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淺析人工智能在電氣自動化控制中的應(yīng)用
前言
隨著社會的飛速發(fā)展，對生產(chǎn)力水平的要求也越來越高，為了適應(yīng)社會進步與發(fā)展的需要，就要將先進的技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。人工智能也常被稱為機器智能，是融合自然科學(xué)與社會科學(xué)的一門邊緣學(xué)科，是比較先進的計算機技術(shù)的一個分支學(xué)科。
一、人工智能技術(shù)的定義
人工智能技術(shù)指的是一門研發(fā)模擬人類的智能的理論與技術(shù)，并將其系統(tǒng)的進行應(yīng)用的十分前沿的技術(shù)科學(xué)，屬于計算機學(xué)科中的分支，建立在掌握人工智能本質(zhì)方向的基礎(chǔ)之上，制造出能做出同人類大腦類似反應(yīng)的高智能機器。包含聲音和語言識別、機器人系統(tǒng)、專家系統(tǒng)以及圖像識別等多個方面。“人工智能”這個概念最早于1956年提出，隨后人工智能便得到了迅速的發(fā)展，逐步演變?yōu)橐杂嬎銠C基礎(chǔ)，涉及自動化控制、信息處理、仿生學(xué)、心理學(xué)、語言學(xué)以及哲學(xué)等諸多領(lǐng)域的復(fù)合型學(xué)科。人工智能最終目標(biāo)是實現(xiàn)機器設(shè)備具備智能化的能力。讓機器能夠勝任更為復(fù)雜性的工作。人工智能技術(shù)在電氣自動化中的主要應(yīng)用在于其能夠加強整體的勞動分配環(huán)節(jié)，通過機器智能化的完成任務(wù)，大大降低了人為勞動的工作量，也提升了工作效率。國內(nèi)的許多行業(yè)仍然是依靠廉價的勞動力成本來實現(xiàn)經(jīng)濟收益，但這種發(fā)展模式遠(yuǎn)遠(yuǎn)趕不上發(fā)達(dá)國家的經(jīng)濟技術(shù)水平。
二、電氣自動化控制中人工智能技術(shù)的現(xiàn)狀
(1) 完善電氣設(shè)備的設(shè)計是一項復(fù)雜的工作，其既需要運用電路及電磁場知識，還要運用一些設(shè)計里的經(jīng)驗性知識。以前的產(chǎn)品設(shè)計是利用簡單的方法，依據(jù)經(jīng)驗采取手工方式進行，因此不容易選出最優(yōu)的方案。然而，隨著計算機本文由畢業(yè)論文網(wǎng)http://www.lw54.com收集整理技術(shù)的進步，電氣產(chǎn)品的設(shè)計方式也發(fā)生了改變，逐漸由手工設(shè)計朝借助計算機設(shè)計轉(zhuǎn)變，這極大地縮短了電氣產(chǎn)品的研發(fā)周期。將人工智能技術(shù)應(yīng)用于電氣自動化控制中，使得以前的CAD技術(shù)得到了極大發(fā)展，不僅大大提升了產(chǎn)品設(shè)計的效率，也提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。
(2) 智能控制功能變成現(xiàn)實。1)數(shù)據(jù)采集與處理。能夠?qū)λ械拈_關(guān)量和模擬量進行實時采集，還能根據(jù)需要進行處理或儲存。2)運行監(jiān)視和事件報警�？蓪Ω髦饕O(shè)備的模擬量數(shù)值、開關(guān)量狀態(tài)進行實時智能監(jiān)視，有事故報警越限和狀態(tài)變化事件報警，事件順序記錄，事故處理提示和自動處理，聲光、語音、電話、圖像報警等功能。3)操作控制。通過鍵盤或鼠標(biāo)就能實現(xiàn)對斷路器及電動隔離開關(guān)的控制、勵磁電流的調(diào)整。運行人員可按順控程序進行同期并網(wǎng)帶負(fù)荷或停機操作。另外，系統(tǒng)還對運行人員的操作權(quán)限加以限制，以適應(yīng)各級運行值班管理需要。4)故障錄波。主要包括模擬量故障錄波、波形捕捉、開關(guān)量的變位以及順序記錄等。
三、人工智能技術(shù)的主要特點及優(yōu)勢
