人工智能在电气自动化控制中的运用和发展

张子国 赖鹏 王驰 张超越

（1.九龙县雅砻江矿业有限责任公司 四川省九龙县 616200 2.中国人民解放军63795 部队 陕西省西安市 710000）

人工智能技术是计算机技术的一项重要分支，它的主要功能是通过神经网络技术让机器对人性化思维进行模拟，为现代生产生活提供更高效和更妥帖的服务。在电气自动化控制中，通过应用模糊制造、专家系统等人工智能技术，不仅大幅度降低了人工作业的压力，同时有效提高了生产速度和生产效。人工智能给电气自动化技术带来的创新改革，值得引起重视。

1 人工智能的运用价值

1.1 排除干扰，精确数据

各个行业生产加工产品的具体参数和技术指标不同，为此电气自动化控制系统的设计较为复杂。在传统的产品生产过程中，工作人员需要对设备系统进行灵活调整，受制造工艺、数学模型、计算方法、参考指标、操作失误等因素影响，人为调整电气自动化控制系统参数始终存在风险，制约数据精准的原因太多，某个环节的调整往往需要多次尝试，很难达到预期的生产效果，影响了行业的综合运行[1]。而人工智能可以通过模拟计算，在网络中或数据库中快速调用存入的模型和参数，找到与行业实际情况最为匹配的系统调整方案，拥有生产系统控制权的人工智能，还能在产品生产过程中采集系统实时数据，配合当前设备生产运作的实际需求，使电气自动化控制系统始终保持动态调整的状态，避免因人为选择不当，造成设备设置的参数无法达到客观条件变化后的需要。人工智能的介入不仅使电气自动化控制具有实时性，更保证了整个生产运行过程中数据调整的精确性。

1.2 快速调节，节约资源

在传统的工业生产中，因为设备使用规范和生产内容的不同，为了保证电气控制对工程设备整体而统一的掌握，必须要消耗大量劳动资源来对每个流程和工序进行反复核对和检查，繁琐枯燥的工作很容易造成检查不到位的情况，这不仅会影响到后续的设备运作，还有可能造成无法挽回的损失。作为能够代替人类思考的机器，人工智能拥有远超人类大脑的数据提取和信息分析能力，他可以根据设备端及时反馈的信息配合自身数据库的支持，通过算法在短时间内分析得到调整方案，再将方案下发给电气自动化控制系统。成熟的人工智能不仅能最优化执行工作人员编排的生产内容，并且还可以不断学习数据库中存储的案例和模型，对现有方案中不合理的地方进行纠正，快速的计算能力不仅节约了人力资源，也减少了时间成本。应用人工智能技术的电气自动化控制系统适应性更强，相对于传统控制器，人工智能较大程度消减了技术人员的监管压力，对设备参数的调节更具有针对性、科学性和高效性。

1.3 统一标准，控制质量

人工智能调取信息的能力远比人脑强大，它能够随时模仿一个多方专家“会议”，根据需求查询数据库中现有的各专业领域的有用信息，综合信息给出可执行或可参考的“会议结果”，再通过控制系统来实现“会议结果”，以此达到人工智能直接控制设备的目的。在以往的电气自动化控制系统中，需要集中大量专业研究人员和工程技术人员凭借他们的经验和理论对设备进行针对性的设计。我国工业智能化起步较晚，设计水平有限，多数电气自动化控制系统的设计受人为经验影响较大，越是靠经验设计的产品越是摆脱不了依赖人工操作，越是存在技术滞后的问题，而且没有统一标准的产品往往也会存在质量缺陷。电气自动化控制的基础还是人为制定的规范，但规范若是没有统一、脱离实际，肯定会为工作带来不可控的风险。运用人工智能够完全避开类似的控制风险，因为它得出的控制调整方案是有迹可循的，人工智能数据分析的基础是实际情况的反馈和数据支持系统的查询调用，只要在数据库中录入的数据本身是符合标准的，人工智能就有能力保证电气自动化系统的一致性。在电气自动化控制系统设计中使用人工智能技术，尽可能多的将客观情况、设计方案、标准参数、设备使用情况等信息录入数据库，以打造稳定、安全、高效的电气控制系统为先导，将指标和参数标准化，在保证用户需求和发挥电气设备正常功能的前提下，减少了设计冗余环节，提高了设计质量[2]。

2 人工智能的运用途径

2.1 在系统设计中的运用

电气自动化控制系统结构复杂，设计领域广泛，在系统自动化管理技术的基础上，引入人工智能技术，能有效避免自动化操作中的失误问题[3]，所以在发展电气自动化系统的同时，应当追求人工智能技术的共同进步。以计算机理论为自动化操控的核心，在产品设计中广泛渗透人工智能技术，在不影响标准的同时，对产品进行优化，避免了繁杂的操作过程，缩短了效益周期。与传统行业产品生产相比，人工智能技术的介入，不仅提高了各行业的工作效率，还大大降低了资源成本，操作人员从体力劳动中解脱出来，技术人员将变得更加专业。采用人工智能技术对人机对话、状态确认、信息反馈、实时监控、故障定位、主备切换等自动化控制领域的核心内容进行整合，实现电气自动化管理的跨越式发展，进一步发挥出人工智能的运用效果。

