電子工程自動化控制中的智能技術

張麗紅

（吉林省電子信息產品檢驗研究院，吉林 長春 130021）

0 引言

在日新月異的科學技術推動下，電氣自動化控制領域發生了翻天覆地的變化。人工智能作為重要的科技創新成果經過長期調試已經被應用于電氣自動化控制，這使得電氣自動化控制的效率和質量都獲得了顯著的提升。過去的電氣控制已經無法滿足人們日益增長的生產需求，為了提高電氣自動化技術在各行各業的生產效率，必須將人工智能與電氣自動化控制相融合，共同實現機械大生產過程中的高效控制。將人工智能用于電氣控制輔助，具有優化資源配置、保障產品的質量、使得信息采集變得立體化等眾多優勢，這些優勢在電氣自動化控制的具體應用中發揮了重要的作用。

1 智能化技術概念及應用現狀

隨著信息技術的快速發展，尤其是基于互聯網的大數據和物聯網已經深入了人們的工作和生活中。基于數據通信和強大算力的智能，逐漸擁有了一定的感知能力、記憶能力、思維能力和學習能力，可以自主學習和分析特定場景下的行為模式，并根據計算機設置的程序對數據進行處理。當前，智能化在自動化控制系統中得到了廣泛的應用，它不僅可以提高工業生產的效率，還可以顯著地提高產品的品質，與傳統的自動化控制系統相比，智能化可以更好地適應復雜的工業生產流程[1]。

當前，智能化技術在自動化控制系統中的應用，一般都是集中在生產制造環節，并且都是注重應用，而對于底層運行邏輯的重視不夠。一方面，國內企業的技術水平一般都比較低，所以在自動化控制技術上的儲備也比較少。所以，對企業來說，對智能化技術的引進已經有了一定的難度，它只是能夠解決一些具體的應用問題，但是卻不能夠對其進行進一步的提升和改進；另一方面，在自動化控制系統的運行過程中，需要對相關行業的數據進行積累，只有這樣，智能化技術才可以以這些數據為基礎，對其進行自我學習和控制。但是，當前，可以深入第一線，對控制系統進行采集，并完成智能化研究的科研人員數量很少，需要企業和科研院所一起來完成。目前，我國缺少可以將科研力量整合起來的平臺和機制，導致了智能化技術在自動化控制系統中的應用，在創新方面存在不足。

2 電子工程系統中的智能技術特點

2.1 高精度控制

將智能技術與自動控制技術結合起來，將會涉及多個CPU 控制系統、RISC 芯片等領域，與傳統控制方式相比，它在控制精度、控制效率等方面具有更大的優越性。同時，避免電氣工程中的控制誤差，可以使電氣系統的運行更加穩定。

2.2 無人化操控

過去采用自動控制系統，在某些環節仍需要人工操作，才能確保電氣系統的安全運行。而智能控制器的運用，可以在運行過程中利用相應的時間、魯棒性等來實現對電網的控制，也就是說，在電氣項目的運行過程中，實現完全的自動控制，員工的工作僅僅是對有關的參數進行調整，從而降低了電氣項目的人工費用。另外，通過運用智能化技術，實現了對電氣系統的遠程智能控制，從而使電氣系統的運行效率得到了進一步的提高。

3 我國電子信息技術發展的重要意義

所謂的電子信息技術，是指利用獲取、傳遞、儲存等功能的信息技術，也是一門用來進行計算機數據處理、數據分析和實施的技術。從整體上講，在電子和資訊科技這一領域，從電子通信技術、計算機技術、計算機語言、游戲等幾方面對電子信息技術做較為詳細的介紹。電子資訊科技對電腦、微電子及通信科技來說，都是非常重要的一部分。具體地說，電子信息技術指的是在借助電子計算機和通信技術的情況下實現獲取、加工、分析、存儲、交換及傳送的一整個流程。包含裝置服務與資訊服務技術之總稱。從根本上說，電子信息技術是人們認識自然、研究自然、改造自然的一個重要的進程。從總體上看，信息的獲取、傳遞和存儲是電子信息技術的本質和根本特征。當前，隨著社會、經濟的快速發展，通信、網絡等領域的迅速發展，正在各個方面產生深刻的變革。從原來單一的通信服務，逐步向多層次、多元化的方向演變。簡言之，在未來，電子信息技術的發展離不開市場這個中心化元素與其他產業相融合[2]。例如，如何將通信網絡與電子信息技術的有機結合、管理和應用，就成為一個亟待解決的問題。這是因為，電子信息技術跟其他產業進行融合，使本身的應用范圍以及領域得到拓展；與此同時，也在此基礎上發展出數量眾多的電子信息技術公司，這必將促進電子信息技術網絡從一個純粹的電子信息載體，逐漸發展成為一個聚焦于業務的核心平臺。眾所周知，未來發展的主要推動力是電子信息技術。而在世界范圍內，電子信息技術的發展，對任何一個國家、地區都事關重大，甚至會直接影響整個國家和地區的發展。因此對我國而言，無論從經濟方面還是社會方面的角度看，促進電子信息技術的發展都十分必要。