人工智能技術(shù)中最鮮明的特點在于它能夠?qū)崿F(xiàn)在一定程度上替代或部分替代人類復(fù)雜腦力勞動,實時有效開展信息收集與傳輸,并按照自主的完成分析和數(shù)據(jù)處理工作。人工智能技術(shù)的計算精確度非常高,因此它在電氣自動化控制行業(yè)有著十分廣泛的應(yīng)用前景,不僅能夠強化生產(chǎn)、運輸、分配等過程的管理水平,還能夠基本實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的自動化,從而也就大大降低企業(yè)在人力資源方面的開支,并顯著的提升了企業(yè)的運作效率。人工智能技術(shù)合理的同電氣自動化控制結(jié)合起來,將大大的提升電氣控制系統(tǒng)的使用效率,提高企業(yè)的生產(chǎn)能力,增強了生產(chǎn)技術(shù)含量，便于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化和升級。
人工智能技術(shù)在電氣自動化控制中可能采用不同的算法。但AI控制器采用的均為同種非線性函數(shù)近似器。這類AI函數(shù)近似器與傳統(tǒng)的自動控制函數(shù)估計器相比具有極大的優(yōu)勢。首先,AI函數(shù)近似器設(shè)計不需要明確其控制對象的模型,通常實際控制對象的參數(shù)模型較為復(fù)雜,不容易得到,而且在使用過程中也存在一些不確實性因素,因而可能會對自動化控制造成影響。其次,AI函數(shù)近似器與古典控制器相比使用更加簡便,即使不具備深厚的專家知識,也能夠利用響應(yīng)數(shù)據(jù)方便的進行設(shè)計工作。再次,AI函數(shù)近似器的適應(yīng)性很強,能夠很好的適應(yīng)新信息和新任務(wù),應(yīng)對常規(guī)方法無法解決的問題。最后,AI函數(shù)近似器擴展和修改十分便利。使用投入資金不高,尤其在采用最小配置時。
四、工作原理
系統(tǒng)主要由AI-808人工智能調(diào)節(jié)器%變頻器、水泵和閥門等組成，由于水泵的功率較大，也會使成本有一定的降低，僅僅需要三臺水泵中的其中兩臺就可以開始變頻調(diào)速了，這樣一來，如果其中的一臺發(fā)生了故障，便可以及時進行轉(zhuǎn)換。
壓力傳感器對水總管的壓力進行了檢測，通過變送器送到了AI-808 儀表中，通過與設(shè)定值的比較，便可以得到壓力誤差和誤差的變化率，經(jīng)過PID 、AI-808 的結(jié)合，把算法運算控制住，進行輸出控制信號(4～20mA)的輸送，送達(dá)變頻器的控制端。
五、變頻器
運用艾默生 TD2000-4T2000P 型變頻器，這也可以應(yīng)用在水泵型的負(fù)載中，此外，可以采用手動電位對輸出電流進行調(diào)節(jié)或者用AI-808 調(diào)節(jié)器開展，從而使頻率得到控制，這兩種模式可以采用操作臺的手動或者自動開關(guān)來切換。
六、控制臺
系統(tǒng)控制臺的設(shè)計必須考慮到手動和自動兩種操作方式，設(shè)計完成后，這兩種操作方式必須都能運行。在手動操作模式下，系統(tǒng)能夠開啟或者停止各個水泵和閥門，還能夠通過多圈電位進行變頻器頻率的調(diào)節(jié)工作;在自動操作狀態(tài)下，系統(tǒng)可以通過開關(guān)的選用進行水泵的確定，這樣在維修水泵的時候，可以保證系統(tǒng)的正常運行，不對其造成影響。
七、參數(shù)設(shè)置及優(yōu)點
AI-808調(diào)節(jié)器所提供的用戶設(shè)置方式非常多，參數(shù)設(shè)置決定著系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)性能。電機功率是180KW，運用單臺變頻切換可以在很大程度上使系統(tǒng)造價降低。變頻調(diào)速系統(tǒng)可以使軟啟動水泵電機得到保障，以使得良好的節(jié)能效果實現(xiàn)。
人工智能對日常操作的影響。電力系統(tǒng)不僅影響著電力系統(tǒng)建設(shè)的自動化水平，對日常的管理工作的影響也十分重大。人工智能技術(shù)應(yīng)用于日常操作中，可以幫助實現(xiàn)以家用電腦操作進行系統(tǒng)操作，簡化電流調(diào)整、設(shè)備操作界面，并且可自動進行日志生成和儲存、報表自動生成等功能。電氣系統(tǒng)日常操作中引進人工智能技術(shù)，不僅能夠簡化各種操作、規(guī)范各種文件樣式和規(guī)格，并且能夠?qū)崿F(xiàn)操作的簡便性和可視性。人工智能化技術(shù)在電氣自動化控制中的應(yīng)用，大大提高了工作效率和工作準(zhǔn)確率。它已經(jīng)成為我國未來電氣自動化的主要發(fā)展方向，是我國電氣產(chǎn)業(yè)的一大改革和進步。
