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浅析人工智能在电气工程自动化控制中的应用

木马童年 2019-7-2 12:05 12 0

  摘 要:进入21世纪以后,科技作为第一生产力的理念已经深入人心。电气工程自动化控制是具有代表性的生产力革新,针对企业的日常生产、产品物流、市场分配等环节起到重要的作用。近年来随着电气工程项目的不断增 ...

  摘 要:进入21世纪以后,科技作为第一生产力的理念已经深入人心。电气工程自动化控制是具有代表性的生产力革新,针对企业的日常生产、产品物流、市场分配等环节起到重要的作用。近年来随着电气工程项目的不断增加,在自动化控制方面的需求也日益旺盛。将人工智能引入其中,不仅仅是两个领域学科的融合,也将开拓出电气工程智能化控制水平的新领域。本文将针对人工智能的概念和自动化控制的需求进行分析,并阐述现阶段两个领域的结合现状,进而提出合理的发展规划策略。 中国论文网 https://www.xzbu.com/1/view-5371604.htm  关键词:人工智能;电气工程;自动化控制;应用

中图分类号:TM76 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2014) 02-0000-02

自从1956年人工智能的概念被提出后,在其后的几十年里得到了高速发展。理论上来说,人工智能属于计算机科学的一个分支,研究者希望通过对人体智能的模拟,从而研制出类似人类大脑智能水平的机器(人),这种新型的智能机器包括了以计算机为主要操作平台的语言识别系统、图像识别系统、专家系统和机器人等内容;当外界产生一种刺激之后,人工智能设备可以通过识别做出相应的反映,而要完成这一看似简单的步骤,则需要大量的跨学科知识支持,包括信息学、控制学、生物学、语言学、仿生学等等。

由此不难看出,在电气工程自动化控制中有许多内容和人工智能存在高相似度,自动化控制要求机械设备按照一定的程序自行运转,实现产品的加工和出仓,在整个过程当中不需要人为参与和控制。但是由于电气工程存在的种种局限性,目前发展中还有一些瓶颈问题,在引入人工智能之后,不但可以弥补电气自动化控制中出现的缺陷,还可以进一步推动电气工程的发展程度,对整个社会生产力的提高具有积极作用。

一、人工智能与自动化控制的理论分析

人工智能并不等同于智能机器人,应该说后者只是前者的一个分支或组成部分。人工智能所包含的是认知、控制和警报三个体系的综合,涉及到信息学、控制学、生物学等几十种学科的知识内容。作为新型计算机科学的一个重要部分,可以最大程度的在电气工程自动化控制方面进行体现。

从自动化控制的原理分析,自动化设备所体现的是人类的操作步骤和操作行为,可以将劳动力从重复、繁重的生产中解放出来,但本身并不具备自我认知能力。但人类并非完全脱离劳动,只是通过各种元件也仪器实现整体控制,而不直接参与生产活动。

所以,人工智能技术或产品在电气工程自动化控制中要实现目的,就必须具备一下的功能:(1)数据收集功能。通过传感器或者二维码等技术,人工智能的识别部分将会对生产过程中出现的各种情况进行收集,数据经过传输到处理器,形成不同的反馈数据流(指令),在通过其他系统实现不同的指示。在这个阶段里,数据收集部分除了具备必要的存储系统之外,还要有对应的指令输出端口,以满足不同电气自动化设备的需求。(2)处理显示功能。自动化控制一点出现运行故障或者遭到破坏,除了必要的警报措施之外,还应该及时让维修人员所处的节点位置。再加上通过数据形式进行传递的过程中,单一的警报功能无法正确判断具体是什么样的故障内容,因此有必要将虚拟的数据形式通过显示屏幕展示出来,从中了解位于相近部分的元件,如开关、计数器、断路器等等,究竟是那方面的问题。(3)状态监视功能。处理显示和状态监视虽然连接的很紧密,但在实际上并不属于一个系统,而是人工智能所体现的两个不同方面,简单的说,前者是后者的展示部分,即便是在处理显示模块加以修正,并不能说明实际上已经解决了故障问题。状态监视功能最大的作用是警报和记录,必要的时候会采取终止措施,将整个过程记录下来,供技术人员后期的分析使用。(4)人工控制功能。人工智能和人工控制并不矛盾,实际上,人工智能要首先承认人工控制的优先地位。因为即便是人工智能发挥极大的作用,它毕竟是通过各种理论和技术对人类智能的模仿,在一些理性思维之外的事情是无法判断的。在这一部分,操作人员只需通过键盘或者鼠标,就可以对断路器或者电源开关进行控制,而电气系统不会产生任何损伤。

二、人工智能的应用现状和应用范围

随着现代科技的日新月异,人工智能的发展需要一个将理论转化为实际生产力的领域,而自动化控制的切合点十分紧密。两者相互作用,在不断淘汰陈旧技术设备的同时,也形成了独特的相互支撑关系。人工智能提供了较为完善和先进的遗传算法和专家系统,将这些可以作用于电气设备的故障分析和征兆提示方面;逻辑模糊和神经系统可以辨别传统电气自动化无法识别的信息,并作出更多的反应。

