人工智能在电气工程自动化中的应用探析 李翔

发表时间:2020/5/25   来源:《中国电业》2020年第3期   作者:李翔
[导读] 科学技术的发展催生了人工智能产生和普及。
        摘要:科学技术的发展催生了人工智能产生和普及。人工智能技术是以计算机技术为依托,综合多学科技术理论,在不断探索和研究过程中而形成的。人工智能技术应用领域较为广泛,军事领域、工业领域以及日常居民生活都需要运用到人工智能技术。目前人工智能以其独特的优势应用到电气工程自动化中,在电气自动化控制、检测等方面发挥着重要作用。人工智能的应用推动了电气工程自动化的发展。本文主要从人工智能的相关概述出发,简述人工智能在电气工程自动化中的应用优势,并对人工智能在电气工程自动化领域的应用进行探析,以期为其他学者提供一些有价值的参考。
        关键词:人工智能;电气工程自动化;应用
        引言:
        人工智能作为新的技术应用到电气工程自动化中,使电气工程自动化中的诸多问题得到了解决。人工智能作为新兴技术与传统技术相比具有较大的优势,其中智能化就是其最主要的优势。随着我国经济的发展,对电气工程自动化的要求也越来越高,但是传统电力自动化控制技术难以满足现代社会经济发展的需求。尤其是与发达国家相比,我国的电气工程自动化发展还不成熟。目前我国电气工程自动化领域正处于快速发展阶段,因此将人工智能应用到电气工程自动化中,不仅可以改善电气工程自动化中现有的问题,同时还可以优化现有的设计技术,推动电气工程自动化的发展。
        一、人工智能相关概述
        人工智能的概念早在上世纪五十年代就被提出,提出后就一直受到外界的广泛关注,随着计算机技术的发展和成熟,人工智能也逐渐被应用和普及。人工智能是以计算机技术为依托,通过计算机技术编写程序让其能够模仿人的相关行为。人工智能的出现优化了人力资源配置,传统的高难度、高危险的工作都可以被人工智能所替代。人工智能具有智能性、便利性、高效性等特征,因此人工智能应用的范围比较广泛[1]。目前人工智能主要应用到军事、医学、工业、心理学等相关领域。随着人工智能的应用和普及,人工智能的作用也被不断优化,目前人工智能已经具备了语言识别、动作感知、识别问题、自行监督等功能。从整体上而言,人工智能就是利用机器去感知和解决日常工作中的问题。随着电气工程自动化的发展,人工智能也应用其中。人工智能的应用改变了传统的电气工程自动化设备的工作方式,无论是从自动化控制还是故障检测都越来越智能化、高效化。电气工程自动化是比较复杂的综合系统,任何一个环节出问题都会导致整个系统的崩溃,人工智能技术与电气工程自动化技术相结合,弥补了电气工程自动化工程在运作时的诸多弊端,其在电气工程自动化发展过程中扮演着重要角色。
        二、人工智能在电气工程自动化中的应用优势
        (一)不易受到外部环境的干扰
        传统电气工程自动化需要依靠控制器运转,而控制器对外部环境的要求比较高,在创建控制器模式型,外部的参数变化、数据计算都会直接影响模型构建。尤其是在传统工作模式下,电气自动化工程都是通过人工计算、建模,计算误差、工作人员的失误都会影响到自动化模型的构建。但是在电气工程自动化引人工智能就能够有效的避免此类问题[2]。首先,人工智能改变了传统的人为建模的工作方式。人工智能以计算机技术为基础,只需要对其进行程序设计,人工智能就会自动建模,避免了人为工作中出现的误差。同时人工智能是采用的是智能化的工作系统,能够根据实际环境变换参数,其环境适应性更强。其次,人工智能应用到电气自动化工程中,大大的提高了电气工程自动化的工作效率,工作人员只需要进行简单的操作,就能够完成繁琐的建模工作[3]。总之,人工智能的应用,让电气工程自动化更加便利,高效,环境适应能力更强。
        (二)优化人力资源配置
