電氣自動化中人工智能技術(shù)的運用

中國石油天然氣股份有限公司錦州石化分公司熱電公司 黃哲

1 引言

在國民經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展階段，電氣自動化是提升各行各業(yè)生產(chǎn)效率的重要手段，而且可以有效提升生產(chǎn)活動的規(guī)范性和安全性。人工智能技術(shù)是電氣自動化的重要組成部分，對于電氣自動化應(yīng)用具有重要意義。對此，有必要在準(zhǔn)確把握人工智能技術(shù)的內(nèi)涵，明確人工智能應(yīng)用價值，進(jìn)而采取措施，推動人工智能的有序應(yīng)用。

2 人工智能技術(shù)概述

2.1 人工智能技術(shù)概念

人工智能技術(shù)指的是基于現(xiàn)代信息技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)與人腦神經(jīng)等學(xué)科的一種新型技術(shù)，該技術(shù)能夠在人腦神經(jīng)學(xué)的支持下模擬人類的思考活動，參考人類思維方式進(jìn)行決策。相比現(xiàn)實中的人腦思考，人工智能技術(shù)可以實現(xiàn)高速計算，在短時間內(nèi)整合各類數(shù)據(jù)信息，加以計算，而后根據(jù)人類思維方式給出決策結(jié)果，這是人腦所不能比擬的優(yōu)勢。因此，人工智能技術(shù)綜合計算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)和人腦的優(yōu)勢，成為現(xiàn)代各行各業(yè)發(fā)展的重要技術(shù)。

2.2 人工智能技術(shù)常用技術(shù)分析

2.2.1 專家控制系統(tǒng)

專家控制系統(tǒng)是人工智能技術(shù)的重要體現(xiàn)，在專家控制系統(tǒng)的幫助下，計算機(jī)可以對控制對象實現(xiàn)全方位、全過程控制，及時上報控制對象的各類數(shù)據(jù)信息，準(zhǔn)確分析、判斷控制對象是否出現(xiàn)異常情況，并為工作人員提供相應(yīng)的指導(dǎo)建議。專家控制系統(tǒng)可以將控制對象的異常情況、異常原因收集匯總，存入數(shù)據(jù)庫內(nèi)，一旦日后出現(xiàn)相似故障，即可提供相應(yīng)的解決建議。專家控制系統(tǒng)匯總了某個領(lǐng)域多名專家的經(jīng)驗，這也使專家控制系統(tǒng)比單一的技術(shù)人員具有更為系統(tǒng)化、更為全面的知識結(jié)構(gòu)，能夠更加準(zhǔn)確地判斷電氣自動化系統(tǒng)的運行狀態(tài)，一旦出現(xiàn)問題，可以結(jié)合人腦思維方式進(jìn)行診斷，為解決問題提供相應(yīng)建議。此外，專家控制系統(tǒng)具有自學(xué)習(xí)功能，可以定期更新系統(tǒng)附帶的知識庫，這也可以有效避免系統(tǒng)背后的知識結(jié)構(gòu)老化。

2.2.2 模糊控制技術(shù)

電氣自動化系統(tǒng)在運行期間不可避免地受到外界因素的影響，致使其有效性、精確性下降，而人工智能技術(shù)的應(yīng)用則很好地解決了這一問題，使電氣自動化系統(tǒng)免受人員因素、環(huán)境因素和網(wǎng)絡(luò)因素的影響。模糊控制技術(shù)以數(shù)學(xué)理論為支撐，模擬人類分析、判斷和決策行為，提升電氣自動化系統(tǒng)運行的有效性，而且可以判斷外部因素對于系統(tǒng)運行的干擾程度，進(jìn)而采取相應(yīng)的解決措施。從模糊控制技術(shù)的應(yīng)用狀況來看，該技術(shù)在一些小型電氣自動化方面獲得了廣泛應(yīng)用，如電磁爐、空調(diào)等家用設(shè)備控制中應(yīng)用相對普遍，隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，模糊控制技術(shù)將在企業(yè)的電氣自動化系統(tǒng)運行期間獲得更為廣泛的應(yīng)用。

