魏言成

（福建宏瑞建設(shè)工程有限公司，福建 福州 350001）

0 引 言

隨著社會的不斷發(fā)展，一些企業(yè)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，需要電氣自動化控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及內(nèi)容不斷增多，對電氣自動化控制水平要求越來越高。為進(jìn)一步提高電氣自動化控制水平，挖掘電氣自動化控制潛力，需要與時俱進(jìn)，注重一些新技術(shù)的應(yīng)用。其中人工智能技術(shù)在近年來獲得了較快的發(fā)展，將其用于電氣自動化控制中將會促進(jìn)控制工作質(zhì)量與水平邁上一個新的臺階。

1 電氣自動化控制與人工智能技術(shù)

1.1 電氣自動化控制

電氣自動化控制是一項集電子技術(shù)、微機(jī)控制技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為一體，能夠?qū)\(yùn)行的電氣設(shè)備進(jìn)行自動化控制的技術(shù)[1]。其系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

圖1 電氣自動化控制系統(tǒng)構(gòu)成圖

其中，自動化裝置相關(guān)的元件主要有斷路器、接觸器、開關(guān)電源、中間繼電器、變頻器以及伺服驅(qū)動器等[2]。目前自動控制器主要指PLC，其主要由中央處理器、存儲器、輸入輸出單元、通信接口電源以及編程器組成，工作過程主要分為采樣階段、程序執(zhí)行階段及輸出刷新階段。輸入采樣階段會掃描和讀入所有暫存在輸入鎖存器中輸入端子的通斷狀態(tài)與輸入數(shù)據(jù)，并寫入到對應(yīng)輸入狀態(tài)寄存器中。同時關(guān)閉輸入端口，執(zhí)行程序。執(zhí)行程序時按照一定順序掃描執(zhí)行指令，運(yùn)算并將運(yùn)算結(jié)果再次寫入輸出狀態(tài)寄存器中。當(dāng)所有指令執(zhí)行完成后進(jìn)入輸出刷新階段，將輸出狀態(tài)寄存器的通斷狀態(tài)輸出鎖存器中，而后通過繼電器等電氣元件輸出，實現(xiàn)對相關(guān)設(shè)備的控制[3]。

1.2 人工智能技術(shù)

人工智能是計算機(jī)科學(xué)的一個分支，一般用電腦和電子儀器等機(jī)器模擬人的思維意識信息過程[4]。需要注意的是，人工智能不是人的智能，其能像人一樣思考，也可能會超過人的智能。在信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)迅速發(fā)展的今天，智能技術(shù)成為人們關(guān)注與研究的熱門，經(jīng)人們多年的努力，其已經(jīng)實現(xiàn)諸多功能，如數(shù)據(jù)挖掘、語音識別、聲紋檢測、圖像識別以及智能控制等，在一些領(lǐng)域中的應(yīng)用取得了一定成效。隨著用智能技術(shù)的相關(guān)理論不斷完善，人們積累的人工智能技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗不斷增加，相信將人工智能用于生產(chǎn)生活的各個方面在不久的將來終會實現(xiàn)。

2 電氣自動化控制中人工智能技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

人工智能技術(shù)的應(yīng)用將會給電氣自動化控制帶來新的發(fā)展契機(jī)，電氣自動化控制中人工智能技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)有以下幾點(diǎn)。

