人工智能技術在電氣自動化控制中的運用探討

張偉?王均

摘要：以往自動化控制技術無法第一時間識別系統運行故障、只能操作控制特定控制對象，不利于實現高效率、高質量的電氣控制工作。可以選擇結合人工智能技術的方式，打破上述限制，實現系統運行數據的自動化采集、存儲與處理。從系統設計、故障預警、電氣控制、狀態監測、故障診斷、閉環邏輯控制這幾個方面入手，探尋電氣自動化控制中該技術的實際應用表現。

關鍵詞：電氣控制；人工智能技術；故障診斷；閉環邏輯控制；電氣自動化

一、前言

從本質上講，人工智能技術融合了多種先進的技術手段，是現階段行業領域廣泛應用和普及的重要技術，并且該技術在應用過程中取得了良好的應用成效。所以，為了進一步提高電氣自動化控制水平，保證控制過程中的穩定性與安全性，我們認為需要進一步探索電氣工程中人工智能技術的應用表現。在這樣的前提下，文章通過簡要概括人工智能技術定義以及特征后，從辯解的操作優勢、清晰的設計思路、良好的控制效果三個方面討論人工智能技術的運用價值，然后從六個方面具體分析了電氣工程中人工智能技術的實際應用。總體來說，應用人工智能技術，能夠影響電氣自動化控制效率和質量，能夠為電氣企業提升經濟效益提供空間，也能夠實現創新發展電氣自動化控制的目標。

二、人工智能技術概述

人工智能概念于1956年首次提出，是對智能方法技術的一項延伸。此后，隨著科學技術的發展，多種先進技術共同融合，形成了人工智能技術。該技術進行復雜計算工作時，主要利用機器模擬的方式，所以能夠有效取代人類思維，并逐步將手動控制轉變為智能控制。由此可見，人工智能技術在應用過程中在既定的控制程序準則約束下，針對電氣工程運行過程實施有效控制，因而可以有效規避人為因素影響，從而提升控制精度，保證電氣工程運行效率[1]。此外，人工智能技術具有明顯的便捷性、穩定性和適應性特征，即能夠在短時間內有效處理龐大的數據信息，并結合相關數據分析結果實施具體的操作流程；能夠在異常問題發生時及時發出預警信號，有助于規避危險事故的發生，并保證電氣自動化運行穩定性；本質上是一種非線性的變結構控制方式，因而可以更好地適應復雜環境，具有較強的普適性和較廣的應用范圍。

三、人工智能技術在電氣自動化控制中的運用價值

（一）便捷的操作優勢

人工智能技術本質上是以計算機技術為基礎，對人類活動方式進行模擬的一種技術。所以，該技術可以通過發出指令的方式，控制機器完成原本需要人類進行操作的工作。尤其是對于一些操作較為繁瑣、操作過程具有較高危險性的工作來說，應用人工智能技術體現出了明顯的優勢和價值。并且，在應用人工技術期間，通常需要配合計算機設備做輔助，所以在一定程度上可以節約人力成本的投入和資金成本的投入，也能夠有效避免由于人為因素的參與，而導致發生生產不穩定、操作不穩定的問題。除此之外，在電氣自動化控制系統中，我們應用人工智能技術，可以利用該技術操作便捷、操作準確的優勢，設置系統可獨立思考功能，進一步降低電氣設備在運行過程中發生安全事故的概率，從而提升電氣工程運作效率。

（二）清晰的設計思路

將人工智能技術應用于電氣自動化控制實踐環節，可以充分體現該技術設計思路清晰的優勢，利用此項優勢提升電氣自動化控制領域運營水平。具體而言，部分機器設備在應用人工智能化技術后，實現了智能化開發，所以在其運行與生產環節基本可以實現提高生產效率的目的。并且，由于該技術可獨立自主完成工作，所以有效防范了電氣設備生產環節產生的故障風險，從而持續性提升電器企業生產總值。

（三）良好的控制效果

人工智能技術強大的控制性支持作用，能夠提高電氣自動化控制系統控制指數。而電氣企業在生產運行期間，可以通過調節參數的方式，改善生產效率。而為了最大限度突破傳統生產模式的制約，我們認為電氣企業可以立足于生產需求視角，通過調整參數的方式，有效改進電氣自動化控制系統功能[2]。只有這樣，才能全面發揮電氣設備應有價值，才能保證順利完成生產任務并實現生產效率目標。