具体到自动化控制范围中,电气自动化技术控制主要作用于生产、分配、交换、流通和生产等环节,在一定程度上实现自主意识,减少人力成本投入,提高电气工程系统的运作效率。

目前,人工智能技术的应用范围锁定在以下三个方面:(1)智能控制。智能控制的一大特点是不需要人工值班,在电气自动化控制中融入人工智能技术,配合一定的计算机程序和电气元件,按照系统需求按时改变操作的一种控制模式。在表现上,实现远程化、自主化和高效化。目前这一技术已经在电网、铁路、航天等多种领域实施。(2)优化设计。人工智能是基于计算机技术的,这就在设计方面提供了很多便利。不难发现,在以前的电气工程系统设计的过程中,往往通过勘测和手工绘制完成,这样的工作方式容易产生错误,且效率很低。人工智能技术可以参数和要求自动给出模型,设计者根据模型在计算机平台上实施更多的细节化操作,CAD、3D等大量计算机辅助软件的使用,也在一定程度上提供了便利。(3)故障诊断。在以往的电气自动化控制系统中,对故障的检测大多采用排除法,即便是故障发生存在一些征兆,但为了全面系统能够的进行维护,仍然要耗费大量的人工和时间;利用人工智能技术,可以将这一工作简化,如采取整体或部分扫描的方式进行检测,而且故障诊断也更为精准。

三、电气工程自动化控制中人工智能的优势   在电气工程自动化控制中并没有要求机械设备超出人类的思维,甚至不要求具有过高的主观能动性,它所要实现的只是人工无法完成的工作,例如大负荷、超重量、高速度的执行。在人工智能运用到电气工程自动化控制后,会逐渐推动机械实现拟人化的发展。当然,人工智能的融入势必会提高对电气设备利用的综合性,包括对电子技术、电磁技术、电路电机方面的掌握,设计的复杂性和专业性也更上一层楼,这对系统的设计人员提出了更高的要求;此外,人工智能是计算机学科的一种,所以在进行电气化自动控制研究的同时,必须掌握一定的计算机理论知识。

结合目前的技术来说,以计算机为平台,可以完成自动化控制过程中的产品设计和系统设计,尤其是面向对象设计软件的逐渐增多,可以大大所见产品的开发周期,同时降低系统设计的错误率和修复成本。

电气工程自身也是一个涵盖诸多方面内容的领域,所以在结合人工智能技术方面还有一些瓶颈,但总体而言,人工智能技术还是具有很多的优势:

第一,可以实现自动控制的高度一致性。人工智能控制模块对数据的处理能力加强,在模糊控制和不对称信息的分析上具有高操作性。也就是说,即便是一种从来没有发生过的情况,人工智能模块也可以进行判断其利害程度,并提出对自动化控制的要求。一般来说,如果超出了智能模块的判断能力,都会当作危险加以警告。

第二,可以实现自动控制的精简化模型。电气工程由于具体施工的不同,在控制系统的构架方面往往较为复杂,尤其是在被控制的元件组数量较多的情况下,动态方程的模拟非常繁琐,在实际操作过程当中无法实现精确控制。人工智能可以轻松过的解决这一问题,将模型精简为计算机语言下的模拟模型,需要的电气元件数量也大大减少。

第三,可以实现自动控制的控制灵敏性。人工智能的引入会改变传统电气自动化控制的内部构造,尤其在一些中继器和断路器元件方面,可以采取敏感度更强、延迟性更小的新产品。人工智能控制模块的优势就是可以降低系统反应时间,同时对整个自动化系统的控制权限进行调整。

四、结束语

毫无疑问,随着现代科技发展的速度日益加快,人工智能将作用于生活的方方面面。从产业结构上来说,电气工程将成为重要的实践部分,不仅加快强电气自动化技术设备的更新换代,而且会在这一领域形成新的研究方向。当前我国正处于产业结构调整的关键时期,“十二五”期间,国内工业发展需求向高新化发展,人工智能在程序设定、电气设计、远程控制等方面的优势,将会逐渐凸显出来。继续研究和创新人工智能技术在电气工程自动化控制领域的应用,对我国未来的经济发展具有重要意义。

参考文献:

[1]耿英会.智能化技术在电气工程自动化控制中的应用[J].科技创新导报,2008(12).

[2]林集武.智能化技术在电气工程自动化控制中的应用[J].建筑知识,2010(09).

[3]魏富强.智能化楼宇设备管理及控制系统设计与开发[D].北京交通大学,2012(08).

[4]院丕文.浅谈电气自动化控制中的人工智能技术[J].科技创业月刊,2010(06).

[5]邹国剑.人工智能化技术现状问题及建议[M].上海:电子科技大学出版社,2009(05).

[作者简介]刘少杰(1991.02-),男,本科,研究方向:电气工程及其自动化。

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