呂穎利

(濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 濟(jì)源 459000)

在2015年全國(guó)兩會(huì)期間，政府工作報(bào)告中首次提出“互聯(lián)網(wǎng)+”，2016年，中國(guó)人工智能學(xué)會(huì)創(chuàng)立GAITC(全球人工智能技術(shù)大會(huì))，首次全景式勾勒了人工智能技術(shù)發(fā)展的前沿景象，并對(duì)未來(lái)走向提出了前瞻性預(yù)測(cè)。之后歷經(jīng)四年時(shí)間，互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)行業(yè)全面結(jié)合，創(chuàng)造了新的經(jīng)濟(jì)生態(tài)和社會(huì)形態(tài)。2019年全國(guó)兩會(huì)，政府工作報(bào)告首次提出“智能+”，這意味著從宏觀層面來(lái)看，“智能+”正式接棒“互聯(lián)網(wǎng)+”成為賦能傳統(tǒng)行業(yè)的新動(dòng)力，人工智能技術(shù)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)深度融合，規(guī)?；涞氐臅r(shí)機(jī)出現(xiàn)了。

中國(guó)人工智能高速發(fā)展，已經(jīng)成為當(dāng)前火熱的前沿技術(shù)。無(wú)人超市、無(wú)人物流、無(wú)人加油站、無(wú)人駕駛、無(wú)人酒店等再加上各種功能健全的機(jī)器人，在我們毫無(wú)察覺(jué)中，人工智能正在日夜不息地自我迭代進(jìn)化，沖擊著我們生活的方方面面。在這些令人詫異和振奮的事件背后，離不開計(jì)算機(jī)視覺(jué)、機(jī)器學(xué)習(xí)、自然語(yǔ)言處理、生物特征識(shí)別及知識(shí)圖譜等人工智能五大核心技術(shù)?？梢哉f(shuō)，在人工智能產(chǎn)業(yè)中，技術(shù)是連接芯片和應(yīng)用場(chǎng)景的紐帶，決定了產(chǎn)品的智能化程度。

人工智能是科學(xué)家們的智慧結(jié)晶，也是技術(shù)改革的重要產(chǎn)物，更是工業(yè)自動(dòng)化的先進(jìn)力量。人工智能技術(shù)的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛，具有強(qiáng)大的生命力和持久力，對(duì)人類生活產(chǎn)生無(wú)法想象的積極效應(yīng)。而且，電氣工業(yè)的智能化能節(jié)約工業(yè)生產(chǎn)的資源投入和管理成本，逐步改造企業(yè)的整體水平。

1 電氣自動(dòng)化控制普及人工智能技術(shù)的現(xiàn)狀

人工智能通過(guò)模擬人類大腦的運(yùn)行模式進(jìn)行精密的機(jī)械操作，是時(shí)代發(fā)展的必然趨勢(shì)?？茖W(xué)技術(shù)的創(chuàng)新和計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步共同決定人工智能技術(shù)的發(fā)展速度，是系統(tǒng)正確執(zhí)行人類指令的指揮官。工業(yè)生產(chǎn)運(yùn)用人工智能代替人力勞動(dòng)從事生產(chǎn)操作，能大大降低人工操作的失誤和誤差，真正做到精準(zhǔn)控制。人工智能不但能提高批量產(chǎn)品的質(zhì)量，還能促進(jìn)電氣自動(dòng)化的工業(yè)進(jìn)程。所以，人工智能在電氣自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，而且使用頻率也越來(lái)越高。