        人工智能最大的优势就是可以代替人去从事危险性较大、重复性较强的工作,因此人工智能应用到电气工程自动化中优化了人力资源配置,节约了人力资源成本。首选,电气工程自动化是一个比较复杂的系统,在传统工作模式下,所有的操作都必须要依靠专业的技术人员。由于其操作比较复杂,所以涉及到的人员较多,比如参数调节人员、系统控制人员、设备设计人员等。在智能化电气工程自动化系统中,许多工作岗位只需要几个简单的操作人员即可[4]。其次,在传统工作模式下,大部分工作人员都是亲临现场进行工作,耗费的时间较长。尤其是当电气工程自动化系统出现问题时,工作人员需要进行分块检查,检查效率较低,解决问题时间长,提高了系统的运作成本。人工智能的应用能够有效的优化人员配置,智能化系统具有预测和调节的功能,当电气工程自动化系统出现问题时,人工智能就能够提前预测并发出报警信号,告知工作人员。同时还可以准确的标记出故障地点,大大提高了工作人员的检修效率[5]。总之,人工智能的应用优化了电气工程自动化的工作方式,工作人员可以远程操控完成工作目标,减少了人员投入,降低了人员成本,大大提高了工作效率。
        (三)简化参数调节方式
        参数调节是电气工程自动化系统运作的重要步骤。参数调节是专业性、技术性比较强的工作,因此在传统电气工程自动化工作过程中,都是由专门的技术人员负责参数调节工作,这不仅耗费时间长,而且很难保证准确率。但是在引入人工智能技术之后,就优化了参数调节方式,提高了参数调节效率。首先,人工智能是运用智能化系统对参数进行调节,调节速度快,准确率高。其次,人工智能操作简单,只要工作人员有调节权限,就可以直接操作系统对电气工程自动化设备参数进行调节。简化了调节步骤,同时还提高了工作性能[6]。最后,在电气工程自动化控制中引入人工智能大大提高了机械设备的环境适应能力。人工智能通过提高智能函数的性能,可以根据设备所处的具体环境和相关信息,结合实际工作情况对参数进行修改和调节,不需要进行人工测算和监控。人工智能最大的优势就是智能化,通过智能化的方式优化参数调节方式,提高机械设备的环境适应能力,简化了电气工程自动化的操作步骤,降低了电气工程自动化的操作成本,大幅度提高了工作效率。
        (四)优化控制方法
        控制系统是电气工程自动化的关键系统,掌控好控制系统能够有效的完成工作目标。在传统工作模式下,每个目标都会有一个特定的控制方法,这个控制方法虽然能够有效的控制电气工程自动化完成作业目标,但是控制对象单一,只能控制指定对象,不具有普适性。因此在传统的控制方法下,就出现了控制缺乏一致性的弊端[7]。但是在电气工程自动化中引入人工智能就有效的解决了控制不具有一致性的问题。首先,人工智能是以计算机技术为基础,根据所编写的程序进行工作,所以在特定程序的引导下,人工智能控制可以同时控制多个作业目标,具有较好的一致性。其次,人工智能除了可以控制系统按照指定程序完成作业目标,同时还可以进行科学的预判。应用人工智能技术可以判断和估计工作过程中所出现的问题,并提前预警,这对于完成工作目标具有重要意义。
        三、人工智能在电气工程自动化中的应用探析
        (一)在设计电气设备中的应用
        电气设备的设计工作比较复杂,在传统工作模式,主要是由人工手动设计,电气设备工作设计步骤较多,单纯的依靠手动设计存在着很大弊端。首先,电气设备设计工作专业性强,必需要邀请专业的设计人员组成设计团队,并由有经验的设计进行指导,要将经验与技术相结合才能制定出合适的设计方案。但是纯粹的依靠人工设计很难在短时间内获取最优的设计方案[8]。其次,在传统工作模式下,需要的工作人员数量较多,耗费的时间较长,设计成本高。随着人工智能应用到电气自动化工程中,电气设备工作逐渐被优化。首先,人工智能是将遗传算法与专家系统相结合,遗传算法可以用于数据计算,计算快,准确率高,避免在设计过程中出现计算错误。专家系统是将专家的设计经验数学化,智能化,在设计过程中不需要专家到场,只需要在计算机上进行操作,也可以设计出成熟的方案。依靠计算机人工智能技术,大大的缩短了电气设备的设计周期,提高了产品的质量。其次,在电气设备设计过程中应用人工智能技术,突破了人员选择的困境,降低了对人员的要求,工作只需要操作CAD等设计软件即可,CAD的设计功能较多,并广泛应用到电气设备设计中,如表1所示。同时在设计过程中工作人员也可以进行远程的沟通和交流,突破了时间和空间的限制,大大提高了设计工作的效率。