4 電子自動化控制工程中智能技術的具體應用

4.1 在電氣控制中的應用

電氣控制是電氣自動化最復雜與重要的環節，煩瑣的數據處理需要在這個環節完成，人工智能技術的引入能夠加強對電氣自動化具體流程的管理，使得電氣控制工作變得簡單有序。冶金行業針對冶金機械的實際運行效率要求較高，這意味著工作人員必須對機械的運行狀態進行嚴格的把控。就現階段而言，人工智能應用于冶金行業電氣自動化的控制環節，主要是借助計算機技術預先設置好具體的控制程序，當設備通電后，事先設置好的控制程序就可以對運行的機械展開監管。如果遇到機械出現故障的情況，能夠立刻做出調整，避免了由于沒有發生機械故障導致的生產力低下。這種人工智能參與控制的方式使得生產更加規范化、專業化，在一定程度上減少了不合格產品的出現，保障了企業的經濟效益。

模糊控制與專家控制是人工智能技術應用于電氣自動化控制的兩種重要方式。專家系統將專業知識與實際經驗通過計算機規則進行融合，通過模擬專家來解決電氣控制中出現的各類問題。目前多用于實驗研究，沒有投入實際應用。模糊控制由模糊推理與模糊語言作為核心理念，能夠迅速解決繁復的數學計算，建立電力生產和負荷變化函數的高難度模型，得到最優解，較多地應用于各個行業的電氣控制環節[3]。

4.2 在電子網絡安全中的應用

人工智能技術的應用能夠提高電子自動化控制系統的網絡安全。在應用電子自動化技術的過程中，網絡安全經常遭遇3 種攻擊。①中間人攻擊，這種攻擊方式善偽裝，把攻擊信息偽裝為普通的通信信息，很難被檢測出來。將人工智能技術應用于電子自動化能夠有效解決中間人攻擊。人工智能技術能夠針對入侵鏈路中的錯誤數據檢測與拓撲檢測系統進行詳細檢測，并對網絡結構是否發生改變做出判斷，能夠成功減輕工作人員的任務量，降低中間人入侵出現的可能性。②拒絕服務攻擊，這種攻擊方式在應用電子自動化控制機械工作過程中，會導致嚴重的資源損耗，使得中央處理運轉速度較慢，不能針對系統內部的常態性請求做出及時的回應，最終導致系統崩盤[4]。將人工智能技術應用于電子自動化能夠有效解決拒絕服務攻擊。人工智能系統能夠針對自動控制系統的合閘動作進行建模，根據建模對象的方程，得到網絡整體攻擊頻率的動態效果圖，并在此基礎上進行電子自動化網絡安全檢測。③數據篡改攻擊，這種攻擊方式在應用電子自動化控制機械工作的過程中會導致信息接收端接收錯誤的命令，運行紊亂。人工智能技術的應用，使得數據篡改攻擊即便只針對數據進行細微改動，檢測模塊也能夠立刻發現并實施保護，確保電子控制的網絡安全。

4.3 在完善命令調節中的應用

要使人工智能技術得到更好的應用，就需要對現有的指令調整路徑進行合理的集成，這樣才能對系統中的缺陷進行有效的檢測，并按照自動化發展的原則對原有的系統進行改造，這樣才能避免由于系統缺陷而帶來的經濟損失。同時，一般都會使用自動操縱設備，來實現對整個系統的自動控制，但是，基于這一點，還必須制定一系列的指令調整方案，這樣才能更好地理解生產的要求，并且能夠及時地解決出現的問題，從而提高經濟效益。而對于一些比較復雜的設備來說，長期使用會對機械結構造成一定的損傷，從而對指令的傳輸質量和速度造成很大的影響。對這些數據進行科學合理的分析，能夠幫助我們更好地分析和處理系統運行過程中所遇到的各類問題，減少因軟件失效所帶來的種種后果。在此過程中，一定要優化現有的運行路線，并以創新的整改戰略為基礎，理性地分析存在的問題，發掘出智能化的發展道路，從而使電子工程自動化的運行與監控工作得以穩定地進行下去。

