人工智能技术在电气自动化控制中的运用探讨

张伟?王均

摘要：以往自动化控制技术无法第一时间识别系统运行故障、只能操作控制特定控制对象，不利于实现高效率、高质量的电气控制工作。可以选择结合人工智能技术的方式，打破上述限制，实现系统运行数据的自动化采集、存储与处理。从系统设计、故障预警、电气控制、状态监测、故障诊断、闭环逻辑控制这几个方面入手，探寻电气自动化控制中该技术的实际应用表现。

关键词：电气控制；人工智能技术；故障诊断；闭环逻辑控制；电气自动化

一、前言

从本质上讲，人工智能技术融合了多种先进的技术手段，是现阶段行业领域广泛应用和普及的重要技术，并且该技术在应用过程中取得了良好的应用成效。所以，为了进一步提高电气自动化控制水平，保证控制过程中的稳定性与安全性，我们认为需要进一步探索电气工程中人工智能技术的应用表现。在这样的前提下，文章通过简要概括人工智能技术定义以及特征后，从辩解的操作优势、清晰的设计思路、良好的控制效果三个方面讨论人工智能技术的运用价值，然后从六个方面具体分析了电气工程中人工智能技术的实际应用。总体来说，应用人工智能技术，能够影响电气自动化控制效率和质量，能够为电气企业提升经济效益提供空间，也能够实现创新发展电气自动化控制的目标。

二、人工智能技术概述

人工智能概念于1956年首次提出，是对智能方法技术的一项延伸。此后，随着科学技术的发展，多种先进技术共同融合，形成了人工智能技术。该技术进行复杂计算工作时，主要利用机器模拟的方式，所以能够有效取代人类思维，并逐步将手动控制转变为智能控制。由此可见，人工智能技术在应用过程中在既定的控制程序准则约束下，针对电气工程运行过程实施有效控制，因而可以有效规避人为因素影响，从而提升控制精度，保证电气工程运行效率[1]。此外，人工智能技术具有明显的便捷性、稳定性和适应性特征，即能够在短时间内有效处理庞大的数据信息，并结合相关数据分析结果实施具体的操作流程；能够在异常问题发生时及时发出预警信号，有助于规避危险事故的发生，并保证电气自动化运行稳定性；本质上是一种非线性的变结构控制方式，因而可以更好地适应复杂环境，具有较强的普适性和较广的应用范围。

三、人工智能技术在电气自动化控制中的运用价值

（一）便捷的操作优势

人工智能技术本质上是以计算机技术为基础，对人类活动方式进行模拟的一种技术。所以，该技术可以通过发出指令的方式，控制机器完成原本需要人类进行操作的工作。尤其是对于一些操作较为繁琐、操作过程具有较高危险性的工作来说，应用人工智能技术体现出了明显的优势和价值。并且，在应用人工技术期间，通常需要配合计算机设备做辅助，所以在一定程度上可以节约人力成本的投入和资金成本的投入，也能够有效避免由于人为因素的参与，而导致发生生产不稳定、操作不稳定的问题。除此之外，在电气自动化控制系统中，我们应用人工智能技术，可以利用该技术操作便捷、操作准确的优势，设置系统可独立思考功能，进一步降低电气设备在运行过程中发生安全事故的概率，从而提升电气工程运作效率。

（二）清晰的设计思路

将人工智能技术应用于电气自动化控制实践环节，可以充分体现该技术设计思路清晰的优势，利用此项优势提升电气自动化控制领域运营水平。具体而言，部分机器设备在应用人工智能化技术后，实现了智能化开发，所以在其运行与生产环节基本可以实现提高生产效率的目的。并且，由于该技术可独立自主完成工作，所以有效防范了电气设备生产环节产生的故障风险，从而持续性提升电器企业生产总值。

（三）良好的控制效果

人工智能技术强大的控制性支持作用，能够提高电气自动化控制系统控制指数。而电气企业在生产运行期间，可以通过调节参数的方式，改善生产效率。而为了最大限度突破传统生产模式的制约，我们认为电气企业可以立足于生产需求视角，通过调整参数的方式，有效改进电气自动化控制系统功能[2]。只有这样，才能全面发挥电气设备应有价值，才能保证顺利完成生产任务并实现生产效率目标。