表1 CAD功能及应用领域
        (二)在诊断设备故障过程中的应用
        电气工程自动化系统是比较复杂的系统,系统中的某一个部分出现问题就会导致整个系统的瘫痪,因此在电气工程自动化系统中,诊断并维修设备故障是保证系统正常运行的关键步骤。在人工智能应用之前,还是单纯的依靠人工进行检验和维修。首先,电气工程自动化系统中的设备比较多。如表2所示,比如发电机、变压器、发动机等设备都很容易出现故障。一般情况下工作人员在判断故障时,先要收集故障设备的信息和数据[9]。比如可以对变压器油产生的气体进行收集和分析,然后判断故障类型。这种方式提高了时间成本和人工成本。其次,一般设备故障突然发生的,一个设备出现故障就会导致整个系统停止运转。再加上工作人员找到故障位置、判断故障类型、维修故障需要耗费大量的时间,所以传统的工作模式并不适应现阶段社会发展对电气工程自动化的需求。人工智能就能够很好地解决设备故障诊断和维修问题。首先,人工智能可以实时24小时全天候监控,一旦设备出现问题,就会发出警告,工作人员可以迅速的判断故障位置并进行维修。其次,人工智能具有预测功能,可以提前预知个别故障并通过信号灯等方式提示工作人员,工作人员可以直接对即将出现故障的设备进行检测和维修,避免其影响系统的正常工作。

                                                                表 2设备类型
        (三)在电气控制过程中的应用
        人工智能的引入改变了传统的电气控制方式,现在大部分电气控制工作都减少了工作人员的投入,甚至有些电气控制系统已经实现了自动化操作,人工智能引入到电气控制过程中,大大提高了控制效率,降低了人工成本和控制成本。首先,人工智能的引入代替了部分的人为工作,减少了工作人员数量。其次,智能化的电气控制工作并不是现场进行控制,而是通过计算机等技术通过界面进行观察和控制[10]。一方面这种控制方式优化了控制工作,简化了控制流程,方便了工作人员操作。另一方面可以通过远程控制保证电气系统的正常运行,在一定程度上保障了工作人员的安全,优化了工作人员的工作环境。再次,电气控制工作中所有数据都以电子化的方式呈现出来,工作人员可以通过计算机储存和调取数据。一方面可以避免数据的丢失,另一方面也提高了工作效率。目前已经开发出多种电气工程自动化控制系统,比如专家控制系统、神经网络控制系统,随着这些控制系统的升级和改造,电气控制工作也更加简便化、精准化和高效化。
        四、结束语
        人工智能出现是社会发展的结果,人工智能的普及和应用是社会发展的需求。人工智能优势显著,其应用到电气工程自动化中,让电气工程自动化的环境适应能力越来越强。同时人工智能的应用改变了传统的工作方式,解放了部分工作人员,降低了电气工程自动化成本,优化了电气设备设计、电气设备故障诊断和维修、电气控制等工作,大大提高了电气工程自动化的工作效率。
        参考文献:
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[4]卢佳园. 机械电子工程中人工智能技术的有效运用分析[J]. 内燃机与配件, 2019(15):242-243.
[5]谭世威, 刘伟丽. 分析人工智能技术在电气自动化控制中的应用思考[J]. 科学技术创新, 2019(2):30-31.
[6]关泽昊. 人工智能在电气自动化中的应用[J]. 科技传播, 2019, 011(007):140-141.
[7]赵义祥. 人工智能技术在电气自动化控制中的应用思路分析[J]. 包装世界, 2018, 000(004):241-241.
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