雖然人工智能對(duì)工業(yè)生產(chǎn)有明顯的優(yōu)勢(shì)，但是仍有許多企業(yè)在普及自動(dòng)化過(guò)程中遇到不少實(shí)際困難，導(dǎo)致人工智能的應(yīng)用受阻或使用效果不理想。一方面，企業(yè)專業(yè)技術(shù)不到位及自身設(shè)備無(wú)法支持智能系統(tǒng)的操作。傳統(tǒng)企業(yè)的工業(yè)設(shè)備依靠人工進(jìn)行實(shí)際操作，而這些設(shè)備無(wú)法滿足自動(dòng)化的需求。因此，企業(yè)受到原設(shè)備的制約，不能全面地實(shí)行智能化，還影響企業(yè)的生產(chǎn)效率。另一方面，企業(yè)缺乏專業(yè)的技術(shù)人員或技術(shù)人員的專業(yè)素質(zhì)不達(dá)標(biāo)。配置專業(yè)的技術(shù)人員能保證電氣設(shè)備長(zhǎng)期處于正常工作狀態(tài)，這關(guān)系著企業(yè)智能化發(fā)展的可行性。由于專業(yè)人員不足，企業(yè)無(wú)法自行調(diào)試設(shè)備，只能外請(qǐng)第三方處理設(shè)備問(wèn)題，嚴(yán)重影響生產(chǎn)過(guò)程甚至延誤工期。

2 人工智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制方面的應(yīng)用

電氣自動(dòng)化控制是按照人規(guī)定的程序?qū)嵤╇娏刂?，?yīng)用已很嫻熟，但將人工智能技術(shù)引入自動(dòng)化控制領(lǐng)域，便擁有得天獨(dú)厚的應(yīng)用價(jià)值，為工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化帶來(lái)質(zhì)的飛躍。人工智能在自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程應(yīng)用廣泛，包括設(shè)備應(yīng)用、電氣控制、日常操作和故障診斷等。

2.1 人工智能技術(shù)優(yōu)化電氣自動(dòng)化設(shè)備

當(dāng)前人工智能技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了軟件與硬件相結(jié)合的表現(xiàn)形式，包括開關(guān)、模擬數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集和處理的自動(dòng)化，例如按照系統(tǒng)所需，自動(dòng)化地進(jìn)行數(shù)據(jù)的采存、存儲(chǔ)、整理和分析，同時(shí)軟件生成相應(yīng)圖像，反應(yīng)模擬電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況，工作人員可直觀地看到電壓、電流、隔離開關(guān)、斷路器及整個(gè)回路系統(tǒng)涉及的設(shè)備和參數(shù)的變化，在這個(gè)過(guò)程中需注意由于采集的數(shù)據(jù)和分析圖像所占的電氣自動(dòng)化軟件空間較多，因此應(yīng)充分考慮到系統(tǒng)控制端設(shè)備的運(yùn)行性能和對(duì)軟件系統(tǒng)的要求，防止其它程序的正常運(yùn)行。另外，工作人員可通過(guò)電腦操作遠(yuǎn)程控制電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中的斷路器和隔離開關(guān)等，自動(dòng)調(diào)整電流、電壓等運(yùn)行參數(shù)，提高電氣自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。

電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的操作較為復(fù)雜，對(duì)專業(yè)知識(shí)的要求也很高。如果操作人員的技術(shù)水平不達(dá)標(biāo)，系統(tǒng)就容易出現(xiàn)錯(cuò)誤、停機(jī)或操作失敗等情況。然而，人工智能通過(guò)計(jì)算機(jī)編程實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)操作，相當(dāng)于實(shí)現(xiàn)智能控制的數(shù)字化，徹底解除手動(dòng)模式。人工智能技術(shù)便能成功避免上述不當(dāng)操作的出現(xiàn)，并順利降低人工操作的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。另外，傳統(tǒng)的電氣設(shè)備對(duì)運(yùn)行環(huán)境的要求也相當(dāng)高，而人工智能技術(shù)卻能改善設(shè)備的性能和運(yùn)行程序，優(yōu)化操作空間和生產(chǎn)環(huán)境。

