电气自动化控制中人工智能技术的实践应用研究

金丽娜

(兰州资源环境职业技术大学 甘肃兰州 730021)

在信息化普及应用的当前时代，电力系统因为引进了人工智能技术而加快了运行速度，节省了人力。涉及电气自动化控制的企业组织，应更新设施设备，使其更加规范、标准，能够兼容人工智能技术，以奠定人工智能技术应用的基础。此外，应重点培养相关人才，使其切实利用人工智能技术，精准、高效地开展电气自动化控制工作。总体来说，人工智能技术与电气自动化控制的科学结合，对于两者的发展均具有促进作用。

1 人工智能概述

1.1 人工智能释义

人工智能是目前信息技术领域最为先进的科技之一，它以成熟的计算机技术为基础，兼顾包含了自然科学和社会科学的理论知识。从根本上来说，它属于计算机语言编程的结果，主要是全面模仿人类的行为和思维方式，相当于通过技术来呈现人类的智慧，代表着科技的一种新的发展趋势。目前，人工智能技术还不够成熟，仅能识别和处理有限的图像语言和自然语言[1]，随着人工智能的发展，在其他科技的加持下，其极有可能逐步识别和处理各类语言，而其应用范围也因此得到进一步拓展。电气自动化控制以专家系统为重点，引进人工智能技术，能够有效提升其自动化水平，并逐步向智能化水平转型。相比于传统的、过度依赖人力的电气自动化控制系统，人工智能的使用能够降低人为因素导致的失误率，从而投入更少的人力成本收获更高的工作效率和更优的工作效果。

1.2 人工智能的内容

人工智能是通过算法模型和数据处理来识别图像和语言，再以模拟人类的形式呈现出来。复杂的工作因为人工智能技术的应用，流程得到简化，效率和质量得到提升。人工智能应用在电子自动化控制之中，主要是对复杂的信息进行处理，从而整体监控生产过程，同时也能结合所掌握的信息，在有需要时主动进行简单决策，避免出现更大的失误和损失。当前，人工智能技术的内容也开始向心理学、哲学等方面拓展[2]，且正在尝试着以人类的思维方式来思考。这意味着人工智能技术的发展空间非常大，未来也将在更多的领域发挥作用，对电气自动化控制的发展的积极价值也将更大、更明显。

2 人工智能技术应用于电气自动化控制的优势

目前，人工智能技术正在全面发展，相关成果也已在各行各业中普及应用，使人们的生产生活发生极大的变化，尤其是促进了行业升级转型，加快了社会发展速度。人工智能技术无论是理论研究还是实验成果，均对包括电气自动化控制在内的各个领域的发展具有一定的推动作用，其应用优势极为突出，未来的发展潜力也十分巨大。就目前而言，其应用优势主要有以下几点。

2.1 可省去控制模型构建环节

以往的电气自动化控制要操控多个对象和程序，为了方便操作，建立模型是必不可少的，但建立模型对专业技能的要求非常高，因此偏差时有发生。偏差的出现降低了建模质量，使其无法在自动化控制中起到应有作用，导致自动化控制效果较差。人工智能技术的应用能够省去建模环节，相应的偏差问题就可以减少甚至避免，从而可使自动化控制的效果更为精准。

2.2 可提升抗干扰水平

抗干扰主要是指有效排除人为因素的影响。以往的电气自动化控制对人工的依赖性非常强，大部分工作都需要工作人员来完成，而人工操作过程中有较多难以控制的意外因素，导致操作失误经常出现。人工智能技术可以在众多环节中代替人工，从而降低电气自动化控制中人工的参与度，有效避免人为因素的干扰。在应用人工智能技术时，技术人员可直接结合其各项功能，调整工作和数据，只需注意相关参数及有关事项即可，无须手动设置。当电气自动化系统运行时，人工智能技术能够自动采集相关数据，结合运行效果，对数据进行分析、筛选，然后发送对应指令，以此维持设备健康运作，也就是说人工智能技术可通过节省人工来减少人为因素对电气自动化控制过程的干扰，保证操作结果的准确无误。

2.3 可强化电气自动化控制能力

相比于以往的电气自动化控制，人工智能技术的应用可使其从机械化、自动化，转型为智能化，从而提升了电气自动化控制的层次。应用人工智能技术，一方面，电气自动化控制设备运行时，就可对信息进行自动采集、整合、分析、反馈，而后据此将指令发送给相应的设备，该过程耗时少，也无须复杂的人工参与，最终结果也较为精准；另一方面，也能有效减少电气自动化的生产环节、流通环节的障碍，使其变得更为顺畅[3]，从而显著强化电气自动化控制的能力。

2.4 可确保电气自动化控制工作高效开展

应用人工智能技术，开展电气自动化控制工作时就可实现信息与数据的自动、实时采集、分析和处理，从而提高工作效率。另外，人工智能技术也能对电气自动化控制过程进行监测，具体来说是结合自动采集和处理信息的结果，其能够及时发现设备运行过程中存在的问题，主要是依据预先模拟的识别过程，识别设备存在的故障，而后自动调整设备参数，对故障进行排除或修复，以此发挥预警作用，有效避免损失。