2.2.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是現(xiàn)階段廣泛應(yīng)用于電氣自動化系統(tǒng)的非線性智能技術(shù)，該系統(tǒng)以人腦神經(jīng)理論為基礎(chǔ)，將人腦神經(jīng)理論與控制理論深度結(jié)合，相較于其他人工智能技術(shù)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)在信息收集、信息處理方面具有更強(qiáng)的優(yōu)勢，而且具備更為突出的學(xué)習(xí)能力，這也使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)具有更強(qiáng)大的計算分析和數(shù)據(jù)處理能力，可以實現(xiàn)高效數(shù)據(jù)處理。一般情況下，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)需要與其他人工智能技術(shù)結(jié)合應(yīng)用，能夠更有效地提升控制效果。例如，將其與專家控制系統(tǒng)結(jié)合，能夠?qū)崟r收集處理、分析電氣自動化系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)，而且兩項技術(shù)均帶有自學(xué)習(xí)功能，這也確保數(shù)據(jù)庫或知識庫能夠及時更新。

3 人工智能技術(shù)在電氣自動化中的應(yīng)用價值

3.1 提升電氣自動化控制的有效性

在電氣自動化領(lǐng)域，如果企業(yè)采取傳統(tǒng)的人工控制方式，會導(dǎo)致電氣自動化控制存在控制低效、控制失誤的情況，無法保障電氣自動化控制效果，如果出現(xiàn)人工操作失誤，將會影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，甚至造成企業(yè)停工停產(chǎn)、出現(xiàn)安全事故。與之相應(yīng)的，通過人工智能技術(shù)的應(yīng)用可以有效提升電氣自動化控制效果，直接取代傳統(tǒng)的人工控制方式，避免失誤情況。同時，人工智能技術(shù)可以實時記錄電氣自動化系統(tǒng)運行狀況并監(jiān)測控制對象的狀態(tài)，以數(shù)據(jù)的形式直接呈現(xiàn)出來，方便工作人員加以判斷，一旦發(fā)現(xiàn)控制失誤或控制異常的情況，可以及時排除問題，確保企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動有序進(jìn)行。

3.2 降低電氣自動化控制成本

人工控制需要投入較多的人力資源，給企業(yè)帶來較大的成本，而且人工控制由于其局限性無法規(guī)避失誤，而如果控制失誤，不可避免地會給企業(yè)帶來一定損失，也會提升企業(yè)的成本。對此，推動人工智能技術(shù)在電氣自動化中的應(yīng)用有助于降低人工控制成本，同時避免控制失誤帶來的成本浪費，對于企業(yè)降本增效具有極為重要的作用。同時，隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，人工智能以及電氣自動化的應(yīng)用場景也在不斷擴(kuò)大，甚至在部分企業(yè)內(nèi)部，電氣自動化已經(jīng)滲透至企業(yè)的各個方面，對于企業(yè)降低控制成本、提升控制效果具有十分關(guān)鍵的作用。

3.3 實時監(jiān)測電氣自動化系統(tǒng)運行

在人工智能技術(shù)的加持下，企業(yè)工作人員可以實時監(jiān)測電氣自動化系統(tǒng)運行，相較于傳統(tǒng)的人工控制，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)運行異常問題，人工智能就能通過智能控制中止電氣自動化系統(tǒng)運行，并且將故障情況上報給相關(guān)部門，而后由維修人員采取措施排除故障，這種制動方式能夠更大程度上避免故障問題帶來的損失，避免故障問題擴(kuò)大化而給企業(yè)帶來生產(chǎn)經(jīng)營和管理方面的風(fēng)險。減少電氣自動化系統(tǒng)故障可以保障企業(yè)生產(chǎn)活動的連續(xù)性和規(guī)范性，確保企業(yè)提供的產(chǎn)品或服務(wù)保持一致，這對于企業(yè)品牌形象建設(shè)以及企業(yè)可持續(xù)發(fā)展也有重要意義。

