人工智能与电气工程及其自动化研究

崔城玮

（张家口市第一中学，河北 张家口 075000）

为了使电气工程能够更好地跟上时代的发展，为了更好地实现现代化发展，电气工程逐步引入了生产的自动化模式，但由于种种因素，需要使用人工智能技术加以弥补。

在自动化领域中，最先进的当属人工智能技术，在这个信息技术时代，人工智能已经彻底改变了工程学、物理、医学和管理学领域。传统的数学模型用于解决问题或决策过程中，这是人工智能的关键原则。人工智能由于其智能特性，可以为各种问题提供更好的解决方案。在人工智能的帮助下，可以取得显著的效果。人工智能方法和应用最近在许多领域得到了广泛的关注，包括数学、神经科学、经济学、工程学、语言学、游戏和其他许多领域。这是由于创新和复杂的人工智能技术应用于高度复杂的问题，以及高速计算中的新发展。人工智能通常的应用包括机器学习、数据处理、模式识别、机器智能和分析等。电气工程行业要实现自动化必须依靠计算机技术，事实上，人工智能技术最近被应用于电气工程领域，受到了人们的广泛关注。

1 人工智能概述

1.1 人工智能的概念

人工智能是一个计算机科学领域，可以模拟人类智能和人类感官能力的特征。人工智能系统由于其智能性质，能够提供优于经典系统的优越解决方案。例如，使用传统的系统来实现装配线平衡问题的全局优化是非常困难的，这可以通过使用遗传算法实现。传统的计算机缺乏学习的能力，这限制了它们的使用条件——只能在编程下运行。从本质上说，计算机的局限性可以概括为：不智能；没有自我意识；不了解环境。与计算机相比，虽然人类缓慢而不可靠，但人类拥有智慧和理解力，使之能够解决无穷无尽的问题。人工智能是机器的创造的可以模拟人类的智力，并据此进行工作的产物。人工智能的智能特性有助于在经典技术上提供更好的解决方案。

1.2 人工智能在电气工程自动化工程风险管理中的应用优势

（1）风险管理的监测

由于风险是人类活动所固有的产物，所以在人类活动的各个方面都需要风险管理。这当然包括工业工程中，如塔科马变窄桥失效等灾难将会因风险管理得以避免。人工智能继续发展，虽然有些人可能会质疑计算机能力的极限，但另一些人却看到了巨大的机遇——人工智能工具在工程领域的应用广泛。Schneidewind在一份报告中指出，风险管理适用于NASA航天飞机软件风险预测——使用累积故障梯度功能可以避免意外伤害。Wong和Qi在程序调试中也使用了神经网络来识别程序故障的确切位置。此外，模糊系统也已经被用来创建更强大的无线网络。最近，通过语义文本建模，人们开发了避免网络智能威胁的系统。能源领域更是涉及许多要求风险管理的问题。比如，Boonchuay和Ongsakul应用粒子群优化评估发电企业的投标策略；Shariatinasab利用神经网络来代替模拟以评估闪电闪络中断中断策略；由Pourali在报告中提到人工智能模型可以支持核动力风险评估。此外，Silva、Santos、Bottura和Oleskovicz四人曾联合提出了一个用来监测巴西电力分配系统的电压幅值的神经网络模型，这无疑为我们打开了新的思路。使用人工智能模型不但能够节省人力物力，还能够避免不必要的损失，这就是风险管理的意义所在。

（2）预测电能消耗

在电气工程领域，人工智能除了用于风险管理的监测，还可以预测电能消耗。电能消耗的预测可以大致分为人工智能的方法和传统方法。在这两种方法之间，人工智能方法由于能够解决非线性问题而比传统方法更受欢迎。

目前，在建筑电能消耗预测中，最常见的建筑类型是办公楼、住宅和其他工程建筑，这些楼宇大小不一，其能源消耗行为也受到许多因素的影响，例如天气状况、室内环境和入住率。在所有这些因素中，天气状况是影响建筑电能消耗的室内条件和活动的主要预测因素。由于建筑物的能量特性复杂，很难准确预测建筑物的电能消耗。预测方法的准确性将成为未来研究的重点。

