人工智能技术在电气自动化控制中的应用

2020-10-26姜珂

通信电源技术 2020年13期

姜珂

（大连市政工程咨询管理有限公司，辽宁大连 116000）

0 引言

电气自动化控制是生产设备智能化发展中的一项关键性技术。在电气自动化控制中融入人工智能技术，可以更进一步提高设备的智能化水平，使生产工作变得更加高效、便捷、精准。同时，人工智能技术的应用还可以在很大程度上减少人力资源的投入，减轻工作人员的工作强度，促进自动化控制的长远发展。因此，探讨人工智能技术应用于电气自动化控制具有积极意义。

1 人工智能简述

人工智能（Artificial Intelligence，AI）是一种模拟人类智能的系统性技术学科，属于现代化计算机信息技术的范畴，涉及的专业领域包括逻辑学、心理学、工程学、计算机编程、数学等。人工智能的本质是对人的思维的信息过程的模拟，具体途径有两条：一是结构模拟，即按照人脑的结构机制制造出“类人脑”的机器；二是功能模拟，即单纯地对人脑功能进行模拟，忽视其结构因素。后者最典型的成果就是现代电子计算机，其运行机制与人脑思维信息过程类似。目前，在人类生产生活中广泛使用的人工智能属于弱人工智能，强人工智能尚处于研究阶段。人工智能的发展历程如图1所示。

人工智能技术诞生于信息时代的大背景下，在机器人和专家系统两个领域表现出巨大的发展前景，可用于设备的自动化控制。近年来，我国对人工智能技术的重视程度持续提升，是“中国智造”战略实现的重要一环。因此，2017年政府工作报告中就提及了人工智能技术，随后该技术开始在社会各个行业领域推广开来，促进了我国经济竞争力的提升[1]。目前，人工智能技术的应用已经拓展到交通、医疗、制造、教育、金融以及物流等多个领域，以此趋势来看，在未来，基于人工智能技术的产品种类和形态也将变得更加丰富多样。人工智能应用领域如图2所示。人工智能技术最显著的特点是计算机模拟，这是它能够模拟人类智能的关键所在。将人工智能应用于当前的电气自动化控制，可以大幅度提高工作效率，减少人工成本。此外，人工智能的种类和形式十分丰富，应用范围十分广泛，并且人工智能控制器所具有的可调节性可以使其有效应用于不同场景。

图2 人工智能应用领域

2 人工智能技术在电气自动化控制中的应用特点及应用场景

2.1 应用特点

在电气自动化控制领域，借助人工智能技术可以通过计算机操控替代一些高难度、高强度和复杂性的工作，提高系统控制的自动化水平，降低成本投入，提升经济效益。考虑到电气设备设计的系统性和复杂性，人工智能技术在电气自动化控制中的应用呈现出以下特点。

第一，替代人力劳动。在过去，一些复杂烦琐的电气设备操作往往需要大量的人力、物力资源作为支撑。而借助人工智能技术则可以通过计算机系统完成数据信息的采集和处理，并在此基础上做出精准判断，发布控制指令，大幅度减少人力成本投入，同时也能降低人工劳动的强度。

第二，有效避免因人为因素可能导致的事故和故障。传统电气设备操作控制的复杂性较强，在进行数据采集和整理的过程中，工作人员会因疏忽或是其他因素而导致出现错误操作，从而引发事故，带来不必要的损失。而在人工智能技术的支持下，电气自动化控制中所涉及的人员操作内容大幅度减少，同时操作程序也变得更加简单、便捷，计算机系统可以自动完成数据的采集、整理及存储，且严格遵照编写的程序进行操作，工作人员只需要进行一些简单操作，基本上不会出现错误，因此可有效排除人为因素所带来的风险，实现电气设备控制效率的提高。

第三，优化电气自动化控制设计。当前，电气自动化控制具有复杂、烦琐的特征，因此在设计工作中需要综合考虑诸多影响因素。为了保障设计质量，通常需要建立科学的控制对象模型。而借助人工智能技术则可以有效避免其中存在的不确定性因素，提高系统参数的精度[2]。此外，工作人员不需要再对对象模型进行控制，工作负荷明显降低。