4 電氣自動化中人工智能技術(shù)運用策略

4.1 優(yōu)化電氣自動化系統(tǒng)設(shè)計

電氣自動化系統(tǒng)設(shè)計質(zhì)量對人工智能技術(shù)的應(yīng)用效果具有直接影響，在現(xiàn)代企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營過程中，要想發(fā)揮人工智能技術(shù)的優(yōu)勢，必須設(shè)計出能夠搭載人工智能技術(shù)的電氣自動化系統(tǒng)，確保系統(tǒng)功能完善、性能先進(jìn)，實現(xiàn)對控制對象的智能化、自動化控制。由于電氣自動化系統(tǒng)涉及企業(yè)的各個部門、各個崗位，故而在系統(tǒng)設(shè)計期間，應(yīng)當(dāng)邀請專業(yè)的人員，通過企業(yè)內(nèi)部調(diào)研問卷的形式了解各部門、各崗位對于電氣自動化系統(tǒng)的期望，才能確保系統(tǒng)的針對性和有效性。在設(shè)計電氣自動化系統(tǒng)的過程中，設(shè)計人員可以通過CAD三維繪圖、CAF工程設(shè)計技術(shù)軟件展開操作，可以有效減少設(shè)計步驟和時間，可以確保系統(tǒng)的設(shè)計精度，通過三維虛擬的方式呈現(xiàn)初始設(shè)計模型，方便設(shè)計人員檢查模型是否符合需求。在電氣自動化系統(tǒng)設(shè)計期間，設(shè)計人員可以借助灰色模型設(shè)計軟件、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析等技術(shù)軟件或軟件輔助設(shè)計，在初始模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步分析，確保電氣自動化系統(tǒng)能夠搭載人工智能技術(shù)，為接下來的生產(chǎn)實踐提供正確導(dǎo)向[1]。

此外，在部分企業(yè)中，企業(yè)本身缺乏相應(yīng)的設(shè)計人員，而且缺乏技術(shù)力量，針對這一問題，企業(yè)可以通過外部引進(jìn)、外部購買或聯(lián)合開發(fā)等方式與電氣自動化系統(tǒng)設(shè)計企業(yè)展開合作，表達(dá)自身需求，從而建設(shè)符合企業(yè)發(fā)展需要的系統(tǒng)。

4.2 推動人工智能在故障診斷中的應(yīng)用

在企業(yè)經(jīng)營發(fā)展期間，企業(yè)內(nèi)部的電氣自動化系統(tǒng)難免會出現(xiàn)異常或故障情況，如果未能及時排除，將不可避免地影響企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營。對此，有必要推動人工智能在故障診斷、故障排除中的應(yīng)用。具體而言，這兩項工作中主要用到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和故障檢測技術(shù)。在傳統(tǒng)的故障診斷、故障排除期間，工作人員的效率偏低，而延誤的時間越長，給企業(yè)造成的經(jīng)濟(jì)損失就越大，這就需要通過故障檢測技術(shù)及時判斷電氣自動化系統(tǒng)的故障問題，從而找出故障原因并給出解決對策。同時，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以記錄本次故障的時間、成因和解決措施等相關(guān)數(shù)據(jù)，而且神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以針對類似故障收集大量的信息內(nèi)容，為后續(xù)的故障診斷和處理提供便利[2]。此外，在針對一些小型故障問題時，人工智能技術(shù)可以通過自主控制加以調(diào)節(jié)，從而及時排除故障，確保電氣自動化系統(tǒng)穩(wěn)定運行，為企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營提供支撐，而且人工智能技術(shù)會將小型故障問題及調(diào)節(jié)方式匯報給具體的工作人員，方便工作人員在生產(chǎn)活動結(jié)束以后進(jìn)行排查和整修。

4.3 人工智能技術(shù)在電氣自動化監(jiān)督控制中的應(yīng)用

電氣自動化系統(tǒng)的運行不可避免地會出現(xiàn)故障情況，而人工智能技術(shù)可以在電氣自動化系統(tǒng)出現(xiàn)故障之后立刻進(jìn)入制動狀態(tài)，暫停電氣自動化系統(tǒng)運行，有效避免故障問題擴(kuò)大化，避免故障演化成為事故而給企業(yè)帶來損失。人工智能可以實時監(jiān)控電氣自動化系統(tǒng)運行，將歷史運行數(shù)據(jù)記錄下來，并將分析結(jié)果提供給企業(yè)管理人員，方便管理人員及時掌握系統(tǒng)運行情況，作出科學(xué)決策，既可以維護(hù)電氣自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，又可以延長電氣設(shè)備的使用壽命，對于企業(yè)發(fā)展具有重要作用。