現(xiàn)有許多種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和訓(xùn)練算法在電力系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有靈活的學(xué)習(xí)方式和完全分布式的存儲方式，在大規(guī)模信息處理中得到廣泛應(yīng)用;并且其識別能力和復(fù)雜狀態(tài)分類能力都很強大。在電力系統(tǒng)的短期??荷預(yù)測中，Z2神經(jīng)網(wǎng)路能夠在足夠的馴良樣本中。對模型急怒攻心合理分類，對輸入進行選擇，構(gòu)建不同季節(jié)的周預(yù)測和日預(yù)測模型;將元件關(guān)聯(lián)分析和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合進行復(fù)雜電力系統(tǒng)故障診斷，采用4UU面向元件的模型，可以對每類元件進行故障報警和定位操作，還可以對同一跳閘區(qū)域中的不同故障進行識別。
模糊理論在電力系統(tǒng)的潮流計算、系統(tǒng)規(guī)劃和模糊控制等方面的應(yīng)用得到了飛速發(fā)展，因為模糊邏輯能夠完成高難度的數(shù)學(xué)近似計算，對負(fù)荷變化和電力生產(chǎn)等不確定因素建立隸屬函數(shù)，以構(gòu)建電力系統(tǒng)的最優(yōu)化潮流模型。
八、人工智能在故障診斷中的應(yīng)用。
人工智能技術(shù)中的模糊理論、專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在電氣設(shè)備故障診斷中應(yīng)用較廣泛，特別是在變壓器故障診斷、發(fā)電機和電動機故障診斷中。目前變壓器故障診斷常用方法是取變壓器油分解出氣體，對氣體進行分析來判斷故障狀態(tài)。傳統(tǒng)的故障診斷方法無法針對設(shè)備故障的不確定性、非線性和復(fù)雜性等特點進行診斷，診斷效率較低。而人工智能方法的應(yīng)用提高了診斷準(zhǔn)確率。人工智能技術(shù)主要使用模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專家系統(tǒng)三種故障診斷方法。如在電動機和發(fā)動機的故障診斷中使用人工智能化的故障診斷技術(shù)，結(jié)合了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊理論，實現(xiàn)了故障診斷知識模糊性與較強的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)共同的診斷，相對提高了故障的針對準(zhǔn)確率。通常而言，人工智能技術(shù)，像神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊理論和專家技術(shù)，對電氣故障和事故診斷來說，是一個非常重要的技術(shù)，在發(fā)動機、發(fā)電機和變壓器方面的事故、故障中、在電氣領(lǐng)域中，事故和故障出現(xiàn)的頻率很高，原因也不盡相同。而這些事故和故障都是特別棘手的，不及時診斷處理或者診斷處理的不當(dāng)，將會造成非常嚴(yán)重的損失。盡管如此，傳統(tǒng)的診斷方法的準(zhǔn)確率不高，而且步驟和方法都很復(fù)雜，另外，一旦診斷分析的不準(zhǔn)確，出現(xiàn)錯誤診斷，相對來說，后果還是損失很大。有效的結(jié)合了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊理論和專家技術(shù)的人工智能技術(shù)就可以很好的解決上述的問題，提高診斷的準(zhǔn)確率，進而大大的提高事故診斷的效率。