（四）高效的问题反馈

电气自动化控制在运用人工智能技术期间，可以立足于问题反馈流程简化基础，针对性做好自动化设备的故障干预。总体来说，应用该技术可对电气自动化设备故障产生原因进行总结与分析，然后为技术人员进行高质量故障排查提供基础，有助于保证故障处理过程的时效性。因此，文章认为通过科学应用人工智能技术，可以立足于高效化、安全化发展视角，促使电气自动化设备稳定运行，提高设备故障问题分析、解决的及时性与准确性。此外，在电气自动化控制环节应用人工智能技术，可以帮助技术人员结合电气自动化设备使用需求设计对应使用方案，从而有效缩短处理电气自动化设备故障所需时间，有助于为高效化维修电气自动化设备创造有利条件。

（五）立体化的信息采集

以往的數据采集过程，需要通过计算机设备传感器获取并人工分析电气自动化静态数据，该分析过程容易造成数据误差。并且，针对静态数据进行分析，无法更全面地掌控不同环境下电气自动化设备运行情况，无法全方位对比电气自动化控制设备使用状态。所以，为弥补静态数据获取的片面性缺陷，选择应用人工智能技术实现动态数据信息的采集与分析，该技术的合理应用，不仅可以为技术人员提供充足的数据信息参考，还可以实现立体化的信息采集目标。除此之外，在应用人工智能技术期间，为多维度呈现电气自动化设备运行状态，可以结合大数据建模，从根本上减少数据采集误差，从而保证进行科学与合理的数据信息分析工作。

四、人工智能技术在电气自动化控制中的运用场景

结合上文所说，明确人工智能技术良好的应用价值。而为了充分凸显出上述价值优势，提高电气企业运行效率和生产质量，我们将从以下几个方面进行分析与讨论，希望可以打破人工智能技术应用场景方面的限制，实现全方位推动电气工程现代化发展的目标。

（一）系统设计

由于电气自动化控制系统具有涉及专业多、范围广、操作复杂的特征，该系统对实际操作技术人员提出了较高的操作能力、技能水平与职业素养要求。因此，为了形成运行相对完善、稳定的电气自动化控制系统，相关研发人员在进行电气控制过程设计工作时，就需要综合性考虑MATLAB软件应用于深度学习、数据分析、信号处理等方面表现出的特征。并且，有必要同步考虑在电气自动化控制中合理化应用人工智能技术的场景。其中，MATLAB软件是编程及数值计算平台，在该平台中，不仅涵盖电气自动化控制模块，还包含信号处理、测试测量、无线通信、机器学习等相关模块。以上模块的运行和维护，均需要先进的技术和专业的操作人员进行控制，所以，为了避免发生人员控制失误问题，就需要配合应用人工智能技术手段，在保证提升电气自动化控制系统中MATLAB的运行效率后，希望操作人员能够以更为准确的操作技术控制和优化电气自动化控制系统[3]。基于这一理念，能够最大限度保证人工智能技术在系统设计环节得到有效应用。

（二）故障预警

电气工程在运行过程中，要想第一时间采集电气、电流、电压、温度、湿度等相关电气工程现场指标参数，就需要应用传感器等系列设备，对信号进行搜集与整合，并将其提交到控制中心，完成信号的预处理工作。通常情况下，经过控制中心的预处理操作，可将上述信号转变成可供识别的数字。此时，可针对监测数值以及整定值进行对比，如果发现存在较大的比对偏差，那么有理由认为相关设备处在异常运行状态。由此可见，人工智能技术与普通的自动控制技术相比，能够实时化比对监测值和整定值，从而第一时间进行异常预警。对此，我们认为电气企业可应用人工智能技术构建主动预警系统，并同步设计数据传输层、数据应用层、数据监控层。其中，数据监控层负责采集和上传电气工程现场数据，如果发现现场数据距目标值存在较大差距，则相关人员需要针对电气工程系统实施进一步验证，一旦发现该系统存在故障，就需进行报警处理。除此之外，电气系统在完成监测数据信息采集工作后，还会进行逻辑分析工作，并通过参数变化情况判断电气设备运行状态，其目的是通过这样的方式，尽可能降低电气工程系统运行风险，从而有效规避企业经济损失。

