人工智能技术在电气自动化控制中的运用与探析

摘要：随着互联网的发展，大数据、云计算和物联网等相关技术陆续普及及应用，在这个大背景下，智能化必然是发展趋势之一，人工智能相关技术将首先在互联网行业开始应用，然后陆续普及到其他行业。在电气自动化控制工程中数据挖掘、分析和自动程序设计也有很多的应用场景。本文主要对人工智能技术的概念和优势进行分析，并剖析人工智能技术在电气自动化控制系统中的应用存在的问题，之后在此基础上提出了人工智能在电气自动化方面的发展策略。

关键词：人工智能;电气自动化;运用

随着人工智能技术的进一步成熟，人工智能的应用将不断加速，全球人工智能产业规模在未来将进入高速增长期。2016年9月，咨询公司埃森哲发布报告指出，人工智能技术的应用将为经济发展注入新动力，可在现有基础上将劳动生产率提高40%;麦肯锡公司的研究报告预测，到2030年，约70%的公司将采用至少一种形式的人工智能，人工智能新增经济规模将达到13万亿美元。可以预见，“人工智能+X”的创新模式将随着技术和产业的发展日趋成熟，对生产力和产业结构产生革命性影响，近年来，人工智能技术在电气自动化控制领域也在不断深度运用并创新，实现了成本低、效益高、范围广的目标。

一、人工智能技术介绍

所谓人工智能，是指研究开发能够模拟、延伸和扩展人类智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学，该学科的应用目的是使智能机器会根据语音识别听，根据图像和文字识别会看，利用语音合成和人机对话会说，运用人机对弈会思考，利用资料知识会学习、会行动。

1956年夏，麦卡锡等科学家在美国开会研讨“如何用机器模拟人的智能”，首次提出“人工智能（Artificial Intelligence，简称AI）”这一概念，标志着人工智能学科的诞生。

人工智能的发展历程划分为以下几个阶段：

第1阶段为起步期：1956年—20世纪60年代初。人工智能概念提出后，相继取得了一批令人瞩目的研究成果，如机器定理证明、跳棋程序等，掀起人工智能发展的第一个高潮。

第2阶段为反思期：60年代到70年代初。人工智能有了突破性发展，人们开始对人工智能的应用产生期望，不断尝试更具挑战性的任务。然而，屡次失败打击了研究人员的积极性，使人工智能的发展走入徘徊反思期。

第3阶段为应用期：70年代初—80年代中。70年代开始出现了系统模拟人类的知识和经验来解决特定领域的问题，实现了人工智能从理论研究走向实践的重大突破，尤其是在医疗、化学、地质等领域取得了初步成功，使人们看到了人工智能走入应用发展的新曙光。

第4阶段为低迷期：20世纪80年代中—90年代中。随着人工智能的应用规模不断增加，应用领域狭窄、缺乏常识性知识、推理方法单一等一系列问题成为难以克服的难题。

第5阶段为发展期：90年代中—2010年。互联网技术的发展加速了人工智能的创新研究，促使人工智能技术进一步走向实用化。1997年国际商业机器公司深蓝超级计算机战胜了国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫，是这一时期的标志性事件。

第6阶段为蓬勃发展期：2011年至今。大数据、云计算、互联网、物联网等信息技术的发展突飞猛进，科学与应用之间的距离不断缩小，诸如图像分类、语音识别、知识问答、人机对弈、无人驾驶等人工智能技术实现了从“不好用”到“可以用”的技术突破，迎来发展的小高潮。近几年，人工智能技术在电气领域得到广泛应用，并且保持着较快的发展势头。

二、人工智能在电气自动化中运行的优势

（一）数据分析准确

传统的电气自动化系统或者设备是无法对大数据进行有效的整合与处理的，但是大数据时代的人工智能技术的引入使这些问题得到解决，并优化了电气自动化系统数据的采集与处理流程，由于具备了这一功能，便可对电气设备的各种数据进行准确高效地采集，并且可及时处理与保存相关数据，分析每一个环节耗费的成本，直观地总结各个生产环节存在的问题和缺陷，不断优化与完善生产环节，提升生产效率同时达到节省生产成本的目的。

（二）5G下的人工智能技术崭露头角

区域5G网络建设覆盖正在加速，企业“5G工业互联网”应用也在起步，有望实现新一代信息技术与制造业深度融合，更好地支撑企业实施智能制造。电气行业正在结合物联网的应用，构建以信息系统高度融合为核心特征的智能生产系统，建立与生产线、产品、设备、工艺有关的数字化模型，以此优化生产工艺与生产流程。电气自动化企业也正在逐步完善智能制造相关的基础信息设施，推进人与人、人与设备、设备与设备之间的互联互通。

