金麗娜

(蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)大學(xué) 甘肅蘭州 730021)

在信息化普及應(yīng)用的當(dāng)前時代，電力系統(tǒng)因為引進(jìn)了人工智能技術(shù)而加快了運行速度，節(jié)省了人力。涉及電氣自動化控制的企業(yè)組織，應(yīng)更新設(shè)施設(shè)備，使其更加規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，能夠兼容人工智能技術(shù)，以奠定人工智能技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)。此外，應(yīng)重點培養(yǎng)相關(guān)人才，使其切實利用人工智能技術(shù)，精準(zhǔn)、高效地開展電氣自動化控制工作?？傮w來說，人工智能技術(shù)與電氣自動化控制的科學(xué)結(jié)合，對于兩者的發(fā)展均具有促進(jìn)作用。

1 人工智能概述

1.1 人工智能釋義

人工智能是目前信息技術(shù)領(lǐng)域最為先進(jìn)的科技之一，它以成熟的計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，兼顧包含了自然科學(xué)和社會科學(xué)的理論知識。從根本上來說，它屬于計算機語言編程的結(jié)果，主要是全面模仿人類的行為和思維方式，相當(dāng)于通過技術(shù)來呈現(xiàn)人類的智慧，代表著科技的一種新的發(fā)展趨勢。目前，人工智能技術(shù)還不夠成熟，僅能識別和處理有限的圖像語言和自然語言[1]，隨著人工智能的發(fā)展，在其他科技的加持下，其極有可能逐步識別和處理各類語言，而其應(yīng)用范圍也因此得到進(jìn)一步拓展。電氣自動化控制以專家系統(tǒng)為重點，引進(jìn)人工智能技術(shù)，能夠有效提升其自動化水平，并逐步向智能化水平轉(zhuǎn)型。相比于傳統(tǒng)的、過度依賴人力的電氣自動化控制系統(tǒng)，人工智能的使用能夠降低人為因素導(dǎo)致的失誤率，從而投入更少的人力成本收獲更高的工作效率和更優(yōu)的工作效果。

1.2 人工智能的內(nèi)容

人工智能是通過算法模型和數(shù)據(jù)處理來識別圖像和語言，再以模擬人類的形式呈現(xiàn)出來。復(fù)雜的工作因為人工智能技術(shù)的應(yīng)用，流程得到簡化，效率和質(zhì)量得到提升。人工智能應(yīng)用在電子自動化控制之中，主要是對復(fù)雜的信息進(jìn)行處理，從而整體監(jiān)控生產(chǎn)過程，同時也能結(jié)合所掌握的信息，在有需要時主動進(jìn)行簡單決策，避免出現(xiàn)更大的失誤和損失。當(dāng)前，人工智能技術(shù)的內(nèi)容也開始向心理學(xué)、哲學(xué)等方面拓展[2]，且正在嘗試著以人類的思維方式來思考。這意味著人工智能技術(shù)的發(fā)展空間非常大，未來也將在更多的領(lǐng)域發(fā)揮作用，對電氣自動化控制的發(fā)展的積極價值也將更大、更明顯。

2 人工智能技術(shù)應(yīng)用于電氣自動化控制的優(yōu)勢

目前，人工智能技術(shù)正在全面發(fā)展，相關(guān)成果也已在各行各業(yè)中普及應(yīng)用，使人們的生產(chǎn)生活發(fā)生極大的變化，尤其是促進(jìn)了行業(yè)升級轉(zhuǎn)型，加快了社會發(fā)展速度。人工智能技術(shù)無論是理論研究還是實驗成果，均對包括電氣自動化控制在內(nèi)的各個領(lǐng)域的發(fā)展具有一定的推動作用，其應(yīng)用優(yōu)勢極為突出，未來的發(fā)展?jié)摿σ彩志薮蟆＞湍壳岸?，其?yīng)用優(yōu)勢主要有以下幾點。

2.1 可省去控制模型構(gòu)建環(huán)節(jié)

以往的電氣自動化控制要操控多個對象和程序，為了方便操作，建立模型是必不可少的，但建立模型對專業(yè)技能的要求非常高，因此偏差時有發(fā)生。偏差的出現(xiàn)降低了建模質(zhì)量，使其無法在自動化控制中起到應(yīng)有作用，導(dǎo)致自動化控制效果較差。人工智能技術(shù)的應(yīng)用能夠省去建模環(huán)節(jié)，相應(yīng)的偏差問題就可以減少甚至避免，從而可使自動化控制的效果更為精準(zhǔn)。

