人工智能在电厂安全生产中的应用探究

2021-04-03尚应文

中国设备工程 2021年12期

尚应文

（甘肃省电力投资集团有限责任公司，甘肃兰州 730000）

人工智能是一项领先的科技创新，使用人工智能可以在一定程度上提高发电厂的运转效率，提升发电安全性，并且随着人工成本的增加，人工智能技术也能够在一定程度上降低发电厂生产运营费用。

1 人工智能

人工智能从字面解释来看，是一种让人造机械或人造机器人代替人脑的一种科技手段，人脑具有多种能力，例如图像识别能力、语言表达能力等，而人工智能则是将人脑所拥有的能力，通过计算机编程等方式模拟再现的一种方式及手段，从科技种类区分的话，人工智能是一种计算机学科的分支。人工智能应用于电厂安全生产的过程中，专家系统是一种不能够被忽视的人工智能系统，专家系统的应用能够大幅提高电厂生产的安全性。专家系统简称ES，是一种模拟人类专家处理问题时的行为和运用知识及推理技术求解问题的计算机程序或信息系统。它把某一领域的专业知识、推理和决策系统的过程，组合到计算机系统中，解决一些实际问题。所谓专家是指某一领域里具有较深造诣的专门人才，例如机械专家、电脑专家、医疗专家、农业专家等等。如果把专家处理问题的过程，组合到电脑中，那么机器就具有专家的智能，而这种智能主要是体现在信息分析当中。计算机之所以能成为“专家”，是因为人们赋予计算机知识，并让它模拟人脑进行推理，从而使它能回答各种问题。整个过程，都是由计算机的软件系统来实现的。专家系统按其功能可分为管理专家系统、预测专家系统、诊断专家系统、解释专家系统等。目前专家系统已经用于生产实践，有的已经商品化。一个结构完整的专家系统通常由六个部分组成，即知识库、数据库、推理机、知识获取机制、解释机制和人机接口。知识库是按一定表示方式存储在计算机系统中的、用来解决问题和进行推理的知识集合体，是用以存放领域专家提供的专门知识的。推理机包括推理机制和控制部分，它的功能是运用知识库中的知识推出新的知识或结论。控制部分的功能是决定推理的顺序，也就是说用以决定调用什么知识和什么次序，推理方式自然是离不开演绎推理、归纳推理、精确推理与非精确推理等。推理的基本任务是决定系统下一步该做什么，选择哪些知识和完成什么样的操作。再发电厂进行专家系统安装过程中，计算机根据发电步骤，机械运转模式，动用存储的知识和推理过程，决定系统应当如何指挥机械进行电力生产，并根据电力生产中的参数变化推算出之后发电设备控制的方式方法，及时调整参数。人工智能系统并不是一套简单的计算系统，人工智能的知识获取机制一方面要接受专家对知识库的扩充和修改，另一方面还要依据反馈的信息，自动进行知识库的修改和完善。知识获取机制一般有两种获取方式，即人机结合的半自动方式，它是先由知识工程师来采集知识再转换为知识库中的知识；另一种是机器自动学习方式，它是人工智能的一个分支学科，从研究人类学习行为和学习方法开始，建立一些学习模型，使计算机系统有一定的学习能力。计算机拥有了学习操作能力之后，其系统才能够称之为人工智能系统，才能够应用于保障电力安全生产的工作之中。

2 电厂安全生产应用

通过人工智能的概念分析可以得知，人工智能是一种模仿人类思维的一种科技手段，与传统的人工智能相比，人工智能具备操作精确的特性，并且还能够模仿人类的工作习惯，对于逻辑非逻辑问题进行快速判断，人工智能技术融合电厂安全生产能够在一定程度上提高电厂的安全性能，下面将针对人工智能在电厂安全生产中的应用进行分析。