2.5 可促进电气自动化控制过程便捷化

以往的电气自动化及其控制工作，所涉及的设备无论是型号还是参数规格，都没有明确的划分，因此所需的人力、物力和财力成本较高，在使用过程中也容易受多种不确定因素的影响，导致控制过程及结果充满风险，稳定性较差。而应用人工智能技术，有利于整个控制过程的优化调整。智能元素和计算机系统的融合，可使电气自动化控制在运作时快速做出反应，计算更加方便、高效。例如：以往的电气元件相关数值的计算需要列出复杂的公式[4]，且多由技术人员完成，而应用人工智能技术后，则是通过程序来计算，不仅效率高，而且出错率较低。

3 电气自动化控制中人工智能技术的常见应用

电气自动化控制的各个环节都可应用人工智能技术。电气自动化控制工作过程复杂，需要用到较多的设备和处理复杂的内容，因此不仅对工作人员的理论知识要求较高，也非常看重工作人员的实战经验。所以，工作人员要有持续学习精神，补充理论知识，总结工作经验，按照标准、规范切实管理和操作，尽可能地减少失误，延长系统使用寿命，确保系统精准、高效运行。目前，企业单位已经意识到人工智能技术应用于电气化自动控制过程的价值，并已将两者结合，既解决和弥补了人工问题，也适当地释放了人员的压力，工作积极性和效率均得到提高。

3.1 在常规工作中的应用

电气自动化设备体型大小不同，但都有较为复杂的构造，设备共同运行时，操作和维持工作也极为繁杂。这不仅需要较多人力来控制，而且时间成本也非常高，可谓是费时费力。而应用人工智能技术，则能够有效解决这一问题。例如：通过人工智能技术，工作人员可远程操控设备，同时操控界面相比于以往要简单得多，也非常人性、智能。因为大部分数据都由程序来完成，需要人工操作的部分并不多，因此技术人员只要掌握基本的操作要领，按照相关规范进行操作即可，要求相对较低，但操作效率和结果相对可观。

此外，人工智能技术的应用可简化人工操作流程、减少人工操作失误，更重要的是，在其支持下，电气自动化设备的相关数据可以得到及时采集，得到这些数据不仅能保障设备的正常运行，而且可在之后的操作中对设备进行精准维护[5]，使设备长期稳定使用，确保企业单位高效率、高质量生产。

3.2 在电气自动化设计中的应用

人工智能技术应用于电气自动化设备设计过程目前已经得到实践。在规范的接口和系统的辅助下，设备、系统和不同软件之间可实现良好兼容与配合。设计电气自动化设备时，不仅对设计人员的设计知识和专业能力要求较高，而且要将相关设备如电机、电路等考虑在内。以往的设计方法往往很难保证设计方案完全有效、科学，而人工智能技术则能够为设计提供数据库和软件支持，从而可快速地设计出符合需求的方案。同时，利用人工智能技术，可模拟整个计算过程，检测所设计的电气系统是否完整、完善，一定程度上减少成本投入，避免出现漏洞、缺陷，影响设备的后续使用。简单来说，人工智能技术应用于电气自动化设计过程，就是凭借人工智能技术的精细、高效特性，通过CAD、3D建模软件[6]，在预期内设计出性能优越的电气产品。例如：利用人工智能技术的遗传算法，设计时可对设计对象进行检测，确定其是否可能出现或已经出现非线性故障或其他故障，及时防范和解决，从而把控产品设计过程；凭借专家控制、模糊控制及神经网络，能够更为精准地进行计算，以此确保设计具有较高的技术含量；等等。人工智能技术使电气自动化设计整体变得更加规范、智能，能够促进各项信息数据的加速采集和流通。

3.3 在故障诊断中的应用

电气设备及系统在运行时，难免会受各种因素影响而出现相应的故障。传统模式下，识别和解决故障更多地依赖技术人员基于知识和经验构建的模型，分析故障出现的原因，判断故障类型，进而采取有针对性的应对措施。应用人工智能技术之后，人工神经网络系统能够模拟人脑神经元组织结构，按照人脑的思考方式，实现各个神经元的连接与互动。以此分析、判断和处理故障问题，不仅效率高，而且效果显著。在实际应用时，主要是结合人工智能技术中的不同技术和性能来处理对应的故障，例如：利用专家控制、自动化控制，可对故障进行高效管控；利用大数据库、逻辑推理等，可对设备进行实时监控等。该文重点分析专家系统和模糊控制在故障诊断中的应用。