（四）高效的問題反饋

電氣自動化控制在運用人工智能技術期間，可以立足于問題反饋流程簡化基礎，針對性做好自動化設備的故障干預。總體來說，應用該技術可對電氣自動化設備故障產生原因進行總結與分析，然后為技術人員進行高質量故障排查提供基礎，有助于保證故障處理過程的時效性。因此，文章認為通過科學應用人工智能技術，可以立足于高效化、安全化發展視角，促使電氣自動化設備穩定運行，提高設備故障問題分析、解決的及時性與準確性。此外，在電氣自動化控制環節應用人工智能技術，可以幫助技術人員結合電氣自動化設備使用需求設計對應使用方案，從而有效縮短處理電氣自動化設備故障所需時間，有助于為高效化維修電氣自動化設備創造有利條件。

（五）立體化的信息采集

以往的數據采集過程，需要通過計算機設備傳感器獲取并人工分析電氣自動化靜態數據，該分析過程容易造成數據誤差。并且，針對靜態數據進行分析，無法更全面地掌控不同環境下電氣自動化設備運行情況，無法全方位對比電氣自動化控制設備使用狀態。所以，為彌補靜態數據獲取的片面性缺陷，選擇應用人工智能技術實現動態數據信息的采集與分析，該技術的合理應用，不僅可以為技術人員提供充足的數據信息參考，還可以實現立體化的信息采集目標。除此之外，在應用人工智能技術期間，為多維度呈現電氣自動化設備運行狀態，可以結合大數據建模，從根本上減少數據采集誤差，從而保證進行科學與合理的數據信息分析工作。

四、人工智能技術在電氣自動化控制中的運用場景

結合上文所說，明確人工智能技術良好的應用價值。而為了充分凸顯出上述價值優勢，提高電氣企業運行效率和生產質量，我們將從以下幾個方面進行分析與討論，希望可以打破人工智能技術應用場景方面的限制，實現全方位推動電氣工程現代化發展的目標。

（一）系統設計

由于電氣自動化控制系統具有涉及專業多、范圍廣、操作復雜的特征，該系統對實際操作技術人員提出了較高的操作能力、技能水平與職業素養要求。因此，為了形成運行相對完善、穩定的電氣自動化控制系統，相關研發人員在進行電氣控制過程設計工作時，就需要綜合性考慮MATLAB軟件應用于深度學習、數據分析、信號處理等方面表現出的特征。并且，有必要同步考慮在電氣自動化控制中合理化應用人工智能技術的場景。其中，MATLAB軟件是編程及數值計算平臺，在該平臺中，不僅涵蓋電氣自動化控制模塊，還包含信號處理、測試測量、無線通信、機器學習等相關模塊。以上模塊的運行和維護，均需要先進的技術和專業的操作人員進行控制，所以，為了避免發生人員控制失誤問題，就需要配合應用人工智能技術手段，在保證提升電氣自動化控制系統中MATLAB的運行效率后，希望操作人員能夠以更為準確的操作技術控制和優化電氣自動化控制系統[3]。基于這一理念，能夠最大限度保證人工智能技術在系統設計環節得到有效應用。

（二）故障預警

電氣工程在運行過程中，要想第一時間采集電氣、電流、電壓、溫度、濕度等相關電氣工程現場指標參數，就需要應用傳感器等系列設備，對信號進行搜集與整合，并將其提交到控制中心，完成信號的預處理工作。通常情況下，經過控制中心的預處理操作，可將上述信號轉變成可供識別的數字。此時，可針對監測數值以及整定值進行對比，如果發現存在較大的比對偏差，那么有理由認為相關設備處在異常運行狀態。由此可見，人工智能技術與普通的自動控制技術相比，能夠實時化比對監測值和整定值，從而第一時間進行異常預警。對此，我們認為電氣企業可應用人工智能技術構建主動預警系統，并同步設計數據傳輸層、數據應用層、數據監控層。其中，數據監控層負責采集和上傳電氣工程現場數據，如果發現現場數據距目標值存在較大差距，則相關人員需要針對電氣工程系統實施進一步驗證，一旦發現該系統存在故障，就需進行報警處理。除此之外，電氣系統在完成監測數據信息采集工作后，還會進行邏輯分析工作，并通過參數變化情況判斷電氣設備運行狀態，其目的是通過這樣的方式，盡可能降低電氣工程系統運行風險，從而有效規避企業經濟損失。

