智能化技术在电气自动化中的运用

李佳勇

清研新能源汽车工程中心（襄阳）有限公司天津分公司，天津 300300

电气工程在我国经济建设和社会发展过程中扮演着十分重要的角色，近年来，随着科学技术的不断发展，电气工程逐渐实现了电气自动化生产，极大地提高了电气工程的运行效率。然而大数据时代的到来转变了电气工程传统自动化发展的方向，在日益激烈的市场竞争中，智能化技术将成为电气工程自动化发展的突破口，因此深入研究如何更加高效地将智能化技术应用到电气自动化当中就具有十分重要的意义。

1 智能化技术在电气自动化中运用的重要意义

1.1 传统电气自动化工程存在缺陷

首先，企业相关人才缺口大。电气自动化涉及电子技术、计算机技术、网络技术和常用电气设备的熟练掌握等多种基础知识，企业需要招聘到拥有这些综合经验能力的高水平人才，而大批量培养人才需要一定的时间，很多企业因此而出现用人紧张的问题。

其次，电气自动化设备故障发生频率高。自动化设备需要精密的设计，对生产环境要求严格，并且难以处理突发事件，使得这种设备在使用时往往会因为各种问题出现故障，导致企业的生产停滞，并且由于设备精密，维修难度也较大，企业不得不投入大量的人力来监控设备的运行，同时投入大量的财力准备随时修复设备。

最后，电气自动化设备需要的设计控制模型开销大。由于电气自动化技术应用范围较广，自动化设备需要的控制模型设计也各不相同，企业为了建立复杂的模型，往往会投入大量的资源，在生产成本方面给企业的资金运转带来了较大的负担。

1.2 智能化技术的使用优势

首先，智能化技术可以简化自动化设备的控制流程。精密的电气自动化设备在使用时需要技术人员时刻监测设备的各项运转数据，当操作环境发生变化时，技术人员要代替设备做出指令修改，然后机器才会按照相关设计方案自动运转下去，而智能化技术在数据分析和判断上足以代替人类，这使得电气自动化工程完全可以由数据操作来代替人类操作，一方面简化了控制流程，另一方面也减少了人类犯错的概率。

其次，智能化技术提高了电气自动化设备的工作效率。智能化技术的高级分析能力和对环境的精准识别能力，使得系统在检测设备的运转过程中发现陌生数据时，智能化技术可以经过分析后做出相应操作，如果自己能解决就无须警报，如果不能解决则可以远程通知技术人员，在控制环节上起到了一定的缓冲作用，减少了故障的发生。

最后，智能化技术不需要设计复杂的控制模型。传统电气自动化设备的控制模型在设计时需要考虑到各种复杂环境的影响，因此技术人员要做到面面俱到，这样设备才能够稳定运行，但是牺牲的是设备的模型精准度，而随着智能化技术的加入，控制模型可以通过智能化判断，规避相应的不利因素，无须大量的事先设计，同时也保留了设备的精准度。

2 智能化技术在电气自动化中的具体运用

2.1 设备的管理和监控变得智能化

智能化技术可以代替企业的技术人员开展电气设备的监控和管理工作。对于企业而言，人力成本的合理减少是运营过程中需要考虑的实际问题，如今大量设备都可以运用电气自动化技术，其中，远程监控是为了观察设备是否良好运转，是否需要专业人员前往修理；现场监控则是为了让技术人员辅助设备进行条件判断，根据实际运行情况，技术人员可以更改设备的操作指令。智能化技术在监控和管理工作上的运用，足以帮助企业提高20%～35%的工作效率，减少50%的人员处理时间，真正实现电气设备的自动化运转，无须技术人员的参与，也因为其通过自我计算后操作的合理性，保证了电气自动化设备的稳定运转，维持了企业生产的合理运营，最重要的是减少了企业的人力资源成本。

典型的智能化管控技术是模糊控制技术，模糊控制逻辑指的是人类大脑中不确定的思维和指令，但是系统可以充分运用人工智能的算力，处理不确定的问题。具体流程是将大众行为收集起来后，利用构建的神经网络算法分析数据，并由此得出不同环境中设备应该做出的正确操作。更加先进的智能化系统还可以自我纠错，记录自己的每一步操作，再收集接下来的设备运行数据，判断上一步操作指令是否有不当之处，通过不断学习、下发指令、收集数据、纠正这一流程来实现自我进化。