2.1 模糊控制

发电厂生产现场有高电压设备，有高温高压设备，有高速旋转设备，这些设备都属于电厂的危险源，一旦工作出现失误，或者设备操作出现不规范行为，就有可能发生安全事故影响到电站的正常运行，还会造成一定的人员伤亡，在电站中应用人工智能系统能够减少人为原因造成的发电厂安全事故，提高电厂的安全性。发电厂进行人工智能系统应用过程中，电厂首先应当克服人工操作局限性，提高发电效率，例如在进行锅炉气泡给水过程中，应用专家系统能够自动控制水位范围，控制气泡以及给水数量，但是由于水位及气泡水量难以控制，传统控制都是基于工作人员实际操作经验，所以并没有什么值得参考引用的编程数据，自动化技术已经不能够满足这种非数据、非逻辑的工作，所以专家在此基础上引进了人工智能技术，通过模糊控制手段，对锅炉气泡给水工作进行了有效的控制。在进行模糊控制过程中，相关人员应当首先搭建起人工智能神经网络，人工智能神经网络搭建时，其网络搭建应当具有泛化、非线性高程度自动处理事件的神经网络。神经网络是一种运算模型，由大量的节点之间相互联接构成。每个节点代表一种特定的输出函数，称为激励函数。每两个节点间的连接都代表一个对于通过该连接信号的加权值，称之为权重，这相当于人工神经网络的记忆。网络的输出则依据网络的连接方式，权重值和激励函数的不同而不同。而网络自身通常都是对自然界某种算法或者函数的逼近，也可能是对一种逻辑策略的表达。在人工神经网络搭建完成之后，可以进行模糊控制。模糊控制技术是一种基于自动化技术与人工智能技术的一种控制技术，其原理是通过人工智能去模拟在不同情况下工作人员的实际操作情况，学习和模仿工作人员的工作行为，通过模仿工作人员的行为来达到控制锅炉气泡给水工作，可以有效地处理未知模型，或数据不清晰的控制问题，提高了电厂运行的安全性。通过模糊控制的分析可以得知，在进行模糊控制前，相关人员应当首先搭建起较为完善的人工智能神经网络，通过神经网络的搭建能够使人工智能学习工作人员的操作习惯及操作经验，通过学习进行不断地自我完善进而对锅炉气泡给水工作进行一定的模糊控制，提高了电厂发电的安全性。

2.2 综合智能技术应用

通过前文的分析可以得知，发电厂进行人工智能技术应用的过程中，专家系统的应用极为重要，传统的专家系统需要依靠大量数据作为系统运转的基础，所以在一些方面具有局限性，专家系统的长处在于符号的推理，而神经网络与模糊控制的优势在于经验的学习，将专家系统与神经网络相对接，会形成一种综合智能管理技术。以神经网络为基础的综合智能辅助专家系统做出更加直观清晰的判断，由于神经网络具有泛化、线性思维较弱的缺陷，人工智能神经网络的逻辑思维与计算能力远逊色于专家系统，所以在神经系统中引入专家系统，可以对神经系统的缺陷进行补充，将二者的优势紧密结合在一起，形成综合智能技术，使电厂在运行过程中的安全性得到保障。例如在汽轮机热力消耗过程中，这套综合智能技术系统将抛弃原有的参数计算等复杂的数据、计算过程，而是根据汽轮机热力消耗及输入热力之间的关联入手进行汽轮机的热力消耗控制，在确保气轮机能耗稳定的情况下，保证了汽轮机的稳定运行，提高了发电生产安全性。

2.3 核电站安全应用

在电力领域中，核电站是一种最重要的发电手段，核电站不仅发电效率高，并且还是一种较为清洁的发电手段，但是核电站的危险性较高，核电站一旦发生事故将导致极其严重的后果，所以在核电站中应用人工智能技术，能够最大程度的保障核电站的安全性。利用人工智能手段可以探查核电站中各个机组的运行情况，在一些危险区域内安装人工智能系统能够对危险区域内的核辐射量、机械运转情况进行分析监控，并为维修人员的养护维修工作提供相关的依据，提高核电站维护效率。由于核电站内有着大量的放射性矿物，利用人工智能手段对放性物质进行监控能够有效地保障核电站员工的生命安全，并且人工智能系统还能够对这些放射性物质的使用寿命进行预测，使核电站能够有充足的时间准备后续的核能发电材料，提高核电站的运转效率。