其一，識別功能強(qiáng)大。傳統(tǒng)的電氣自動化控制識別的對象主要是電氣元件的電壓、電流、溫度以及指令等，識別內(nèi)容較為單一。而人工智能技術(shù)則可實現(xiàn)對聲音和圖像的識別，與電氣自動化控制相配合，可使人們更加全面的掌握要控制的電氣元件運(yùn)行狀態(tài)，幫助其人們做出更為精準(zhǔn)的判斷和正確的決策[5]。其二，能夠深度學(xué)習(xí)。傳統(tǒng)的電氣自動化控制只能通過執(zhí)行輸入的指令實現(xiàn)控制功能，控制的靈活性較差，而人工智能技術(shù)基于對大數(shù)據(jù)的收集與分析，在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)支撐下可實現(xiàn)對相關(guān)控制特征的提取，實現(xiàn)對控制過程的深度學(xué)習(xí)。電氣元件在以后的運(yùn)行中即便發(fā)生一些突發(fā)狀況，在沒有人工干預(yù)的情況下人工智能技術(shù)也能根據(jù)深度學(xué)習(xí)建立的模型迅速作出判斷和反應(yīng)，大大提高電氣自動化控制的靈活性[6]。其三，具備預(yù)測能力。電氣自動化控制中難免會遇到一些未知或突發(fā)的情況，傳統(tǒng)的工作中往往通過對相關(guān)參數(shù)范圍的設(shè)置以及相關(guān)指令的編寫來響應(yīng)一些未知狀況。事實上，電氣自動化控制中突發(fā)狀況的種類和誘發(fā)原因多而復(fù)雜，通過代碼實現(xiàn)對各種突發(fā)狀況的應(yīng)對不僅工作量大，而且難以達(dá)到預(yù)期效果。而人工智能技術(shù)可基于對電氣元件運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)的采集，綜合評估電氣元件的運(yùn)行狀況，實現(xiàn)對一些未知情況的預(yù)測，并向人們提供一些可參考的處理意見。這對有效避免突發(fā)狀況的出現(xiàn)，降低突發(fā)狀況造成的損失具有重要的現(xiàn)實意義[7]。

3 電氣自動化控制中人工智能技術(shù)的應(yīng)用原則

應(yīng)用人工智能技術(shù)是未來電氣自動化控制的主要發(fā)展方向[8]。但在實際應(yīng)用中需要綜合考慮很多的因素，把握相關(guān)的應(yīng)用原則，才能更好地發(fā)揮人工智能的優(yōu)勢，使其更好的為人們的生產(chǎn)生活服務(wù)。電氣自動化控制中應(yīng)用人工智能技術(shù)應(yīng)遵守如下原則。

3.1 適宜性原則

在電氣自動化控制中，應(yīng)用人工智能技術(shù)的目標(biāo)在于降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率及利潤。人工智能技術(shù)的應(yīng)用需要在硬件與軟件上投入較大資金，甚至還要配備專門的技術(shù)人員，這些都是不小的開支。另外，不同的人工智能技術(shù)實現(xiàn)的功能有所不同，投入成本存在較大差別，因此為更好地滿足電氣自動化控制要求應(yīng)注重從經(jīng)濟(jì)和功能兩個方面進(jìn)行評估。認(rèn)真分析人工智能技術(shù)的應(yīng)用是一次性投入，還是按照計劃分階段的投入，明確經(jīng)濟(jì)投入目標(biāo)。同時，根據(jù)電氣自動化控制工作內(nèi)容和控制工作要求，選擇針對性的人工智能技術(shù)，確保其功能與電氣自動化控制要求相匹配，提高人工智能技術(shù)的應(yīng)用率。

3.2 合理部署原則

電氣自動化控制中應(yīng)用人工智能技術(shù)時應(yīng)合理部署，既要保證部署方案的合理性和科學(xué)性，又要避免在部署的過程中給原有電氣自動化控制工作造成干擾。一方面，積極組織相關(guān)的專家對人工智能技術(shù)的應(yīng)用方案進(jìn)行充分的論證，做好頂層設(shè)計，結(jié)合生產(chǎn)工作實際制定明確的部署目標(biāo)和部署計劃。另一方面，在部署的過程中應(yīng)注重從局部到整體，穩(wěn)步的推進(jìn)部署工作，確保人工智能技術(shù)與電氣自動化控制技術(shù)有機(jī)融合。