5 智能技術在電子工程自動化控制中的發展趨勢

5.1 優化調控以及檢驗程序活動

在調節以及檢驗程序的實施中，是獨立設計產品的重要環節。要重視對電子工程自動化控制系統的規范化應用，保證各種程序命令調控可以得到有效的實現。合理應用可編程邏輯控制設備和人機交互窗口，做好產品的整體結構優化設計。在電子工程自動化控制中，人工智能技術的標準化選擇，設計自動化區域、命令傳感區域、命令執行區域的劃分，程序檢查和調控工作要在自動化區進行，做好各種命令的探索，對電子工程自動化程序進行合理的調整，從而為開展自主檢驗活動提供各種保障。在電子工程自動化工作中，將人工智能技術標準化應用于電子工程自動化控制，為運維程序控制提供了技術保障。利用人工智能技術，對標準化的程序進行充分的利用，并對其進行有效的自檢程序命令，從而可以將智能檢測系統的應用價值充分發揮出來，能夠及時地對命令執行中存在的問題進行調查，并對其進行規范化調整。技術人員也要做好外部操作命令調整，對數據庫各項資料信息不對稱現狀進行判斷，在操作過程中合理優化整體結構，實現運維命令及時調整。

5.2 不斷提升開放性和可擴展性

智能科技的開放與可擴充性，既包含在硬件層次上的開放與可擴充性，也包含在軟件層次上的可調節與可擴展性。在硬件層次上，開放、可擴充的發展方向可以借助開放的硬件平臺來體現。舉例來說，Raspberry Pi 以及Arduino 等硬件平臺的普及，使得快速地搭建并開發出智能化的產品變得更加容易。另外，傳感器和芯片等部件可以根據需要進行靈活的配置[5]。在軟件層次上，智能技術的可調節性、可擴充性也日益成為人們關注的焦點。一方面智能技術的開放性便于人們建立數學模型，開發軟件；另一方面，智能技術的可擴充性使得智能化應用能夠獲取更多的數據，更多的算法，具有更大的適用范圍，更高的精度。在當今的互聯網時代，智能化技術向開放、可擴充的方向發展是一種重要方向。毫無疑問，在今后的電氣工程中，智能化技術將會給電氣工程的自動控制帶來更加深刻的影響，其應用范圍也會更加廣闊。

5.3 向多元化、集約化方向發展

在研發電子產品的過程中。電子信息技術的研發，必須順應時代發展的要求，技術的發展必須跟上時代的潮流，否則二者一旦失衡，不但對我國的電子信息技術造成很大的負面影響，而且在現代社會中還會失去目前的市場競爭地位，伴隨著社會經濟的發展，消費水平也在持續地提升，同時消費方式也變得更具個性化。當前，電子信息技術已與機械、能源、交通等行業實現融合；此外，還與建筑技術、冶金技術等領域進行融合，使得新技術逐步發展并相互滲透；同時，日益發展的電子信息技術，不僅能保證企業在某種程度上實現利潤，又可推動企業在某些關鍵技術上進行創新。目前，國內的電子信息技術企業的核心競爭力是被核心技術的創新和壟斷。因此，目前國內的電子信息技術發展與競爭的重點是軟件、電路集成、新器件等。從總體上看，軟件以電子信息技術為中心，而電路集成、新元件等是其發展的前提和基礎。為進一步增強企業的競爭力，國內企業在研發和生產電子信息技術產品時，應經常注重研發相關的軟件、電路集成以及核心部件。

6 結語

整體而言，智能化科技的運用，給電子工程中的自動化與控制工作，特別是信息傳遞與數據的處理與分析方面，對生產結構帶來了新的機會與挑戰。在電子工程自動化控制系統中，智能技術具有明顯的優勢，可以提升產品的生產效率和質量，節約能源和資源，降低運行人員和維護人員的工作量，提升系統的穩定性和可靠性。在未來的電氣工程中，智能化技術將會越來越重要。隨著智能化程度的提高，電子工程的自動控制系統將向著更加智能化、高效化、高可靠化的方向發展。