（三）電氣控制

一般情況下，我們將電氣控制分為模糊控制、專家控制、神經網絡控制三種模式。其中，模糊控制包括模糊化、模糊推理、規則庫、解模糊四個部分，是一種不依賴被控對象的非線性控制精準數學模型，此種控制模式有助于系統化結合理論與實踐，所以能夠適應多種電氣自動化控制環境；專家控制系統（如圖1）包括數據庫、知識庫、解釋、推理機、知識獲取等一系列結構，該系統融合了計算機技術與人工智能技術，具有抗干擾性好、在線實時性控制的優勢，可以輔助相關管理層提高決策的科學性，并且在該系統給定輸入R值后，可以通過專家控制器的進一步分析，以U值為指令輸出傳遞給受控裝置，隨后由受控裝置輸出Y值。整個輸入和輸出的過程，能夠幫助提升電氣自動化控制水平；神經網絡控制可以模擬人腦思考活動方式，并在單元格傳輸系統的配合下，完成對數據的分析與處理作業。由于神經網絡包括較多的人工神經元，所以具備比較突出的非線性映射能力、自適應能力，能夠給電氣自動化實現穩定控制，提供可靠的數據支持[4]。總體來說，我們可以運用人工智能技術，合理化改進電氣設備運行模式，然后依托該技術的計算功能，進一步優化配置相關可控資源，從而減少出現資源浪費的不利現象。

（四）狀態監測

電氣工程早期發展階段，其所構建的自動化控制系統受制于技術層面的限制，難以實現有效的故障處理工作。即一般情況下，只有在電氣工程生產現場發生故障后或設備運行故障后，自動化控制系統才會進行報警。然后，相關技術人員會進行故障診斷作業以及故障處理作業，但此種監測方式，勢必會對電氣工程生產運行效率產生不利影響，甚至會影響電氣企業經濟收益。對此，我們認為要想有效解決上述問題，實現電氣工程狀態的實時監測，就需要應用人工智能技術，依托該技術有效的邏輯分析能力及運算能力，及時搜集整合電氣系統運行數據，并通過分析歷史數據，對電氣工程相關設備及現場未來運行工況進行預測。例如，提前判斷電氣工程是否存在欠壓、超載、過流等一系列問題[5]。并且，在應用人工智能技術動態化監測電氣工程運行狀態時，可以利用該技術特定的行業算法，提前解決系統安全生產隱患問題。

（五）故障診斷

對于電氣工程來說，故障排查一般配置PLC控制器，即對于電機、高壓變壓器等設備，我們可以利用圖像處理、智能芯片、電路診斷等系列方法完成狀態診斷，并逐步排查電氣工程存在的風險問題。如果在排查出風險問題后，經過判斷認為該問題可能會觸發故障預警、故障診斷程序，那么在針對該風險數據實施清洗、補全、解析和標注作業后，建議結合應用人工智能技術對關鍵特征量數據進行有效提取，并立即開始執行模型訓練。其中，模型訓練過程通常包括以下六個方面：第一，以數據倉庫為基礎，完成模型分析作業。第二，執行人工智能技術設定算法，并分類、處理模型數據計算結果。第三，細分訓練結果為失敗、成功和未知等情況。第四，采取人為干預的方式，及時針對故障問題進行修正。第五，強化模型特征。第六，提高算力訓練程度，盡可能完善模型[6]。總體來說，選擇應用人工智能技術進行電氣工程故障排查，可以通過構建故障信息庫以及智能故障診斷系統的方式，提升故障排查診斷效率。