2.2 人工智能技術(shù)系統(tǒng)掌控電氣控制過(guò)程

電氣控制過(guò)程是電氣自動(dòng)化的中心進(jìn)程，也是人工智能需要攻克的重點(diǎn)和難點(diǎn)。電氣控制過(guò)程需要全面實(shí)行人工智能化，就必須解決以下3個(gè)技術(shù)模塊：掌握交直流傳動(dòng)的模糊控制、實(shí)現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)傳送的專家控制和類似人腦網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)控制，因此我國(guó)專家學(xué)者一直致力于不斷提高電氣控制中人工智能技術(shù)的應(yīng)用，其自動(dòng)化計(jì)算和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)代替人工完成某些工作，在一定程度上減少了人為誤操作，同時(shí)，直觀明了的操作系統(tǒng)和簡(jiǎn)化的智能控制程序，極大地提高了操作的準(zhǔn)確性。企業(yè)系統(tǒng)地運(yùn)用上述控制技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)的科學(xué)性、可行性和整體性要求。所以，人工智能的投入使用能有效降低人力、物力、財(cái)力等資源投入，有效提高電器控制的精確度和工作效率。

2.2.1 模糊控制

模糊控制對(duì)于電氣控制系統(tǒng)的掌控具有非常重要的意義，對(duì)于人類來(lái)說(shuō)，對(duì)機(jī)械設(shè)備和電氣設(shè)備的傳統(tǒng)操作，往往是基于目的和結(jié)果明確這個(gè)前提的，例如一臺(tái)機(jī)器，工作的時(shí)候需要打開開關(guān)，不工作的時(shí)候閉合開關(guān)，需要增加功率的時(shí)候有對(duì)應(yīng)的開關(guān)，需要進(jìn)行自檢的時(shí)候也有開關(guān)。但是隨著一個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜性和不確定性的出現(xiàn)，精確控制難以實(shí)現(xiàn)的時(shí)候，我們還想繼續(xù)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行進(jìn)行把控，就必須引入模糊控制，模糊控制是以模糊數(shù)學(xué)理論為基礎(chǔ)的一種控制方法，是通過(guò)建立模糊邏輯模型來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)不明確的系統(tǒng)進(jìn)行更加精準(zhǔn)的操控的目的，這正符合人們對(duì)于智能化能用于系統(tǒng)控制的期望，因此，模糊控制的應(yīng)用，能夠提升人工智能對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)的控制能力，進(jìn)一步提升人工智能的科學(xué)技術(shù)水平。

2.2.2 專家控制系統(tǒng)

如果說(shuō)模糊控制系統(tǒng)依然沒(méi)辦法讓人工智能擺脫機(jī)械的影子，那么專家系統(tǒng)則是進(jìn)一步提升了人工智能對(duì)系統(tǒng)的控制能力，讓他們的行為在精準(zhǔn)的同時(shí)，更加的擬人化。專家系統(tǒng)實(shí)際上可以理解為借用計(jì)算機(jī)超高速的運(yùn)算速度，針對(duì)當(dāng)前的問(wèn)題選取最優(yōu)結(jié)果的一種控制方法。專家系統(tǒng)也可以理解為一組計(jì)算機(jī)程序，里面囊括了數(shù)據(jù)庫(kù)和推理機(jī)兩大重要部分，數(shù)據(jù)庫(kù)中儲(chǔ)存的是該領(lǐng)域中所有相關(guān)的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，推理機(jī)則是頻繁調(diào)用這些經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)對(duì)當(dāng)前的形勢(shì)進(jìn)行分析，得到最優(yōu)的解決方案之后，開始行動(dòng)，并形成經(jīng)驗(yàn)，對(duì)類似的問(wèn)題和解決方式進(jìn)行記錄，數(shù)據(jù)庫(kù)也隨之進(jìn)行更新，這個(gè)過(guò)程很像人類的學(xué)習(xí)過(guò)程，通過(guò)不斷的遇到問(wèn)題、處理問(wèn)題、記憶問(wèn)題的處理方法這樣的循環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)能力的不斷更新，這個(gè)過(guò)程中還牽扯到一個(gè)遺傳的算法，就是在專家系統(tǒng)控制下進(jìn)行的知識(shí)積累，能夠在人工智能更新迭代的時(shí)候，完完整整地‘遺傳’給下一代。