（三）效率高

人工智能控制可有效提高工作效率，通过鼠标、键盘来对电气设备进行自动化控制，大幅减轻操作人员的工作强度的同时，也使工作效率得到极大提高，保证生产目标顺利完成。主要途径是在电气设备系统中引入人工智能技术，通过计算机对系统的相关程序进行科学的设定和处理，有效地降低生产过程当中人力资源的消耗，提高企业的生产效率。

（四）故障发现及时

电气设备发生故障通常伴随有一定的征兆，不同的征兆所代表的设备故障也不相同。人工智能系统可以在设备发生故障之前及时监测到征兆并做出判断，准确定位电气设备故障，并进行定位隔离和修复，从而促使电气设备得以安全稳定运行。人工智能技术的模糊逻辑、神经网络、专家系统等智能技术在电氣设备故障诊断中的应用十分广泛，例如变压器这一重要设备，其正常运行直接影响整个电力系统，如果运用人工智能技术，不仅可以详细分析变压器油液中的气体，还能够通过数据分析，全面了解变压器故障类型和故障程度。

（五）设计思路简单

传统的电气控制器需要建立模型，控制器设计和制作参数设计难度较高，给设计人员造成很大工作量，设计人员需要考虑很多问题，包括电路的分配、干扰的排除等问题，设计过程烦琐。而人工智能技术的引入大大地简化了电气设备设计过程和设计思路，利用人工智能Al函数进行模拟，不需要将设计具体化，降低了设计难度，设计思路简单。

（六）操作简单易学

传统的人工控制器操作难度较大，工作量大且烦琐，需要花费大量的培训成本来学习和掌握使用方法，而人工智能控制技术的操作便捷，使技术人员在短时间内就可以完成大量的任务，大大提升了工作效率，为企业节约了人力成本。

三、电气自动化控制中人工智能技术运用存在的问题

（一）存在安全隐患

人工智能下的电气自动化控制系统，黑客入侵导致信息泄露、自身无法修复漏洞等矛盾非常突出，网络攻击变得越来越严重和复杂，直接影响数据和资源的安全。另一方面，如果AI落入恶人手中被设计执行毁灭性任务，这些武器很容易便可造成惨重损失。即使人工智能被开发成执行有益的任务，但它执行的过程可能是破坏性的，例如如果一辆智能车按你的要求将你以最快速度送到机场，它可能不顾一切地严格遵从你的指令，最终造成超速而发生交通事故。2015年，德国汽车制造商大众公司位于德国的一家工厂内，一个机器人杀死了外包员工。至今日本已有近20人死于机器人手下，致残的有8000多人。

（二）人工智能技术自身的局限性

在技术层面上，人工智能技术仍存在很大的局限，未真正实现人工智能的自我意识和超强学习能力，可能会出现人工智能技术操作失控情况，在操作方案实施过程中同样存有一定问题，若操作失误，必定会造成严重损失。另外，电气自动化对该技术的应用仍处于发展阶段，尤其是半导体和计算机技术的部分技术尚未成熟，人工智能技术还需要不断升级和完善。

（三）信息技术的储备不足

目前我国大多数制造业企业还处于机械化与电气化阶段，信息技术的储备不足，尤其缺乏自主可控的关键核心技术，仍面临关键装备与核心零部件受制于人的问题。智能化制造并非简单利用机器替代人工，而是涉及整个电气系统的协同。目前的不足主要是没有以人工智能为核心，涵盖设计、研发、生产、销售及服务等制造业各环节，也未能很好地将云计算、大数据、物联网、5G等新一代信息技术与电气技术相结合，也就无法实现智能制造业的融合发展与创新突破。

（四）人工智能应用方面的监管不到位

技术发展监管力度不足会导致产生技术泛滥，关于人工智能的法律监管还存在大量真空地带。作为一种新兴技术，因人工智能技术所产生的环境问题、伦理问题等，仍无法得到较好的处理。而真正发挥监管作用的仅仅是法律之外的部分柔性监管，如技术人员的素质、责任心或社会舆论等。这些监管不具备约束性，监管效果也较差。

（五）缺少技术人才

人工智能技术在电气自动化方面的应用仍处于实践阶段，对于高端技术性人才有较大的需求。既懂电气自动化控制，又熟悉人工智能技术的高端技术型人才非常欠缺，随着该技术的不断发展，对于该领域人才的专业性要求同样会持续提升。