4.4 推動企業(yè)信息安全建設(shè)，防范信息安全風(fēng)險

在現(xiàn)階段的人工智能技術(shù)應(yīng)用期間，信息安全問題成為重要關(guān)注對象，如果信息安全建設(shè)不足，將不可避免地導(dǎo)致企業(yè)面臨安全風(fēng)險，甚至出現(xiàn)信息泄露、數(shù)據(jù)損壞的情況，對企業(yè)電氣自動化系統(tǒng)的運行以及可持續(xù)發(fā)展造成阻礙。對此，有必要通過智能防火墻、數(shù)據(jù)庫、動態(tài)驗證、數(shù)據(jù)密鑰等形式做好信息安全建設(shè)工作[3]。

例如，企業(yè)可以構(gòu)建智能防火墻，提升防火墻系統(tǒng)的智能化水平，為電氣自動化系統(tǒng)運行提供安全保障，有效防范網(wǎng)絡(luò)安全攻擊，而且智能化防火墻會主動識別潛在的網(wǎng)絡(luò)安全隱患，對安全隱患的類型、等級以及可能造成的后果進(jìn)行評估，從而給出相對應(yīng)的解決方案。再如，企業(yè)可以通過人工智能和動態(tài)驗證相結(jié)合的方式優(yōu)化登錄驗證方式，避免外部人員通過窮舉法進(jìn)入企業(yè)內(nèi)網(wǎng)，從而保護(hù)電氣自動化系統(tǒng)運行。

4.5 開展工作人員培訓(xùn)，推進(jìn)技術(shù)隊伍建設(shè)

在人工智能技術(shù)應(yīng)用期間，具體的操作需要由員工開展，故而員工的信息素養(yǎng)、人工智能操作水平直接影響到人工智能技術(shù)應(yīng)用效果。企業(yè)應(yīng)當(dāng)重視員工在人工智能技術(shù)應(yīng)用期間的主體地位，針對工作人員展開培訓(xùn)，使其能夠合理利用人工智能技術(shù)控制電氣自動化系統(tǒng)，而且確保系統(tǒng)運行的安全性[4]。與此同時，企業(yè)需要針對工作人員進(jìn)行安全教育和責(zé)任教育，強(qiáng)化安全意識，使其意識到電氣自動化系統(tǒng)穩(wěn)定運行的必要性，在工作期間積極履職，力求使人工智能技術(shù)應(yīng)用效果最大化。

企業(yè)應(yīng)當(dāng)推進(jìn)技術(shù)隊伍建設(shè)，人工智能技術(shù)在電氣自動化中的應(yīng)用過程中，企業(yè)應(yīng)當(dāng)配備專業(yè)的技術(shù)人員，能夠及時發(fā)現(xiàn)人工智能應(yīng)用期間存在的問題，并采取相應(yīng)措施加以解決。基于這一要求，企業(yè)可以從下述兩方面開展人才隊伍建設(shè)，一方面，企業(yè)可以設(shè)置優(yōu)厚的待遇，從市場上引進(jìn)精通人工智能理論、了解人工智能技術(shù)應(yīng)用的專業(yè)人才，并通過提升待遇或職位晉升等方式留住優(yōu)秀人才，使人才發(fā)揮其應(yīng)有價值。另一方面，企業(yè)可以與相關(guān)高校合作，以定向培養(yǎng)的方式引進(jìn)有關(guān)人工智能技術(shù)應(yīng)用的人才，不斷充實企業(yè)內(nèi)部的人才隊伍，同時，定向培養(yǎng)的方式有助于企業(yè)直接獲得自身所需要的人才，為人工智能技術(shù)的應(yīng)用提供有力保障。

5 結(jié)語

人工智能技術(shù)在電氣自動化中有著重要的應(yīng)用優(yōu)勢，而隨著人工智能技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，該技術(shù)也將在電氣自動化系統(tǒng)運行及控制方面獲得愈發(fā)廣泛的應(yīng)用。對此，企業(yè)應(yīng)當(dāng)優(yōu)化電氣自動化系統(tǒng)設(shè)計，推動人工智能在故障診斷、故障排除、監(jiān)督控制中的應(yīng)用，并做好信息安全和人才隊伍建設(shè)，多措并舉為人工智能技術(shù)應(yīng)用提供保障。