人工智能在电气自动化领域中的应用探讨

李亚平

（唐山工业职业技术学院 河北 唐山 063299）

0 引言

在我国经济发展过程中，电气自动化是支撑国家电力行业可持续发展的重要命脉，人工智能技术的推广和应用为电气自动化的发展提供了强劲助力。人工智能技术在电气自动化领域中的应用，不仅在很大程度上提升了电气自动化的控制效果，更从整体上降低了电气自动化运营的成本，电气自动化控制效率因此得到了有效提升。

1 关于人工智能的简要介绍

人工智能，是以计算机基础模拟技术为核心建设和发展起来的一门融合多学科的交叉性技术。在人工智能技术产生和应用之后，有2大核心问题，即交叉问题和拓展问题及时得到发现和解决[1]。人工智能依托于计算机平台对人脑的思维模式进行了精准模拟，正因如此，有越来越多的机器不仅拥有了自主决策的能力，同时还被赋予了人的智能，其在实际生产和应用过程中可以更好地替代人进行决策和执行，甚至是做出创新。

人工智能技术发展到今日，已经逐步拓展应用到了诸多领域，应用范畴越发广泛。在当前的生物学、数学、信息技术、医学等领域均可以看到人工智能技术的身影，而且现如今的人工智能技术已经建立起了一套完整的科学理论体系。此外，人工智能技术之所以获得如此好的发展成果，这与电气工程发展与计算机技术之间联系的紧密度有着直接关联性，这是人工智能技术在电气工程中得以顺利应用的良好基础。

2 电气自动化技术的相关阐述

2.1 概况

电气自动化技术作为一种综合性技术类型，融合了信息学、控制学等内容，在当今社会诸多领域，如建筑行业、钢铁冶金行业、火力发电行业等均有着非常广泛的应用。电气自动化技术的成功应用，不仅提升了电气自动化生产的效率和质量，有效改善了劳动条件，而且在维护电气自动化系统稳定运行方面也起到了很大的帮助作用。

目前电气自动化系统共划分为3个部分，其一是信息采集部分，即收集能够反映设备状态的数据信息内容；其二是控制部分，即精准分析和妥善处理信息内容；其三是执行部分，即把处理结果反映到实际动作当中[2]。从电气自动化系统的组成内容中不难看出信息分析处理和动作执行都是电气自动化最为关键的部分，但动作执行同时又是信息分析处理结果的直接执行者，因此在整个电气自动化系统当中，信息处理又属于最核心的一个部分。

2.2 特性

电气自动化技术包含内容非常之广，传统的电器、电机，先进的网络传输、信息处理及电子技术等均属于电气自动化技术的范畴。这便决定了电气自动化技术呈现出如下特性。

其一，电气自动化技术表现出机械-电气结合、强-弱电结合以及软-硬件结合的特点。

其二，基于电气自动化技术应用范畴不同，其所涉及的行业、控制对象、应用工况均不尽相同，这便决定了电气自动化技术在具体实施中表现出很强的差异性，需求不同，便需要做出个性化的电气自动化技术实施方案设计，这对于电气自动化技术的普及应用也会产生很大的影响[3]。

2.3 应用现状

据了解，当前电气自动化技术已经在诸多自动化控制领域得到了广泛应用。关于电气自动化技术的应用，其与所适用行业的现场总线，以及分布式控制策略均有着非常紧密的关联性。其中，现场总线影响的是不同层级用电器与控制系统信息传递质量和结果的问题，而分布式控制策略则可以进一步明确不同单元和管理模块之间的逻辑关系，电气自动化系统的控制效率，以及可靠性都有着非常大的提升空间。近些年，在科学技术不断创新和升级的背景下，已经有越来越多先进的科学技术被引入和应用，如人工智能技术、大数据技术、互联网+等。这些新技术不仅推动了数据信息和存储方式的创新和改革，更在很大程度上提升了数据处理分析的智能化水平，在提高末端执行部分的动作准确度方面呈现出强大作用[4]。

3 人工智能技术在电气自动化中的具体应用

3.1 在电气自动化设备中的应用

随着电气自动化所涉及的学科和领域越发广泛，将人工智能技术应用到电气自动化控制工作中有着非常强的必要性。人工智能技术的应用，在很大程度上降低了因人为操作失误而发生安全事故的概率，当然人工智能技术的应用也对操作人员的专业技能和综合素养提出了更高的要求。