2.2 在故障诊断中的运用

在推广和试验的商用自动化系统中，应用人工智能来诊断和排查电气设备中的故障，能够收到显著的成效。但是故障排查是一个非常重要的环节，它保证了设备的正常运作。在故障诊断中添加人工智能技术后，还是应当强调人的作用。在本项业务中，应当明确技术人员和人工智能的关系。在人工智能检查到故障以后，首先要做的不是使设备恢复正常，而是将信息及时传达到人机对话的界面，通过“声光报警”等手段提醒现场的技术人员，并协助工作人员及时找到故障原点，保证充足的故障排查时间。在此基础上，人工智能需要有给技术人员提供解决故障意见的能力，为了保证意见的合理性和严谨性，一个完善的数据支持分系统在设计之初就要融入大量的实践数据和理论依据，这些丰富的资料是人工智能诊断故障技术的基础。在故障诊断中，现场的技术人员扮演的才是“总指挥”的身份，人工智能技术起的是配合的作用，两者相结合才能够使得维修过程更加顺利，排查故障的时间效费比更高，诊断结果也将更加准确。

2.3 在设备管理中的运用

一套完整的电气自动化控制系统由多个硬件设备构成，所有硬件的正常运作才能保障一整套系统的业务能力，小到一条通信光纤，大到一台服务器设备，都有可能影响到大系统的性能指标，因此，如何在规避故障的同时维持设备系统正常运行，是目前电气设备管理的重要难点之一。但电气设备的管理并不容易，它环境因素的影响尤其严重，例如，在某些与化学试剂有关的行业中，生产作业的过程会产生大量腐蚀性的废料，这些废料的长期累积会对设备造成侵蚀，若对这些设备监控不到位，系统将随时承担设备损坏的风险。为此需加强人工智能在设备管理方面的工程化实现，同时带动电气设备针对环境因素影响的改进。用设备管理设备，不仅降低了人工成本，还增加了设备管理工作的及时性，在管理过程中对各个设备建立的电子管理档案，也更加方便工作人员维护电气设备，提高电气自动化控制系统运行效率[4]。

3 人工智能的发展前景

人工智能主要是通过不停的学习来模仿人脑的思考方式，在计算机技术快速更迭和人类社会强烈需求的背景下，人工智能得到长足的发展，在语音识别、图像研判、逻辑关系等领域发挥基础效用，帮助人们解决生产制造难题。

3.1 优化集中监控

先进的电气自动化控制系统基本都配备了集中监控系统，实践证明，它是保障系统运行的重要因素。集中监控设计方法的运用可实现了对电气工程系统的自动化控制，但集中监控也不是万能的，一是对计算机性能的要求较高，会给主机处理器带来负荷，二是功能强大的集中监控系统会增加专用设备的采购，设备体量的增大会影响整个电气系统的可靠性和抗干扰性，同时也增加了系统建设的成本，因此集中监控系统较大程度受到建设范围的影响。另一种方案是对系统进行远程监控，相对于集中监控设计的方案，远程监控虽然在具体的安装和施工上尤为便利，且同时需要的成本投入较低，但远程监控的设计过程显得繁琐，工作量也大大提高。从实际使用中累积的经验发现，远程监控对外部因素的要求较高，且在工程上不容易满足实时通讯的需求量，当电气自动化控制系统中涉及多台套的大型设备时，远程监控往往无法及时推送庞大的数据量。针对这种情况，将人工智能合理运用，通过对系统的科学化运用可以有效的保证电气工程的自动化实现，不但可以简化复杂的电气设计过程，还可以尽量避免空间和时间的限制，减少不利环境带来的困扰。新一代电气工程系统的设计方案已对上述情况提供了思路，方案中提到一种名为“总线智能化控制子系统”的人工智能设备，它属于系统性的内部控制体系，在日常业务中可按照设备设定的工作起停时间和不同的工作状态来进行科学的、合理性的监控，减少了设备的总投入，降低了专用设备的实际投入量，将原本复杂的安装施工作业，简化为明确便捷的施工流程，可使得监控系统在安装和使用上更加便捷，具有较强的实用性。

3.2 有效安全管理

在设备管理系统中融入人工智能技术，是未来设备管理专业发展的重要方向，在某些高危行业的安全管理中，人工智能与安全管理的结合成果应当得到更好的体现。

3.3 精确环境管控

目前，人工智能在自动化环境控制领域的发展已经相对落后。还是以采矿行业为例，工艺要求合格、设备质量过硬、安全验收合规的采矿工序实际上相当复杂，噪声高、光线暗、环境密闭等常规问题都给开采作业带来不小的麻烦，加之还要经常接触爆炸物等危险品，在这种情况下，环境控制是否精确不仅会影响到采矿作业的质量和效率，甚至将直接影响到工作人员的人生安全。为此，人工智能技术与自动化环境控制技术的交叉融合将更为紧密，对环境的可靠把握，是实现电气自动化控制的具体要求之一。环境控制设备因为实时性要求高，且参数调整频繁，容易增加时间成本。利用人工智能技术，将采集的环境数据反馈给电气控制系统，再通过电气控制系统直接控制环控设备发出操作指令，让设备的运行控制更加流畅迅速，在避免恶劣环境给生产过程带来影响的同时，以求进一步打造安全生产制造环境的目的。

4 结束语

人工智能技术的实现是一个不断发展和进步的过程，随着人类要求的不断提高，人工智能的完善也变得越来越困难。但它的优势同样也无可比拟，在系统设计、故障诊断、设备管理、参数调整、精确控制等方面都表现出了其明显的独特点[5]。虽然现阶段的技术还无法实现人工智能技术和电气自动化控制技术的完美融合，但人工智能技术的发展是当前社会不可逆的主流趋势，相信在不久的将来，两种技术的搭配协调，会为电气自动化控制领域带来颠覆性的改变。