3.3 優(yōu)化性原則

人工智能技術(shù)是較為前沿的科技，新的理論與實踐成果不斷出現(xiàn)，因此在電氣自動化控制中應(yīng)用人工技術(shù)時應(yīng)遵循優(yōu)化性原則[9]。優(yōu)化工作可從硬件與軟件兩個方面入手，其中在硬件方面應(yīng)結(jié)合實際推斷未來自身的發(fā)展可能，對未來人工智能技術(shù)需要實現(xiàn)的功能進(jìn)行分析，在一些基礎(chǔ)設(shè)施上預(yù)留可拓展的空間。同時，在軟件方面尋找一條經(jīng)濟(jì)可行的優(yōu)化方法，既可以增加投入做好軟件方面的研發(fā)，也可與專門的軟件公司合作，確保人工智能技術(shù)相關(guān)軟件能夠得到及時更新。軟件功能的不斷完善與拓展，更好地滿足了生產(chǎn)工作對電氣自動化控制功能的要求。

4 電氣自動化控制中人工智能技術(shù)的應(yīng)用

做好現(xiàn)階段人工智能技術(shù)的學(xué)習(xí)與研究，分析哪些人工智能技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于控制領(lǐng)域，哪些尚處在理論研究階段。同時，認(rèn)真分析電氣自動化控制工作特點(diǎn)，借鑒國內(nèi)外人工智能技術(shù)在電器自動化控制中的應(yīng)用經(jīng)驗，提高電氣自動化控制中人工智能技術(shù)應(yīng)用水平與質(zhì)量。

4.1 模式識別的應(yīng)用

人工智能技術(shù)中的模式識別指運(yùn)用計算的方法根據(jù)樣本的特征將樣本劃分到一定的類別中去，分為圖形識別和語音識別[10]。電氣自動化控制中運(yùn)用模式識別，能很好地提高其控制精度與效率。一方面，為更好掌握電氣設(shè)備的運(yùn)行情況，實現(xiàn)針對性控制，根據(jù)電氣設(shè)備的平面和空間布置形式，在合適的位置安裝攝像設(shè)備，負(fù)責(zé)對電氣設(shè)備全天候影像的錄制。將各電氣設(shè)備的影像信息傳輸給人工智能技術(shù)圖形識別中心，由識別中心提取正常影像信息特征，構(gòu)建出正常的運(yùn)行模型。結(jié)合電氣自動化控制系統(tǒng)中各子系統(tǒng)傳輸?shù)男畔?，便可實現(xiàn)對電氣設(shè)備由內(nèi)到外的全面監(jiān)控。同時，在圖形識別的支撐下，可自動判斷電氣設(shè)備是否正確按照指令動作，而且能夠?qū)崿F(xiàn)對一些動作的自動微調(diào)。另外還可基于人工智能系統(tǒng)的圖形識別判斷外物的入侵，并發(fā)出警報，保證電氣設(shè)備運(yùn)行環(huán)境的安全性。另一方面，語言識別能夠方便授權(quán)的確認(rèn)及指令的生成。傳統(tǒng)的電氣自動化控制都要通過人工輸入密碼獲得控制系統(tǒng)的授權(quán)，并親自動手編寫相關(guān)的控制指令，工作效率有待提升。應(yīng)用語音識別可實現(xiàn)密碼的無接觸輸入，更快地獲得授權(quán)。同時，在指令的編寫上可根據(jù)語言的描述自動地生成并發(fā)送指令，提高了電氣設(shè)備控制的智能化水平。