人工智能技术在电气自动化设备中的应用价值具体体现在以下几个方面：其一，在人工智能技术的应用之下，电气设备的操作领域也呈现出越来越显著的智能化特点，其不仅在很大程度上避免了因为人为操作失误而发生操作事故的频率，同时也因为有了人工智能技术的应用，大大提高了操作的可控性，也有效保证了操作的准确性。此外，人工智能技术带动电气设备操作领域智能化水平的提升，也成功缩减了投入成本。例如：在运行过程中发生变压器硬件故障的情况，电控室终端会有故障警报声发出，且会显示具体故障，相关负责人员便可以在接到报警提醒之后，第一时间去完成关闭故障使变压器周围电源的处置措施，这一系列操作用时一般不会超过20 min。并且工作人员可以结合得到的信息，针对变压器的故障问题进行排查，这样一方面可以缩短检修用的时间，另一方面也可以提高检修针对性，保证检修的效率。其二，在电气自动化设备运行领域应用人工智能技术可以很好地保证稳定性，且对于电气自动化设备运行的控制流程也有着很好的优化和完善作用。电气自动化设备人工智能化系统示意图如图1所示。

图1 电气自动化设备人工智能化系统示意图

电气工程自动化的实施本身是有着非常复杂的操作流程的，并且在每一个操作流程中均被提出了严格且明确的步骤标准，在任何一个操作环节出现问题，都可能对整个机器设备运行效果产生破坏的负面影响。因此，在实现电气工程自动化的过程中需要逐步结合实际发展需求来简化具体操作流程，尽可能降低在不同操作流程中发生问题的概率。除此之外，在电气工程自动化领域中，人工智能技术还被应用于其他方面，如资料的收集、存储以及分析，再比如机器出现故障后的维修和补救等。就当前人工智能技术在该领域的应用现状来看，未来远程操作方向将会是一个主要着力点，借助远程操作来简化控制流程，推动程序化的顺利实施。如此，技术人员也可享受到更加便利的电气设备维修条件，同时也可有效缩减电气自动化的发展成本[5]。

3.2 在电气控制工作中的应用

自动化设备是我国电气行业发展的主要方向之一，在该领域中，电气行业正在逐步从传统人工控制模式转变成为智能化控制，如此一来，人工智能技术的应用不仅有效提升了工作效率，成功缩减了投入资金，同时也在很大程度上解放了从业者的双手，降低了从业者的劳动强度。

在人工智能技术领域，比较具有代表性的技术有模糊控制、专家系统、神经网络控制等，这些先进技术的使用一方面提高了设备运行控制的精准度，另一方面也稳步提升了控制效果和质量，缩减了实际误差。

以模糊控制这一先进控制技术为例，模糊逻辑系统示意图如图2所示。当前使用频率比较高的模糊控制方式主要包括Sugeno和Mamdani这2种。其中，Mamdani主要是用于控制设备的速度调节。

图2 模糊逻辑系统示意图

模糊控制方式在很大程度上提高了处理交流传统控制问题的效率，这便为提升电气设备的工作效率和工作质量奠定了很好的基础[6]。

3.3 在电气设备日常操作过程中的应用

在电气设备运行过程中，其日常操作是非常繁琐复杂的，且在传统的日常操作模式下，电气系统的控制时间会相对较长，这便会直接影响到实际控制的效率。因此，将人工智能技术应用到电气设备日常操作当中，借助人工智能技术来提升电气设备日常操作的效率有着非常强的必要性。在日常应用和操作电气设备的工作当中，会涉及需要记录在册的数据信息，如电气设备的电量使用情况、不同类型电气设备的损耗情况等。采用人工记录的方式，不仅徒增了巨大的工作量，而且因为人工的不确定性也使得记录错误的概率不断攀升。而现在应用人工智能技术来编制相应的表格和数据采集系统，借助人工智能技术的力量，不仅成功解决了人工记录模式的问题和弊端，并有效提高了数据采集和保存的效率，节省了更多了人力资源，降低了工作人员的操作强度。