（三）电气控制

一般情况下，我们将电气控制分为模糊控制、专家控制、神经网络控制三种模式。其中，模糊控制包括模糊化、模糊推理、规则库、解模糊四个部分，是一种不依赖被控对象的非线性控制精准数学模型，此种控制模式有助于系统化结合理论与实践，所以能够适应多种电气自动化控制环境；专家控制系统（如图1）包括数据库、知识库、解释、推理机、知识获取等一系列结构，该系统融合了计算机技术与人工智能技术，具有抗干扰性好、在线实时性控制的优势，可以辅助相关管理层提高决策的科学性，并且在该系统给定输入R值后，可以通过专家控制器的进一步分析，以U值为指令输出传递给受控装置，随后由受控装置输出Y值。整个输入和输出的过程，能够帮助提升电气自动化控制水平；神经网络控制可以模拟人脑思考活动方式，并在单元格传输系统的配合下，完成对数据的分析与处理作业。由于神经网络包括较多的人工神经元，所以具备比较突出的非线性映射能力、自适应能力，能够给电气自动化实现稳定控制，提供可靠的数据支持[4]。总体来说，我们可以运用人工智能技术，合理化改进电气设备运行模式，然后依托该技术的计算功能，进一步优化配置相关可控资源，从而减少出现资源浪费的不利现象。

（四）状态监测

电气工程早期发展阶段，其所构建的自动化控制系统受制于技术层面的限制，难以实现有效的故障处理工作。即一般情况下，只有在电气工程生产现场发生故障后或设备运行故障后，自动化控制系统才会进行报警。然后，相关技术人员会进行故障诊断作业以及故障处理作业，但此种监测方式，势必会对电气工程生产运行效率产生不利影响，甚至会影响电气企业经济收益。对此，我们认为要想有效解决上述问题，实现电气工程状态的实时监测，就需要应用人工智能技术，依托该技术有效的逻辑分析能力及运算能力，及时搜集整合电气系统运行数据，并通过分析历史数据，对电气工程相关设备及现场未来运行工况进行预测。例如，提前判断电气工程是否存在欠压、超载、过流等一系列问题[5]。并且，在应用人工智能技术动态化监测电气工程运行状态时，可以利用该技术特定的行业算法，提前解决系统安全生产隐患问题。

（五）故障诊断

对于电气工程来说，故障排查一般配置PLC控制器，即对于电机、高压变压器等设备，我们可以利用图像处理、智能芯片、电路诊断等系列方法完成状态诊断，并逐步排查电气工程存在的风险问题。如果在排查出风险问题后，经过判断认为该问题可能会触发故障预警、故障诊断程序，那么在针对该风险数据实施清洗、补全、解析和标注作业后，建议结合应用人工智能技术对关键特征量数据进行有效提取，并立即开始执行模型训练。其中，模型训练过程通常包括以下六个方面：第一，以数据仓库为基础，完成模型分析作业。第二，执行人工智能技术设定算法，并分类、处理模型数据计算结果。第三，细分训练结果为失败、成功和未知等情况。第四，采取人为干预的方式，及时针对故障问题进行修正。第五，强化模型特征。第六，提高算力训练程度，尽可能完善模型[6]。总体来说，选择应用人工智能技术进行电气工程故障排查，可以通过构建故障信息库以及智能故障诊断系统的方式，提升故障排查诊断效率。