2.2 设备的故障诊断变得智能化

电气自动化设备的复杂性和精密性导致其一旦出现故障，维修难度会非常大，技术人员要想快速修理设备从而恢复企业的正常生产，就需要明确了解设备的故障位置和原因，而如何了解这两方面正是两大难点。难以诊断的故障需要通过拆卸设备并实行多角度的判断才能下结论，因此只有高水平的技术人员才有可能在短时间内修好设备。智能化技术的出现，在设备监控上帮了企业很大一个忙，而且其不仅可以起到警报作用，还可以判断设备的故障情况。智能化技术往往嵌入在电气自动化设备中，与设备的运转紧密结合在一起，因此它可以精准定位故障，并根据设备的运行状况迅速确定故障原因，技术人员可以通过查看可视化界面得知故障的具体信息，然后进行后期维修。因此，智能化技术可以保障设备的使用寿命，提高设备的运行效率，从而提高企业的生产效率，减少企业因维修不当而造成维修资金浪费的现象。

2.3 设备的模型设计变得智能化

传统的电气自动化设备在设计时需要考虑各种复杂的操作环境，进而设计对应的自动化操作指令，因此设备的设计模型非常复杂，设计周期较长，一旦某一处细节不够完善，设备在运行时很容易出现失误，以至于延误企业的生产，因此企业需要招聘专业的技术人员对不同的设备设计不同的数据算法，利用丰富的知识储备解决复杂的问题。

引入智能化技术后，设备的设计完全可以参考智能化系统提供的设计方案，在基础方案上由技术人员做一定的补充，减少方案出现弊端的可能性，降低设备的故障率；在数据算法方面，引入遗传算法等技术，帮助技术人员对各设计方案进行大致判别。遗传算法是一种通过模拟自然进化过程搜索最优解的方法，其大体思路是设计一个基础种群，判断种群的染色体基因，将种群中的个体做交叉配比，分析后代中的变异结果并判断其染色体基因，这样循环下去根据逐代演化和优胜劣汰寻找其中的最优解。该算法应用在智能化技术中时，是通过对众多设计方案做分析和检测，促使其不断地精细化。精髓之处在于，遗传算法并不是要寻找方案的最优解，而是要在一次次筛选过程中排除掉不合适的分支，尽可能靠近最优解即可，最终确定设计方案。类似于遗传算法在内的众多智能化技术，对技术人员的知识储备要求没有那么高，从而可以适当帮助企业减少对高水平人才的需求。

2.4 智能化技术的具体应用举例

（1）智能化技术目前充分应用于农业相关。智能温控管理技术可以帮助调节室内温度，利用蓄放热装置和温度检测仪器，在白天室温较高时，吸收多余热量，以水为存储介质，在夜晚室温较低时，再放出热量，保证5℃左右的合理温度。

（2）智能化技术目前充分应用于车辆制造相关。新兴的智能手表可以和智能汽车连接在一起，联网后实时监测道路状况，通过震动等提醒方式，驾驶员无须观看就可以了解前方道路的实况信息，未来无人驾驶汽车的研发将会成为智能化技术在电气自动化中的一种高级应用。

3 有关PLC及神经网络的应用

智能化技术在电气工程自动化中的运用还包含PLC及神经网络的应用。神经网络在电气自动化中的应用主要是通过智能化的神经网络系统，依照预先设定的模型来实现模式识别和信号处理，进而实现智能化的电气传动，而PLC在电气自动化中的应用主要是以PLC系统替代电气工程传统的继电控制器，进而实现对电气工程生产流程的智能化协调分配，电气工程通过PLC系统能够实现智能化的自动切换，进而有效提高生产效率。

4 结束语

随着科学技术的不断发展，各种先进技术逐渐融入社会建设和发展的各个行业。作为现代信息技术的中坚产物，智能化技术在电气自动化中进行有效运用体现在多个方面，其对提高电气工程整体运行效率具有十分重要的作用，能够帮助电气自动化发展全面满足智能化控制的总体需求。电气相关部门要将智能化技术在电气自动化中进行有效运用，并引起足够的重视，进而全面提升我国电气自动化的发展水平，为提升我国电气工程总体生产水平奠定坚实的技术基础。