2.2 可提升抗干擾水平

抗干擾主要是指有效排除人為因素的影響。以往的電氣自動化控制對人工的依賴性非常強，大部分工作都需要工作人員來完成，而人工操作過程中有較多難以控制的意外因素，導(dǎo)致操作失誤經(jīng)常出現(xiàn)。人工智能技術(shù)可以在眾多環(huán)節(jié)中代替人工，從而降低電氣自動化控制中人工的參與度，有效避免人為因素的干擾。在應(yīng)用人工智能技術(shù)時，技術(shù)人員可直接結(jié)合其各項功能，調(diào)整工作和數(shù)據(jù)，只需注意相關(guān)參數(shù)及有關(guān)事項即可，無須手動設(shè)置。當(dāng)電氣自動化系統(tǒng)運行時，人工智能技術(shù)能夠自動采集相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合運行效果，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、篩選，然后發(fā)送對應(yīng)指令，以此維持設(shè)備健康運作，也就是說人工智能技術(shù)可通過節(jié)省人工來減少人為因素對電氣自動化控制過程的干擾，保證操作結(jié)果的準(zhǔn)確無誤。

2.3 可強化電氣自動化控制能力

相比于以往的電氣自動化控制，人工智能技術(shù)的應(yīng)用可使其從機械化、自動化，轉(zhuǎn)型為智能化，從而提升了電氣自動化控制的層次。應(yīng)用人工智能技術(shù)，一方面，電氣自動化控制設(shè)備運行時，就可對信息進(jìn)行自動采集、整合、分析、反饋，而后據(jù)此將指令發(fā)送給相應(yīng)的設(shè)備，該過程耗時少，也無須復(fù)雜的人工參與，最終結(jié)果也較為精準(zhǔn)；另一方面，也能有效減少電氣自動化的生產(chǎn)環(huán)節(jié)、流通環(huán)節(jié)的障礙，使其變得更為順暢[3]，從而顯著強化電氣自動化控制的能力。

2.4 可確保電氣自動化控制工作高效開展

應(yīng)用人工智能技術(shù)，開展電氣自動化控制工作時就可實現(xiàn)信息與數(shù)據(jù)的自動、實時采集、分析和處理，從而提高工作效率。另外，人工智能技術(shù)也能對電氣自動化控制過程進(jìn)行監(jiān)測，具體來說是結(jié)合自動采集和處理信息的結(jié)果，其能夠及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行過程中存在的問題，主要是依據(jù)預(yù)先模擬的識別過程，識別設(shè)備存在的故障，而后自動調(diào)整設(shè)備參數(shù)，對故障進(jìn)行排除或修復(fù)，以此發(fā)揮預(yù)警作用，有效避免損失。

2.5 可促進(jìn)電氣自動化控制過程便捷化

以往的電氣自動化及其控制工作，所涉及的設(shè)備無論是型號還是參數(shù)規(guī)格，都沒有明確的劃分，因此所需的人力、物力和財力成本較高，在使用過程中也容易受多種不確定因素的影響，導(dǎo)致控制過程及結(jié)果充滿風(fēng)險，穩(wěn)定性較差。而應(yīng)用人工智能技術(shù)，有利于整個控制過程的優(yōu)化調(diào)整。智能元素和計算機系統(tǒng)的融合，可使電氣自動化控制在運作時快速做出反應(yīng)，計算更加方便、高效。例如：以往的電氣元件相關(guān)數(shù)值的計算需要列出復(fù)雜的公式[4]，且多由技術(shù)人員完成，而應(yīng)用人工智能技術(shù)后，則是通過程序來計算，不僅效率高，而且出錯率較低。

