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智能化系统技术在电气自动化领域中的运用探析

发表时间：2020/9/28 来源：《基层建设》2020年第17期作者：谢静双

[导读] 摘要：在电气自动化领域，传统的控制手段主要依赖PLC等控制器，是依靠既定的程序和控制模块来实现对电气系统运行的自动化控制。

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        摘要：在电气自动化领域，传统的控制手段主要依赖PLC等控制器，是依靠既定的程序和控制模块来实现对电气系统运行的自动化控制。但这种控制手段的缺点非常明显，比如不能对系统运行中遇到的具体问题进行具体分析，所以其应用局限性正在不断凸显。在这种背景下，以智能控制为典型特点的智能化系统技术正逐渐成为电气工程自动化控制领域中的主流技术。它可以模仿人类在面对突发问题或具体实际问题时的处理过程，实现PLC等传统控制手段无法实现的目标，使得电气自动化控制变地更为科学高效。现阶段，随着传感器、物联网、人工智能等技术的不断发展完善，基于智能化系统技术构建的控制模型可以对电气系统的运行状态信息进行实时获取和智能融合处理，进而实现对电气运行过程的高质效管控。
        关键词：电气自动化；智能化系统技术；运用
        1 智能化系统技术理论概述
        智能化系统技术的内容非常丰富，具有技术跨度广的特点，它的内容体系保护计算机技术、信息网络技术、大数据、云计算、自动化控制、传感技术以及仿生技术等，它的发展目标是实现“以机代人”，通过模仿人类大脑对客观事物的分析、判断以及决策机制，从而提升控制系统本身的智能性。智能化系统技术具有综合性较强的特性，所以被广泛应用电气自动化、工业生产以及社会生活领域的方方面面。此外，智能化系统技术还凭借其独特的技术优势，给这些行业带来了诸多影响。比如提升了自动控制效率和工业生产效率、增加了设备运行的可靠性和降低了维护成本等等。
        2 智能化系统技术在电气自动化控制领域的应用优势
        （1）控制性能更优
        如上文所述，智能化系统技术目前还无法实现对人类在控制决策中作用的彻底替代，但这并不意味着采用该技术就没有任何效果。与传统电气控制模式相比，因为采用了智能化系统技术，一些运行数据的采集、分析和运算可以交由机器自主实现，这一方面提升了数据运算的质量，另一方面还解放了一部分人力，在提升自动化控制水平的同时降低了成本。
        （2）控制调节更加灵活
        智能化系统技术的一个显著优势就是具备了电气系统运行参数的实时收集和分析能力，尤其是在当前电气系统的结构和功能日趋复杂的背景下，电气运行状态的实时捕获和分析能力就显地更加重要。在此基础上，可以综合采用多种智能控制策略，通过对当前状态的自动解析，为后续的调节控制提供了依据，使得电气系统的运行调节变地更加灵活，增强了系统的自适应性。
        （3）数据处理更加灵活
        智能化系统技术具有智能特性，它可以模仿人类对信息数据的处理过程，所以使得数据处理的灵活性得到了极大幅度的改善提升。电气系统要实现自动化控制，一个最重要的前提条件就是能够对各种信息数据进行综合分析和处理，挖掘其中有价值的信息并作为控制依据。但传统的电气自动化系统因为受到控制模型的限制，可能没有办法对多源、复杂且结构形式各异的数据进行有效地融合处理，进而制约了控制性能的改善提升。在引入智能化的特性之后，可以模仿人类大脑对数据的接收和处理机制，使得数据处理的能力得到了巨大提升。而且智能化系统技术往往还带有自主学习的特点，随着运行时间的延迟，控制决策的准确性会不断提升，而这又会进一步增强智能化系统技术的应用潜力和价值的学习。
        （4）对运行管理人员的支持能力更强
        虽然依据当前的技术发展现状，电气自动化系统还无法彻底脱离人类的管控，但智能化系统技术可以根据自身的运算结果和智能策略，为电气运行控制人员提供辅助决策，比如自动生成一些控制调整指令供管理人员选择等等。

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这与过去高度依赖电气运行人员的经验和知识相比，无疑是一种巨大的进步，使得运行控制决策的质量、效率和可靠性都得到了全面提升。
        3 具体应用分析
        （1）电气产品/系统的设计优化
        传统的电气设计手段高度依靠设计者自身的知识和经验，但随着电气产品及系统的结构、功能日趋复杂，使得设计人员需要掌握的知识和技能成倍增长，且工作量也变地更加繁多，这给设计质量的优化改善增加了难度。而智能化系统技术的出现使得这一问题迎来了解决的曙光。一方面，基于计算机和智能化技术的大量设计环境和平台被相继开发，而且这些设计环境、平台集成了各种工具包，给设计工作增加了极大便利。比如在设计开发一个新的电气产品和系统时，设计软件可以对已有的产品、系统进行检索，并提供一些相似案例以供参考借鉴;又比如可以提供一些仿真模块，对阶段设计成果进行运行模拟和仿真，为设计的优化改善提供依据。另一方面，智能化系统理论中的专家系统可以辅助设计者开展设计决策，甚至实现自动化设计，设计者只需在最终生成的设计方案基础上进行调整优化即可。
        （2）电气运行的智能管控
        现代电气系统及其组成设备的复杂性不断提升，需要接收的信息呈现出爆炸式增长的特点，而且这些信息数据往往结构形态各异，借助传统的自动控制模型难以进行有效的分析、挖掘和处理，自然也就无法得到具备较高价值的决策控制依据，这些都对自动化控制系统的适用性提出了挑战。而智能化系统技术的出现和发展使得这一问题迎来了解决的曙光。在大数据背景下，通过采用多传感器集成技术，能够获得对电气工程系统运行状态信息的多角度和全方位的采集。进一步利用智能化系统技术，就能对这些海量的信息数据进行融合分析和智能决策，这对及时生成优化调整指令和做出生产决策均具有重要意义。智能化系统技术的核心在于对人类大脑思考和决策机制的模拟，这就使得其可以在一定程度上代替运行人员的一部分决策工作。目前比较成熟的有模糊控制、基于神经网络的控制和基于专家系统的控制策略三种，以模糊控制方式的应用最为常见。
        （3）电气故障的智能诊断和监测
        在对以往电气故障案例和数据进行充分收集的基础上，利用机器学习、神经网络等智能化技术手段，可以构建电气故障的智能诊断模型。当电气设备或系统系统发生新故障时，只需要将故障的相应表现特征输入到模型中，系统就可以对故障类型和位置进行自主判定，对电气故障的快速诊断和排除意义重大。此外，将智能诊断的原理和多传感器监测进行集成应用，还可以实现对电气故障的实时在线监测。电气系统在工作的过程中，通过对其各方面信息的实时采集和融合分析，可以不断地对当前系统的工作状态进行判定。如果监测结果为一切正常，那么系统继续自动运行即可;反之，如果判定存在故障隐患的苗头，就可以及时采取措施加以处理。
        4 结束语
        当然，故障智能诊断和监测方法的良好应用，需要机器学习或神经网络训练的以往案例数量足够多且代表性最够广泛，但随着智能诊断系统的应用不断深入，积累的案例数量会不断增多，会促使智能诊断的准确性不断获得提升。
        参考文献
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