四、人工智能应用于电气自动化控制的策略

（一）增强技术风险防控力度

从开发设计源头加大控制力度，在人工智能程序设计过程中，首先要解决的问题是如何选定价值标准，在实现技术过硬的同时，不破坏和威胁电气企业利益，另一方面，做好传统计算机监管程序的升级，即通过人工智能进行人工智能监管，实现监管人工智能。

（二）构建智能化、一体化电气工程平台

在电气工程及其自动化技术发展过程中，需要企业以电气工程及其自动化技术为核心来设计相应的智能化平台，使工厂在开展生产经营活动过程中的损耗及负荷得到有效降低。要结合流程的实际情况，根据生产计划和经营目标来对一体化系统进行设计，确保平台的智能化程度满足企业生产需求的同时，还要全面计算智能平台在应用过程中的费用消耗情况，降低智能平台在运营过程中的资源消耗，避免因生产细节缺陷而给资源带来不必要的损失。

（三）强化核心智能技术的研发

要强化核心智能技术的研发，大力研发智能制造软件、硬件系统以及相应的集成产品。在针对智能制造产业的关键性技术攻关方面，尤其要注重智能机器人技术的研发，加快研发一批具有自主知识产权的智能装备新产品，不断提高电气生产智能化及自动化程度，制订智能行业的技术标准，提高对行业发展的控制力。

（四）提高产品设计能力

电气自动控制属于复杂程度较高的工艺，在设计的过程中设计人员必须具备较强的基础知识和丰富的项目经验，充分保障自动化系统运行的稳定性。人工电子产品的生产环节越来越多地被人工智能技术替代，极大地提高了电子产品的设计和生产质量。将人工智能技术应用于电气自动化控制过程，需要结合控制系统的特点和产品的属性，也能反过来对人工智能技术进行不断优化，促使该技术在电气自动化系统控制过程中更加具备适用性和实用性。

（五）提升电气诊断的准确性

一些重要的设备如发电机、电动机故障在电气工程中较为常见，这些设备一旦出现故障，就会直接影响整个生产流程，因此有必要对它们加强工程诊断工作。传统的诊断方法都是通过采集、分析变压器油产生的气体判断系统是否存在故障，引发故障的原因复杂多变，因此故障诊断的综合效率较低;而人工智能技术与神经网络模糊理论的结合应用，能大大提升电气故障的诊断效率和准确性，避免生产厂家出现严重的经济损失，在提高生产力的同时也降低了设备故障损耗

（六）扩展人工智能技术应用领域

为了扩大人工智能技术在电气自动化领域的应用范围，要注重构建和完善的人工智能技术的应用管理机制。人工智能技术应用在电力系统控制中，能提升电力系统的可靠性。此外，人工智能技术也广泛地应用于数据的存储与分析过程，能为设备控制积累必要的经验：人工智能技术也可应用于PLC技术，用于提升系统运行的稳定性。

（七）加大人才培养力度

我国高校人工智能培育起步较晚，但近年来我国在人工智能学科方面多层次地促进人工智能人才培养体系的构建。2018年，教育部发布的《高等学校人工智能创新行动计划》提出，到2020年建立50家人工智能学院、研究院或交叉研究中心。各电气行业部门要抓住这个历史机遇，培训、引进这些人才，构建基础理论人才与“人工智能+X”复合型人才体系，着力提升人工智能领域培养水平，解决好人才短缺问题。

通过对以上分析得知，人工智能已被充分运用到人们的现实生活与生产环节中，对于电气工程而言，人工智能技术的出现和发展，对于电气自动化领域的发展推动显著，指明了电气工程自动化技术发展的方向，能够帮助实现工业生产效率的大幅度提升，以及更好地为人类生活提供帮助。但是，人工智能技术仍处于发展的初步阶段，在电气自动化实踐应用领域必然存在一定的问题，只有脚踏实地、攻克难关，才能使电气行业的智能化发展更上一层楼。

参考文献：

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[2]刘玉博，人工智能技术在电气自动化控制中的作用探究[J].中国管理信息化，2020（10）：95-96.

[3]王聪慧，候伟.电气自动化控制中人工智能技术应用探究[J].湖北农机化，2020（7）：71.

作者简介：潘一骋，就读于西华大学的电气与电子信息学院，2017级信息工程专业，大学期间先后完成了SYB项目运营策划，单片机综合应用设计，智能化电子系统设计，电子琴电子技术设计等实践项目。