3 電氣自動化控制中人工智能技術(shù)的常見應(yīng)用

電氣自動化控制的各個環(huán)節(jié)都可應(yīng)用人工智能技術(shù)。電氣自動化控制工作過程復(fù)雜，需要用到較多的設(shè)備和處理復(fù)雜的內(nèi)容，因此不僅對工作人員的理論知識要求較高，也非?？粗毓ぷ魅藛T的實戰(zhàn)經(jīng)驗。所以，工作人員要有持續(xù)學(xué)習(xí)精神，補充理論知識，總結(jié)工作經(jīng)驗，按照標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范切實管理和操作，盡可能地減少失誤，延長系統(tǒng)使用壽命，確保系統(tǒng)精準(zhǔn)、高效運行。目前，企業(yè)單位已經(jīng)意識到人工智能技術(shù)應(yīng)用于電氣化自動控制過程的價值，并已將兩者結(jié)合，既解決和彌補了人工問題，也適當(dāng)?shù)蒯尫帕巳藛T的壓力，工作積極性和效率均得到提高。

3.1 在常規(guī)工作中的應(yīng)用

電氣自動化設(shè)備體型大小不同，但都有較為復(fù)雜的構(gòu)造，設(shè)備共同運行時，操作和維持工作也極為繁雜。這不僅需要較多人力來控制，而且時間成本也非常高，可謂是費時費力。而應(yīng)用人工智能技術(shù)，則能夠有效解決這一問題。例如：通過人工智能技術(shù)，工作人員可遠(yuǎn)程操控設(shè)備，同時操控界面相比于以往要簡單得多，也非常人性、智能。因為大部分?jǐn)?shù)據(jù)都由程序來完成，需要人工操作的部分并不多，因此技術(shù)人員只要掌握基本的操作要領(lǐng)，按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行操作即可，要求相對較低，但操作效率和結(jié)果相對可觀。

此外，人工智能技術(shù)的應(yīng)用可簡化人工操作流程、減少人工操作失誤，更重要的是，在其支持下，電氣自動化設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)可以得到及時采集，得到這些數(shù)據(jù)不僅能保障設(shè)備的正常運行，而且可在之后的操作中對設(shè)備進(jìn)行精準(zhǔn)維護(hù)[5]，使設(shè)備長期穩(wěn)定使用，確保企業(yè)單位高效率、高質(zhì)量生產(chǎn)。

3.2 在電氣自動化設(shè)計中的應(yīng)用

人工智能技術(shù)應(yīng)用于電氣自動化設(shè)備設(shè)計過程目前已經(jīng)得到實踐。在規(guī)范的接口和系統(tǒng)的輔助下，設(shè)備、系統(tǒng)和不同軟件之間可實現(xiàn)良好兼容與配合。設(shè)計電氣自動化設(shè)備時，不僅對設(shè)計人員的設(shè)計知識和專業(yè)能力要求較高，而且要將相關(guān)設(shè)備如電機、電路等考慮在內(nèi)。以往的設(shè)計方法往往很難保證設(shè)計方案完全有效、科學(xué)，而人工智能技術(shù)則能夠為設(shè)計提供數(shù)據(jù)庫和軟件支持，從而可快速地設(shè)計出符合需求的方案。同時，利用人工智能技術(shù)，可模擬整個計算過程，檢測所設(shè)計的電氣系統(tǒng)是否完整、完善，一定程度上減少成本投入，避免出現(xiàn)漏洞、缺陷，影響設(shè)備的后續(xù)使用。簡單來說，人工智能技術(shù)應(yīng)用于電氣自動化設(shè)計過程，就是憑借人工智能技術(shù)的精細(xì)、高效特性，通過CAD、3D建模軟件[6]，在預(yù)期內(nèi)設(shè)計出性能優(yōu)越的電氣產(chǎn)品。例如：利用人工智能技術(shù)的遺傳算法，設(shè)計時可對設(shè)計對象進(jìn)行檢測，確定其是否可能出現(xiàn)或已經(jīng)出現(xiàn)非線性故障或其他故障，及時防范和解決，從而把控產(chǎn)品設(shè)計過程；憑借專家控制、模糊控制及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，能夠更為精準(zhǔn)地進(jìn)行計算，以此確保設(shè)計具有較高的技術(shù)含量；等等。人工智能技術(shù)使電氣自動化設(shè)計整體變得更加規(guī)范、智能，能夠促進(jìn)各項信息數(shù)據(jù)的加速采集和流通。