第四，提高电气自动化控制系统运行的规范性和统一性。结合工业生产实践来看，现今电气自动化设备的系数及系统工作参数存在普遍的差异性，为控制工作带来了极大的不便。而借助人工智能技术则可以实现对各类系数、参数的统一规定，消除客观因素带来的干扰，提高生产效率和质量。

2.2 应用场景

经过多年的研究、探索和实践，现如今的人工智能技术已经趋于成熟，并逐渐应用于工业生产。将人工智能技术应用于电气自动化控制领域，不仅能促进我国综合竞争力的提升，而且能推动社会现代化建设的深入。

当前阶段，电气自动化控制表现出极强的复杂性和系统性，在引入人工智能技术时，如何实现二者的有效契合是当前研究的重点。在经过一段时间的探索尝试之后，人们总结了当前人工智能技术在电气自动化控制中的应用成果。

第一，基于人工智能技术搭建控制系统，对电气设备运行过程中的相关数据进行采集、存储和分析，进而针对实际需求采取控制措施。目前，在生产实践中应用的人工智能可分为多种类别，所具有的特点以及运用形式均存在一定的差异。人工智能控制器是其中的一种，其具有以下优势：人工智能控制器的调节具有简易便捷性；通过对设备的微调可以实现性能的显著提升；在缺乏具体知识的前提下也可以进行设计；人工智能控制器设计不需要控制对象的模型。

第二，采用人工智能技术对电气设备的数值进行动态监测，据此判断当前电气设备的运行状态，及时发现并处理其中存在的故障问题。同时，故障发生时的相关数据会被完整地记录下来，作为比对数据库，在后续运行中一旦出现征兆，即可提前做出反应，消除事故隐患，确保系统的正常稳定运行。

第三，采用人工智能技术打造自动化生产线，提高产品生产效率和质量。

3 人工智能技术在电气自动化控制中的具体应用

3.1 基于人工智能的电气自动化设备

利用人工智能对电气设备进行监测控制，需要有针对性地开发具备特定功能的计算机程序，以人机交互的方式实现自动化控制。在进行计算机程序编写的过程中，应充分满足设备智能化需求，力求最大程度地通过机器完成控制工作，减少人力资源的投入；同时，简化操作程序，降低工作人员的负担。在人工智能技术的支撑下，智能化设备的数据获取及处理能力都将获得显著提升。

3.2 基于人工智能的系统控制

基于人工智能技术，工作人员可以通过计算机完成指令的传输和反馈，以实现对系统的有效控制[3]。在具体实施过程中，需要以模糊控制为基础，借助专家系统，针对不同的工作环境和设备条件采用不同的系统控制方法，配备相应的控制器，以满足电气设备在不同环境下的运行参数要求，实现设备自动化控制效能的提升。随着人工智能技术的发展，其对人脑功能的模拟效果也在不断优化，在理论上可以实现拟人化控制。

3.3 通过人工智能技术简化操作流程

在电气自动化控制中，人工智能技术还可以用于简化系统操作流程。第一，基于人工智能技术对落后的设备操作方法进行优化，通过计算机软件平台完成设备操控，提高设备控制的精准度，最大程度地减少操作失误，确保数据的精确性。第二，通过人工智能技术提高系统操作的智能化水平，通过简捷的操作实现复杂的流程。

3.4 基于人工智能技术的故障诊断

人工智能技术在电气自动化设备故障诊断排除方面也具有极高的应用价值。在过去，故障维修人员通常需要花费大量的时间和精力进行故障排除，尤其是一些结构比较复杂的电气自动化设备，需要消耗大量的资源，即使如此，也可能无法取得理想的维修效果[4]。电气自动化设备的内部零件十分精密，拆装十分不便，还可能引发全新的故障。总而言之，传统的设备故障诊断在效率和效果上都难以保障，已经成为阻碍工业发展的一个重要因素。而利用人工智能技术则可以有效解决这一问题。借助智能控制器可以对电气自动化设备运行产生的数据进行全面采集和整理，据此分析判断设备的运行状态，一旦出现数据异常，就能迅速做出反应，锁定故障部位，分析故障原因，针对性地制定故障排除方案，大幅度提升故障诊断检修的效率。需要注意的是，故障检修人员必须要具备人工智能技术运用的专业素养，如此才能保障故障诊断工作的有效开展。