3.4 在故障诊断过程中的应用

目前，应用于故障诊断领域的人工智能技术主要有模糊理论、专家系统及神经网络等，这些技术的应用在诊断电气事故及发现电气故障方面呈现出很好的应用效果。利用人工智能技术来诊断故障，不仅可以保证在更短的时间内对故障点进行精准锁定，深入剖析出现故障的原因，同时也可以保障相应措施的针对性，将故障范围控制在更小的范围之内。但实际运行中造成电气设备故障的原因非常多，因此在分析和了解故障原因时需要充分考虑诸多方面的内容，要尽可能从根源上避免这些故障的再次发生。

例如：在诊断变压器可能发生的故障情况时，如果使用的是传统故障诊断方式，一般仅对故障时产生的油气进行收取，就收取到的油气进行分析，进而从中查找故障出现的原因。这样的故障诊断方式存在着两方面的弊端：第一，这样的故障诊断方式需要以耗费较长时间作为代价；第二，故障诊断结果的精准度并不高，如果诊断不准确，那么其产生的后续影响将不容小觑[7]。因此，为了进一步保证变压器故障的诊断准确率，就必须要想办法解决传统故障诊断方式中存在的问题，并积极创新故障诊断方式，将当前一些先进的技术，如模糊理论、神经网络和专家系统有机结合，逐步提升故障诊断的准确性。

4 人工智能在自动化领域中的应用实例

4.1 在数字化车间中的应用

在数字化车间当中，人工智能已经逐步替代了人工操作。人工智能可以对数字化车间中的作业现场进行在线、智能且智慧的监督和分析，且其可以将数字化车间生产环节中的关键信息内容，如标准、安全、成本、质量、效率等实时进行映射。工作人员借助人工智能便可全面精准了解数字化车间的作业情况，人工智能技术的优势更是得到了充分体现，其不仅成功节省了人工作业成本资源，同时还有效保证了数字化车间作业的高效性和精准性。

4.2 应用于生产行为规范检测

生产行为的规范性是影响产品生产质量的关键因素，其是保证行业标准化和降低生产安全隐患的有效途径和方式[8]。当前，人工智能技术已经被广泛应用于生产行为规范检测环节当中，其采用的是视频人工智能的技术手段来逐步取代传统人工现场监督模式，实现360°无死角全天候监督和监测，并且人工智能技术还可以在第一时间对产线关键区域人员行为规范及物料摆放做出实施监控，在发现问题之后及时做出智能识别警告。在生产行为规范检测工作中，人工智能替代人工现场监督已成为必然趋势，人工智能技术的应用可有效保障生产线行为检测的实效性，提升生产行为的规范程度，是保证生产环节顺利实施的重要影响因素。

4.3 助力产线料板识别

当前基于人工智能的产线识别装置，是人工智能助力产线料板识别的主要体现形式。产线识别装置主要涉及智能生产线技术领域，由侧板和输送机构2部分组合而成，在两平行安装的侧板当中安装输送机构，任意一个侧板上面会设置槽口，在槽口外侧会对应安装排料口，同时在转动板的一端会通过转动轴转动安装到槽口位置，转动板远离转动轴的一侧即可顺势转动到另一侧板当中。在产线识别装置中会有图像识别模块和处理器电性紧密连接，控制器与电机建立起连通系统，如此一来在识别产品时，遇到不能识别的产品将会自动筛选出来，其可以在很大程度上节省人力。如在PCB制造业对板料除胶制作过程当中，应用人工智能技术对上料口是不是存在板料进行识别，输出状态结构并且打通MES系统。

5 结语

综上所述，在电气自动化领域中，人工智能技术的应用已然成为一种必然发展趋势。将更多更具先进性和实效性的人工智能技术应用其中，推动电气工程朝着智能化控制方向发展是当前电气自动化领域的一项重要任务。目前，人工智能技术在电气自动化领域中虽然获得了诸多成果，但也因为受到诸多因素的局限，人工智能技术的应用价值无法得到最大化的呈现。电气自动化领域相关主体需要正视这一发展现状，在树立发展目标的同时，认真理性审视其中存在的问题，结合实际情况，秉承具体问题具体分析的原则，逐步制定并及时调整和完善相应的应用机制和策略。