如上所述，人工智能技術(shù)在事故和故障診斷中應(yīng)用模糊理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與專家系統(tǒng)，此三項是人工智能故障診斷技術(shù)的主要構(gòu)成部分，其在電氣事故以及故障的診斷中非常重要。受多方面原因的影響，電氣行業(yè)時常會有故障問題產(chǎn)生，假如對故障診斷不正確或者不及時，引起的損失將會是非常巨大的。以前的故障診斷方式是非常復(fù)雜的，并且準(zhǔn)確性不是很高。例如，還是就變壓器而言，以前常用的故障診斷方式是先將變壓器油里分解出來的氣體收集起來，之后再對收集的氣體進行分析，以判斷是不是存在故障，此種方法不僅浪費時間，而且浪費精力，并且需等待很長時間才會有結(jié)果，還會出現(xiàn)診斷不正確的情況，此外，傳統(tǒng)的故障解決方法亦很復(fù)雜，因此，效率低下的傳統(tǒng)故障診斷與解決方式所帶來的損失是不可小視的，而將模糊理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與專家系統(tǒng)有效地結(jié)合起來，就可以將上述問題有效解決，同時，還能夠提高故障診斷的準(zhǔn)確程度，并且判斷和解決故障的效率也會有所提高。
九、人工智能技術(shù)在平常操作中的應(yīng)用
在傳統(tǒng)電氣自動化控制中，其操作過程往往有著更為嚴(yán)格的要求,日常的操作過程的步驟也十分繁瑣,當(dāng)發(fā)生重大故障時,就有可能導(dǎo)致很大的損失。電氣領(lǐng)域同人們?nèi)粘５纳a(chǎn)生活有著密切的聯(lián)系,甚至在一定程度上關(guān)系到社會的和諧穩(wěn)定,因而盡可能簡化電氣自動化領(lǐng)域的操作過程,不斷改善電氣自動化的操作效率也是電氣自動化領(lǐng)域工作者需要應(yīng)對的難題,人工智能技術(shù),在簡化操作流程,降低電氣自動化控制中,人力工作量方面有著顯著的成果。電氣行業(yè)與我們平常的生活和學(xué)習(xí)有密切聯(lián)系，所以，將以前繁瑣的操作進行簡化，提升電氣系統(tǒng)的操作效率是很有必要的。在平常的電氣系統(tǒng)操作過程中應(yīng)用人工智能技術(shù)，便能夠使復(fù)雜的操作程序變得簡單，在家中利用電腦就可以完成有關(guān)操作，從而實現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控。不僅如此，我們還可以簡化界面，將有些重要的信息及時進行保存與處理，便于以后的查詢和使用。除此以外，利用人工智能技術(shù)還能夠自動生成報表，這節(jié)省了很多時間，提高了工作效率。
十、人工智能技術(shù)在電氣自動化設(shè)備中的應(yīng)用
在電氣自動控制領(lǐng)域中，如何確保電氣化系統(tǒng)實現(xiàn)高效的運作一直以來都是一個十分復(fù)雜棘手的問題，其涉及到許多領(lǐng)域以及眾多學(xué)科知識，因此，只有高素質(zhì)、高責(zé)任感的人才才可能駕馭。人工智能技術(shù)借助于計算機編程技術(shù)及其相關(guān)操作，實現(xiàn)了人類復(fù)雜腦力勞動的代替，進而實現(xiàn)了電氣設(shè)備自動化地運作，大幅度降低了人力成本的投入，同時還實現(xiàn)了工作效率及其精確度的大幅提高。
十一、人工智能技術(shù)在電氣控制過程中的應(yīng)用
電氣控制于整個電氣行業(yè)而言起著重要的作用。假如電氣控制過程能夠?qū)崿F(xiàn)自動化，不僅能夠有效地提升工作效率，減少工作時投入的資金量，還可以節(jié)省人力資源，實現(xiàn)人力資源成本的降低。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制及專家系統(tǒng)控制是人工智能技術(shù)在電氣自動化行業(yè)里應(yīng)用的主要體現(xiàn)。電氣自動化控制過程是電氣領(lǐng)域里的十分重要的一個環(huán)節(jié),同時也起著舉足輕重的作用,將人工智能技術(shù)融入到電氣自動化控制過程中,就有望實現(xiàn)工作效率突破性的提高,同時也能大幅度的削減工作中人力資源投入,進而減少企業(yè)生產(chǎn)中人力資源成本投入。
結(jié)束語
綜上所述，在電氣自動化控制引入人工智能技術(shù),構(gòu)建起一個能完成類似于人類判斷活動的系統(tǒng),必將能夠有效的提升我國的生產(chǎn)技術(shù)水平,促進我們國家技術(shù)與經(jīng)濟的發(fā)展。人工智能技術(shù)的讓智能機器完成更為復(fù)雜的工作成為了可能。因此，加強電氣自動化控制領(lǐng)域的研究。自主研發(fā)出智能化的電氣工程系統(tǒng),改善電氣自動化系統(tǒng)控制的精確性和穩(wěn)定性。
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