口是不是存在板料進行識別，輸出狀態結構并且打通MES系統。

5 結語

綜上所述，在電氣自動化領域中，人工智能技術的應用已然成為一種必然發展趨勢。將更多更具先進性和實效性的人工智能技術應用其中，推動電氣工程朝著智能化控制方向發展是當前電氣自動化領域的一項重要任務。目前，人工智能技術在電氣自動化領域中雖然獲得了諸多成果，但也因為受到諸多因素的局限，人工智能技術的應用價值無法得到最大化的呈現。電氣自動化領域相關主體需要正視這一發展現狀，在樹立發展目標的同時，認真理性審視其中存在的問題，結合實際情況，秉承具體問題具體分析的原則，逐步制定并及時調整和完善相應的應用機制和策略。