（六）閉環邏輯控制

閉環邏輯控制，可以幫助人工智能技術向輸入端反饋受控對象狀態信息，并且合理化對比輸入值和輸出值，通過對比數據之間的偏差，系統可做出下發糾正指令的決定，并且該指令服務到數據達到既定標準。產生此種現象的原因是，電氣工程在長期運行過程中，其內部設備受到外界環境的影響，會出現報備老化問題，也可能會造成運行數據的偏差問題。在這樣的情況下，應用人工智能技術，可以在無人工因素干擾的條件下，自行糾正設備運行參數偏差，從而有效減少出現后續的連鎖性故障問題。這就意味著電氣工程人員在提前編寫相關程序后，只需將設備參數整定值、偏差范圍輸入到程序當中，就能夠很好地維持電氣設備、電氣工程運行狀態。因而，我們認為對于電氣自動化控制系統來說，人工智能技術的合理化應用，可以保證提升電氣自動化控制效率。

（七）信息采集

基于電子操作的數據采集，其工作原理為電氣自動化控制系統利用監測功能模塊，獲取由傳感器發出的電子信號，并在將電子信號轉換為數字信號后實施數據的采集。在整個電氣作業信息采集工作期間，人工智能技術普遍被應用在存儲分布式數據方面，這也意味著在信息采集環節，分布式存儲技術的核心地位，該技術可高效率、高精準地處理海量電氣作業信息元數據，從而為日后提出控制決策提供數據支持。當下，在人工智能技術中常見的分布式存儲技術主要包括以下四種：Ceph、HDFS、GFS、Lustre。而在上述四種分布式存儲技術中，Ceph是最為常用的一種。該技術不僅適用于經常讀取和寫入電力運行監測的情況，還可以實現實時采集和存儲電力系統數據信息。

（八）編輯下達控制指令

監測功能運行之際，需要全面分析電氣自動化監控系統運行數據，并以相關數據為基礎制定正確的調度指令，從而實現對電網設備的自動化控制。而在整個控制指令的編輯與下達流程中，需要科學應用人工智能技術完成提取特征數據、提取典型數據、分析數據等相關內容。具體來說，在應用人工智能技術時，需要按照以下流程，完成控制指令的編輯與下達。首先，需要應用卷積方法抽取復雜的特征數據，然后在大數據技術的全面分析下，得到相應控制需求；其次，工作人員可按照控制需求設計控制指令，并將指令傳輸到控制器端口，在控制器的帶動下，可滿足電源裝置有效運行的需求。例如，由于人工智能軟件可在電氣自動化監控控制過程中針對圖像進行卷積，并以此為基礎生成邊界響應曲線。所以，需要保證圖像與原始圖Sobel算子的邊界形成完全對應。即響應曲線的坐標是對原始圖位置Sobel解圖案的一種表示。隨后，可利用Sobel運算符、公式進行最終計算。其中，卷積方法計算過程如下所示：

在該式子中，Gx、Gy分別表示為橫向邊緣檢測圖像、縱向邊緣檢測圖像。

五、結語

綜上所述，可以明確人工智能技術在電氣自動化方面廣受推崇，是當前推動電氣事業健康發展的重要技術。此外，文章在進行相關分析后，得出人工智能技術能夠有效降低成本投入，提升電氣自動化控制精確度，提升電氣企業經濟效益，推動電氣企業持續發展的結論。因此，為了更好地將人工智能的優勢延續下去，文章認為需要進一步探索該技術的應用前景和空間，盡可能借助有力推廣和宣傳工作，確保在各行業領域中該技術都能夠得到有效應用。

參考文獻

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[2]馬廣建.信息化背景下人工智能技術在電氣自動化控制中的應用[J].電子元器件與信息技術，2023，7（02）：10-13.

[3]王艷.人工智能技術在電氣自動化控制中的應用研究[J].信息與電腦（理論版），2022，34（18）：156-158.

[4]劉義搏，王熠東.人工智能技術在電氣自動化控制中的運用[J].現代工業經濟和信息化，2023，13（03）：252-253+256.

[5]楊曉妍.人工智能技術在電氣自動化控制中的應用思路分析[J].華東科技，2022（07）：140-142.

[6]汪海洋.人工智能技術應用于電氣自動化控制中的探討[J].電氣技術與經濟，2023（01）：156-158.