3.3 在故障診斷中的應(yīng)用

電氣設(shè)備及系統(tǒng)在運行時，難免會受各種因素影響而出現(xiàn)相應(yīng)的故障。傳統(tǒng)模式下，識別和解決故障更多地依賴技術(shù)人員基于知識和經(jīng)驗構(gòu)建的模型，分析故障出現(xiàn)的原因，判斷故障類型，進(jìn)而采取有針對性的應(yīng)對措施。應(yīng)用人工智能技術(shù)之后，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠模擬人腦神經(jīng)元組織結(jié)構(gòu)，按照人腦的思考方式，實現(xiàn)各個神經(jīng)元的連接與互動。以此分析、判斷和處理故障問題，不僅效率高，而且效果顯著。在實際應(yīng)用時，主要是結(jié)合人工智能技術(shù)中的不同技術(shù)和性能來處理對應(yīng)的故障，例如：利用專家控制、自動化控制，可對故障進(jìn)行高效管控；利用大數(shù)據(jù)庫、邏輯推理等，可對設(shè)備進(jìn)行實時監(jiān)控等。該文重點分析專家系統(tǒng)和模糊控制在故障診斷中的應(yīng)用。

3.3.1 專家系統(tǒng)在故障診斷中的應(yīng)用

目前，電氣系統(tǒng)中專家系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)較為普遍和成熟，專家經(jīng)驗在解決設(shè)備故障方面發(fā)揮了有效作用。借助計算機程序，可快速地對電氣系統(tǒng)進(jìn)行診斷，確定故障及其源頭，憑借經(jīng)驗劃分類型，便于對應(yīng)處理；能夠形成檢修日志，歸于數(shù)據(jù)庫，在出現(xiàn)類似故障問題時，可隨即參考、使用，大大提高效率，節(jié)約成本。無論哪個系統(tǒng)出現(xiàn)故障，都可利用專家系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)測、檢測、修復(fù)和管控，效率高，結(jié)果精確，優(yōu)化系統(tǒng)的效果非常突出。另外，專家系統(tǒng)也能對電氣自動化管控過程的環(huán)節(jié)進(jìn)行相應(yīng)的計算，有效規(guī)避消極因素，將故障影響盡可能縮小，進(jìn)而降低損失。

3.3.2 模糊控制在故障診斷中的應(yīng)用

人工智能技術(shù)中包含一些模糊控制元素，根據(jù)模糊控制相關(guān)理論，利用其預(yù)測、檢測手段，通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就可預(yù)測電氣化系統(tǒng)及設(shè)備中可能存在的故障，并在確定故障及其源頭后，對其進(jìn)行精準(zhǔn)管控。具體來說，模糊控制是通過直流與交流交叉互通發(fā)揮作用的，結(jié)合Mamdani能夠控制傳輸速度，從而更高效地進(jìn)行管理。

4 水廠自動化控制人工智能技術(shù)的實踐應(yīng)用

4.1 在水廠自動化控制設(shè)備故障診斷中的應(yīng)用

人工智能技術(shù)應(yīng)用于水廠自動化控制故障診斷領(lǐng)域，主要是預(yù)測、檢測和處理故障問題，在確定故障信息后，依據(jù)以往數(shù)據(jù)庫中存儲的類似故障處理案例，結(jié)合規(guī)則庫中的對應(yīng)規(guī)則，來決定所要采取的處理方法，進(jìn)而快速地處理故障問題。此外，人工智能技術(shù)在水廠中還并未應(yīng)用成熟，判斷故障問題時，仍以排除法為主。相比于傳統(tǒng)方式，這種方法能夠保證判斷結(jié)果的準(zhǔn)確性，但是比較費時費力。因此，技術(shù)人員在具體操作時，仍要不斷從實踐中總結(jié)規(guī)律和經(jīng)驗，深入研究，消除效率低的問題，進(jìn)一步優(yōu)化人工智能技術(shù)的應(yīng)用過程，更好地實現(xiàn)水廠智能化發(fā)展。