2.2.3 神經(jīng)控制系統(tǒng)

神經(jīng)控制系統(tǒng)能夠加速人工智能處理問(wèn)題的速度，顧名思義，這個(gè)控制系統(tǒng)的功能類似于人類的神經(jīng)系統(tǒng)，能夠?qū)θ粘Ｉ钪薪佑|到的各種各樣的外界刺激做出符合人體需求的反應(yīng)，形成反饋的過(guò)程，直接通過(guò)對(duì)應(yīng)的控制器對(duì)其下達(dá)命令，這樣的過(guò)程能夠更好更快地處理一些常見的問(wèn)題，更好地應(yīng)對(duì)外界的刺激，神經(jīng)控制系統(tǒng)是一種更加綜合的控制系統(tǒng)，在系統(tǒng)中應(yīng)該包含專家控制和模糊控制兩種常見的控制模式，還應(yīng)綜合地運(yùn)用遺傳算法快速對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行更新，這樣才能在外界給予刺激的時(shí)候，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)做出最優(yōu)的反應(yīng)，給系統(tǒng)最為正確的控制指令。

2.3 人工智能技術(shù)精簡(jiǎn)日常操作

現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展與日常生活息息相關(guān)，電氣運(yùn)行的安全性和有效性不僅影響企業(yè)生產(chǎn)，還影響人類的日?；顒?dòng)。而電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)是電氣運(yùn)行的前提，是一項(xiàng)專業(yè)、復(fù)雜的系統(tǒng)工作，設(shè)計(jì)人員需要熟練掌握電機(jī)電器、電路原理等學(xué)科知識(shí)，還需積累豐富的操作經(jīng)驗(yàn)。傳統(tǒng)的電氣操作全靠人工操作，其操作步驟繁瑣、規(guī)章制度復(fù)雜以及工作壓力巨大，一旦電氣產(chǎn)品成型就很難再去查找故障原因及線路的優(yōu)化，使維護(hù)管理變得比較困難，然而，人工智能的引進(jìn)，利用計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)、微電子技術(shù)等輔助設(shè)計(jì)優(yōu)化電氣設(shè)備，使電路更加透明直觀地呈現(xiàn)，方便了優(yōu)化電路的程序，極大地簡(jiǎn)化了電氣操作，提高工作效率和運(yùn)行穩(wěn)定性。

2.4 人工智能技術(shù)提升故障診斷效率

電器自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，電氣系統(tǒng)涉及的零件和檢測(cè)部位較多，由于傳統(tǒng)技術(shù)故障診斷時(shí)效性較差，需要耗費(fèi)大量人力和時(shí)間進(jìn)行檢測(cè)，但其準(zhǔn)確率又極低，這樣的診斷結(jié)果并沒(méi)有實(shí)際意義，給國(guó)家、社會(huì)和企業(yè)造成巨大的損失。而人工智能的介入，運(yùn)用模糊理論、專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)變壓器和發(fā)動(dòng)機(jī)等部位實(shí)行智能監(jiān)控，真正實(shí)現(xiàn)機(jī)器的自動(dòng)化。當(dāng)電氣系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)會(huì)立即反饋故障點(diǎn)，明顯提高診斷的準(zhǔn)確率。

3 結(jié)語(yǔ)

人工智能對(duì)工業(yè)自動(dòng)化的改革意義是跨越式的，而且對(duì)電氣自動(dòng)化的發(fā)展功不可沒(méi)。另外，人工智能的實(shí)用價(jià)值很高，對(duì)電氣自動(dòng)化控制的實(shí)踐也有重要的借鑒意義，必將成為工業(yè)發(fā)展的主要研究方向。