2 电气工程及其自动化概述

2.1 电气工程及其自动化概述

电气工程是处理电力及其应用的工程的一个分支。它可能是大规模的电力应用，例如发电和输电，也可能是小规模的电力应用，例如芯片和电子器件的设计，有时被称为电子工程。19世纪中期，随着欧姆，特斯拉，法拉第，麦克斯韦等人对电现象的解释不断深入，电学产生了重大进步。目前电气工程在几乎所有产品或设备中都占据着重要地位，是我国工程界的第二大分支（仅次于软件工程）。

电气工程的涉及范围十分广泛，包括电力控制、电子、微电子、信号处理、电信和计算机工程。电气工程师相应的也需要掌握各种各样的工程科学，如基础和进阶的电路理论、电磁学、嵌入式系统、信号处理、控制、固态物理、计算机科学和编程等。

2.2 电气工程及其自动化的发展现状

（1）电气工程及其自动化得到了广泛的应用

我国的电力需求在过去20年的时间里迅速增长，在过去的25年里，总耗电量以年均3.4%的速度稳步增长，2017年，工业部门占总电力需求的近45%，其中住宅和商业部门占其余部分的大部分。预计未来几年，消费行业的相对市场份额将发生重大变化，到2020年，住宅行业的需求将占到需求的50%左右。住宅和商业领域的需求增长最为强劲，事实上，在最近的电力危机中，工业部门受到的负荷削减最严重的影响。监管机构的预测显示，如果没有大规模的额外投资，预计未来几年电力需求增长将超过供应。因此，相信在未来，电气工程及其自动化的发展范围会更加广阔。

（2）计算机信息技术与电气自动化技术的集成

依据我国有关政府机构公布的电气工程相关标准，可以看出未来我国的发展方向是使电气工程实现更规范的发展。这样一来，我们如果按照颁布的相关准则来提高其工作效率，在后期，保持设备的维护也会相应地更加便利。目前我国的自动化技术、信息技术都在逐步提高，与发达国家差距愈来愈小，长此以往企业便可以实现经济效益的最大化。

3 电气工程及其自动化中应用人工智能策略

到目前为止，解决一个特定的问题可以用几种特定类型的人工智能，而如何选择合适的人工智能取决于问题的特征和影响需要研究的参数的数量。本文从两个方面简要叙述相关的策略。

（1）建立“创新型”电气工程自动化行业发展目标

国家应积极引领企业改革创新，目前一些企业在研发和技术改革上投入不足，而将大部分精力用于营销，这虽然是为了获得资本利益的最大化，但长期来看并不是一个好策略，并不利于可持续发展。唯有将革新应用在战略上，坚定不移创新的方向，与此同时，使用大量资金对技术进行引进和对设备进行更新，才能最终提高技术设备质量，从而推动整个行业的发展。

（2）以国家为主导的人才培养策略

在将人工智能应用于电气工程自动化中的时候，还必须要重视相应人才的培养。人工智能作为一个新兴的学科，人才缺口很大，所以应在人才培养上多花时间、精力。

4 结语

电力对人们日常工作生活的重要性不言而喻，可以说，电力是现代化社会不可或缺的重要环节，与各行各业都关系密切，电气工程及其自动化对电气工程的影响是十分重要的。电气工程及其自动化是智能化科技的体现，目前已经广泛应用于各行各业，可以说是人工智能引领电气工程走向一条新的道路。

人工智能领域泛指通过与人类认知的本构和发展功能和机制进行详细的类比，使人工系统能够在一般情况下表现出智能行为的一切技术。据有关科学家预测，未来10年人工智能可以大幅度加快各行各业的工作进程，节省工作时间，也节省了大量劳动力。在电气工程的自动化中，通过人工智能技术的应用，可以实现解决疑难问题和生产效率的提高，在电气工程中应用这一技术意义非凡。

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