3.3.1 专家系统在故障诊断中的应用

目前，电气系统中专家系统的应用已经较为普遍和成熟，专家经验在解决设备故障方面发挥了有效作用。借助计算机程序，可快速地对电气系统进行诊断，确定故障及其源头，凭借经验划分类型，便于对应处理；能够形成检修日志，归于数据库，在出现类似故障问题时，可随即参考、使用，大大提高效率，节约成本。无论哪个系统出现故障，都可利用专家系统进行预测、检测、修复和管控，效率高，结果精确，优化系统的效果非常突出。另外，专家系统也能对电气自动化管控过程的环节进行相应的计算，有效规避消极因素，将故障影响尽可能缩小，进而降低损失。

3.3.2 模糊控制在故障诊断中的应用

人工智能技术中包含一些模糊控制元素，根据模糊控制相关理论，利用其预测、检测手段，通过人工神经网络就可预测电气化系统及设备中可能存在的故障，并在确定故障及其源头后，对其进行精准管控。具体来说，模糊控制是通过直流与交流交叉互通发挥作用的，结合Mamdani能够控制传输速度，从而更高效地进行管理。

4 水厂自动化控制人工智能技术的实践应用

4.1 在水厂自动化控制设备故障诊断中的应用

人工智能技术应用于水厂自动化控制故障诊断领域，主要是预测、检测和处理故障问题，在确定故障信息后，依据以往数据库中存储的类似故障处理案例，结合规则库中的对应规则，来决定所要采取的处理方法，进而快速地处理故障问题。此外，人工智能技术在水厂中还并未应用成熟，判断故障问题时，仍以排除法为主。相比于传统方式，这种方法能够保证判断结果的准确性，但是比较费时费力。因此，技术人员在具体操作时，仍要不断从实践中总结规律和经验，深入研究，消除效率低的问题，进一步优化人工智能技术的应用过程，更好地实现水厂智能化发展。

4.2 在水厂水质检测自动化技术中的应用

水厂供水重在质量和效率，就质量来说，当前水厂主要采用水质检测自动化技术来提高水质。该技术所形成的数据也有利于水厂不断优化水处理技术。自动化技术的应用和设备的更新使得水厂的自动化仪表（酸碱度测量仪、漏氯测量仪器等）越来越先进[7]，相应的流量测量系统也变得更加完善。借助人工智能非线性函数，调整水厂的自动化仪器的相关数据，能够得到经典电容式测量仪器、差压式测量仪等性能不同的测量仪器，应用于水质检测过程中，不仅效率高，而且能有效保证质量。

4.3 在水厂电气自动化控制正常运行中的应用

在水厂电气自动化设备和系统控制中引入人工智能技术中的IPC+PLC 技术，可将电气系统的控制从半人工半机械状态转变为高度智能化状态，从而使控制变得更加简洁，避免连锁反应。现在，大部分水厂在自动化控制方面仍然采用数据采集与监视控制（Supervisory Controi and Data Acquisition ，SCADA）系统或分布式控制系统（Distributed Control System，DCS）技术[8]，它们也具有优化管理模式的积极作用，但弊端也极为明显，尤其是无法提高水厂的运行效率。而IPC+PLC 技术的应用可以简化电气自动化控制的管理过程，其计算机系统也能及时存储和分析、处理信息数据。一旦电气自动化控制在运行时出现问题，这些信息数据就是判断和解决问题的重要依据。根据这些信息数据，人工智能技术可自动检查问题，结合以往的处理经验，自行解决问题，不仅有效避免问题的延续，进而影响之后的生产活动，而且也能减少类似问题的发生，从而保障水厂电气自动化控制长期正常运行，如期且稳定地进行生产活动。

4.4 在水厂自动化监视和报警系统中的应用

人工智能技术对水厂自动化进行监视和报警，主要是基于前述中的系统和设备正常运行监测和故障问题分析与处理而实现的。应用人工智能技术来控制水厂自动化设备和系统时，其能够自动、实时地检测水厂自动化设备和系统，一旦发现设备或系统存在安全隐患，或是已出现问题，就会自主识别和收集相关信息，而后对比判断后确定是否能自行解决。可以自行解决的，依据数据库中的信息和方法进行解决；无法自行解决的，应及时向技术人员报警，提醒技术人员分析尽快解决。另外，结合电气自动化控制中的传感器，人工智能技术还可收集设备或系统运行的实时环境数据，突出问题出现的外部环境因素，便于快速判断问题状况，采取有针对性的科学方法，提高问题处理效率和效果。

5 结语

在电气自动化控制中科学应用人工智能技术，能够有效解决人工不足、操作不专业、设备及流程过于复杂、操作效率低、结果差等众多现实问题，确保电气自动化控制水平和质量的提高，优化生产过程，减少故障发生，避免损失。同时能够支持企业单位制订更为全面、合理的操作方案，促进其电气自动化控制向智能化层次发展。总体来说，人工智能技术和包括电气自动化控制行业在内的整个电力领域的结合，对双方的发展都有极大的促进作用，因此值得在企业单位中大范围推广。