4.2 在水廠水質(zhì)檢測自動化技術(shù)中的應(yīng)用

水廠供水重在質(zhì)量和效率，就質(zhì)量來說，當(dāng)前水廠主要采用水質(zhì)檢測自動化技術(shù)來提高水質(zhì)。該技術(shù)所形成的數(shù)據(jù)也有利于水廠不斷優(yōu)化水處理技術(shù)。自動化技術(shù)的應(yīng)用和設(shè)備的更新使得水廠的自動化儀表（酸堿度測量儀、漏氯測量儀器等）越來越先進(jìn)[7]，相應(yīng)的流量測量系統(tǒng)也變得更加完善。借助人工智能非線性函數(shù)，調(diào)整水廠的自動化儀器的相關(guān)數(shù)據(jù)，能夠得到經(jīng)典電容式測量儀器、差壓式測量儀等性能不同的測量儀器，應(yīng)用于水質(zhì)檢測過程中，不僅效率高，而且能有效保證質(zhì)量。

4.3 在水廠電氣自動化控制正常運行中的應(yīng)用

在水廠電氣自動化設(shè)備和系統(tǒng)控制中引入人工智能技術(shù)中的IPC+PLC 技術(shù)，可將電氣系統(tǒng)的控制從半人工半機械狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨戎悄芑癄顟B(tài)，從而使控制變得更加簡潔，避免連鎖反應(yīng)。現(xiàn)在，大部分水廠在自動化控制方面仍然采用數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制（Supervisory Controi and Data Acquisition ，SCADA）系統(tǒng)或分布式控制系統(tǒng)（Distributed Control System，DCS）技術(shù)[8]，它們也具有優(yōu)化管理模式的積極作用，但弊端也極為明顯，尤其是無法提高水廠的運行效率。而IPC+PLC 技術(shù)的應(yīng)用可以簡化電氣自動化控制的管理過程，其計算機系統(tǒng)也能及時存儲和分析、處理信息數(shù)據(jù)。一旦電氣自動化控制在運行時出現(xiàn)問題，這些信息數(shù)據(jù)就是判斷和解決問題的重要依據(jù)。根據(jù)這些信息數(shù)據(jù)，人工智能技術(shù)可自動檢查問題，結(jié)合以往的處理經(jīng)驗，自行解決問題，不僅有效避免問題的延續(xù)，進(jìn)而影響之后的生產(chǎn)活動，而且也能減少類似問題的發(fā)生，從而保障水廠電氣自動化控制長期正常運行，如期且穩(wěn)定地進(jìn)行生產(chǎn)活動。

4.4 在水廠自動化監(jiān)視和報警系統(tǒng)中的應(yīng)用

人工智能技術(shù)對水廠自動化進(jìn)行監(jiān)視和報警，主要是基于前述中的系統(tǒng)和設(shè)備正常運行監(jiān)測和故障問題分析與處理而實現(xiàn)的。應(yīng)用人工智能技術(shù)來控制水廠自動化設(shè)備和系統(tǒng)時，其能夠自動、實時地檢測水廠自動化設(shè)備和系統(tǒng)，一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)備或系統(tǒng)存在安全隱患，或是已出現(xiàn)問題，就會自主識別和收集相關(guān)信息，而后對比判斷后確定是否能自行解決。可以自行解決的，依據(jù)數(shù)據(jù)庫中的信息和方法進(jìn)行解決；無法自行解決的，應(yīng)及時向技術(shù)人員報警，提醒技術(shù)人員分析盡快解決。另外，結(jié)合電氣自動化控制中的傳感器，人工智能技術(shù)還可收集設(shè)備或系統(tǒng)運行的實時環(huán)境數(shù)據(jù)，突出問題出現(xiàn)的外部環(huán)境因素，便于快速判斷問題狀況，采取有針對性的科學(xué)方法，提高問題處理效率和效果。

5 結(jié)語

在電氣自動化控制中科學(xué)應(yīng)用人工智能技術(shù)，能夠有效解決人工不足、操作不專業(yè)、設(shè)備及流程過于復(fù)雜、操作效率低、結(jié)果差等眾多現(xiàn)實問題，確保電氣自動化控制水平和質(zhì)量的提高，優(yōu)化生產(chǎn)過程，減少故障發(fā)生，避免損失。同時能夠支持企業(yè)單位制訂更為全面、合理的操作方案，促進(jìn)其電氣自動化控制向智能化層次發(fā)展?？傮w來說，人工智能技術(shù)和包括電氣自動化控制行業(yè)在內(nèi)的整個電力領(lǐng)域的結(jié)合，對雙方的發(fā)展都有極大的促進(jìn)作用，因此值得在企業(yè)單位中大范圍推廣。