4.2 智能機(jī)器人的應(yīng)用

電氣設(shè)備運(yùn)行中受多種因素的影響難免會發(fā)生一些故障。運(yùn)用電氣自動化控制技術(shù)雖然能夠?qū)崿F(xiàn)對故障設(shè)備的隔離，但針對難以自動恢復(fù)且技術(shù)人員又難以達(dá)到現(xiàn)場的故障排除而言，則需要花費(fèi)更多的時間，這必然給系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來不良影響，尤其當(dāng)前一些企業(yè)的電氣化設(shè)備種類繁多，電氣設(shè)備所處的環(huán)境復(fù)雜，進(jìn)一步加大了故障排除難度[11]。而運(yùn)用智能機(jī)器人可方便解決上述問題?；趫D像及信息傳輸技術(shù)可實現(xiàn)對機(jī)器人的遠(yuǎn)程控制，因此當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生故障時可及時派遣機(jī)器人達(dá)到現(xiàn)場進(jìn)行故障的排除，尤其針對一些環(huán)境復(fù)雜的故障可使用微型機(jī)器人深入到現(xiàn)場。另外一些小的故障也可運(yùn)用智能機(jī)器人在不斷電的情況下開展相關(guān)的維修工作，而且不必?fù)?dān)心安全問題。不僅如此，在日常的電氣設(shè)備維護(hù)工作中也可運(yùn)用智能機(jī)器人，通過編寫相關(guān)的程序以深度學(xué)習(xí)，以自動完成對相關(guān)電氣設(shè)備的檢查工作，甚至能運(yùn)用存儲的大量電氣故障信息實現(xiàn)對一些電氣設(shè)備故障的維修，而且在維護(hù)工作中不會出現(xiàn)遺漏的情況，在保證日常維護(hù)工作質(zhì)量的同時，有效地節(jié)省了電氣設(shè)備維護(hù)成本。

4.3 專家系統(tǒng)的應(yīng)用

專家系統(tǒng)是一種具有大量專門知識與經(jīng)驗的智能程序系統(tǒng)，可為相關(guān)問題的解決提供可行的參考方案。傳統(tǒng)的自動化控制系統(tǒng)中對電氣設(shè)備故障的排除主要依賴技術(shù)人員的專業(yè)知識及經(jīng)驗，但是技術(shù)人員的專業(yè)知識及經(jīng)驗有限，一旦遇到一些新的問題則難以短時間內(nèi)找到解決方案。而專家系統(tǒng)中涵蓋有豐富的業(yè)內(nèi)知識，不僅能夠為常見的電氣故障提供有效的排除思路，而且其能進(jìn)行適當(dāng)推理，在解決新問題上有著明顯的優(yōu)勢，因此排除電氣設(shè)備故障時可運(yùn)用專家系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

一方面，專家系統(tǒng)主要分為解釋型、診斷型以及預(yù)測型等，不同類型的專家系統(tǒng)功能有所不同，應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)電氣自動化控制工作需要構(gòu)建針對性的專家系統(tǒng)。同時做好專家系統(tǒng)內(nèi)容的完善與補(bǔ)充，不斷地擴(kuò)展知識容量[12]。另一方面，為確保專家系統(tǒng)可較好地應(yīng)用于電氣自動化控制工作中，可結(jié)合工作特點(diǎn)設(shè)計出友好的交互環(huán)境，方便技術(shù)人員在工作中進(jìn)行操作，查詢各種能夠解決問題的信息。

5 結(jié) 論

當(dāng)前人們對人工智能技術(shù)關(guān)注度不斷提高，世界各國在人工智能技術(shù)研究方面不斷增加投入，為人工智能技術(shù)在生產(chǎn)生活中地應(yīng)用奠定堅實基礎(chǔ)。人工智能技術(shù)在電氣自動化控制領(lǐng)域中的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)突出，有著廣闊的前景，因此應(yīng)做好對自動化控制與人工智能技術(shù)的深入研究，尋找兩者之間的最佳契合點(diǎn)，在準(zhǔn)確把握相關(guān)應(yīng)用原則的基礎(chǔ)上探尋可行的應(yīng)用方案，促進(jìn)電氣自動化控制技術(shù)的革新，使得電氣自動化控制水平邁向一個新的臺階。