（六）闭环逻辑控制

闭环逻辑控制，可以帮助人工智能技术向输入端反馈受控对象状态信息，并且合理化对比输入值和输出值，通过对比数据之间的偏差，系统可做出下发纠正指令的决定，并且该指令服务到数据达到既定标准。产生此种现象的原因是，电气工程在长期运行过程中，其内部设备受到外界环境的影响，会出现报备老化问题，也可能会造成运行数据的偏差问题。在这样的情况下，应用人工智能技术，可以在无人工因素干扰的条件下，自行纠正设备运行参数偏差，从而有效减少出现后续的连锁性故障问题。这就意味着电气工程人员在提前编写相关程序后，只需将设备参数整定值、偏差范围输入到程序当中，就能够很好地维持电气设备、电气工程运行状态。因而，我们认为对于电气自动化控制系统来说，人工智能技术的合理化应用，可以保证提升电气自动化控制效率。

（七）信息采集

基于電子操作的数据采集，其工作原理为电气自动化控制系统利用监测功能模块，获取由传感器发出的电子信号，并在将电子信号转换为数字信号后实施数据的采集。在整个电气作业信息采集工作期间，人工智能技术普遍被应用在存储分布式数据方面，这也意味着在信息采集环节，分布式存储技术的核心地位，该技术可高效率、高精准地处理海量电气作业信息元数据，从而为日后提出控制决策提供数据支持。当下，在人工智能技术中常见的分布式存储技术主要包括以下四种：Ceph、HDFS、GFS、Lustre。而在上述四种分布式存储技术中，Ceph是最为常用的一种。该技术不仅适用于经常读取和写入电力运行监测的情况，还可以实现实时采集和存储电力系统数据信息。

（八）编辑下达控制指令

监测功能运行之际，需要全面分析电气自动化监控系统运行数据，并以相关数据为基础制定正确的调度指令，从而实现对电网设备的自动化控制。而在整个控制指令的编辑与下达流程中，需要科学应用人工智能技术完成提取特征数据、提取典型数据、分析数据等相关内容。具体来说，在应用人工智能技术时，需要按照以下流程，完成控制指令的编辑与下达。首先，需要应用卷积方法抽取复杂的特征数据，然后在大数据技术的全面分析下，得到相应控制需求；其次，工作人员可按照控制需求设计控制指令，并将指令传输到控制器端口，在控制器的带动下，可满足电源装置有效运行的需求。例如，由于人工智能软件可在电气自动化监控控制过程中针对图像进行卷积，并以此为基础生成边界响应曲线。所以，需要保证图像与原始图Sobel算子的边界形成完全对应。即响应曲线的坐标是对原始图位置Sobel解图案的一种表示。随后，可利用Sobel运算符、公式进行最终计算。其中，卷积方法计算过程如下所示：

在该式子中，Gx、Gy分别表示为横向边缘检测图像、纵向边缘检测图像。

五、结语

综上所述，可以明确人工智能技术在电气自动化方面广受推崇，是当前推动电气事业健康发展的重要技术。此外，文章在进行相关分析后，得出人工智能技术能够有效降低成本投入，提升电气自动化控制精确度，提升电气企业经济效益，推动电气企业持续发展的结论。因此，为了更好地将人工智能的优势延续下去，文章认为需要进一步探索该技术的应用前景和空间，尽可能借助有力推广和宣传工作，确保在各行业领域中该技术都能够得到有效应用。

参考文献

[1]宋国成.电气自动化控制中应用人工智能技术的思路探究[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2021（05）：189-190.

[2]马广建.信息化背景下人工智能技术在电气自动化控制中的应用[J].电子元器件与信息技术，2023，7（02）：10-13.

[3]王艳.人工智能技术在电气自动化控制中的应用研究[J].信息与电脑（理论版），2022，34（18）：156-158.

[4]刘义搏，王熠东.人工智能技术在电气自动化控制中的运用[J].现代工业经济和信息化，2023，13（03）：252-253+256.

[5]杨晓妍.人工智能技术在电气自动化控制中的应用思路分析[J].华东科技，2022（07）：140-142.

[6]汪海洋.人工智能技术应用于电气自动化控制中的探讨[J].电气技术与经济，2023（01）：156-158.