國(guó)網(wǎng)建始縣供電公司 陳久慧 謝文
隨著時(shí)代的發(fā)展和進(jìn)步,我們國(guó)家的科技水平日益提高,在一些技術(shù)的研究開發(fā)中,正逐漸向自動(dòng)化和智能化發(fā)展。將人工智能技術(shù)引入到電氣自動(dòng)化控制中,實(shí)現(xiàn)人工智能技術(shù)和電氣自動(dòng)化控制有機(jī)地結(jié)合起來正是大勢(shì)所趨。運(yùn)用人工智能技術(shù),可以大幅度地減少電氣技術(shù)的使用費(fèi)用,提高電氣技術(shù)的運(yùn)行效率,保證電氣技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的安全性,減少事故的發(fā)生。因此,持續(xù)加大人工智能技術(shù)對(duì)電氣自動(dòng)化控制中的研究和應(yīng)用是非常有實(shí)際意義的。
人工智能技術(shù),也就是所謂的AI 技術(shù)。人工智能技術(shù)是以信息技術(shù)為基礎(chǔ),通過圖像識(shí)別、語言識(shí)別和計(jì)算機(jī)等技術(shù)來實(shí)現(xiàn)智能化應(yīng)用。目前,我國(guó)非常重視人工智能技術(shù)的發(fā)展,并將其應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。在電氣自動(dòng)化的進(jìn)程中,也逐漸采用了人工智能技術(shù),比如,在自動(dòng)化儀器和信息處理領(lǐng)域,都是由人工智能來完成的。在電氣自動(dòng)化方面,利用人工智能技術(shù)可以極大地彌補(bǔ)傳統(tǒng)的人工方面的不足[1]。具體來看,將人工智能技術(shù)應(yīng)用于電力自動(dòng)化領(lǐng)域,可以極大地節(jié)約人力,降低不必要的人力和物力,簡(jiǎn)單來說就是引入了人工智能技術(shù)以后,就可以利用人工智能來收集、分析、處理數(shù)據(jù),這就大大減少了人力資源的消耗。同時(shí),由于采用人工操作,很可能會(huì)因?yàn)椴僮鞑划?dāng)而造成故障,所以,在人工智能的應(yīng)用中,電氣設(shè)備可以利用計(jì)算機(jī)技術(shù),對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控,從而有效地避免了人為的失誤,所以,只要保證電氣設(shè)備和人工智能技術(shù)的硬件配置,就可以保證電氣自能化運(yùn)行的準(zhǔn)確性。另外,將人工智能技術(shù)運(yùn)用到電氣控制系統(tǒng)中,可以保證電氣設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化和性能,通過人工智能技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)電氣系統(tǒng)的自動(dòng)控制,從而提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率,同時(shí)也可以通過信息化的設(shè)備來控制系統(tǒng)的運(yùn)行,而不是簡(jiǎn)單的重復(fù)生產(chǎn)。這樣就可以在很大程度上保證產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化和一致性,從而保證了產(chǎn)品在生產(chǎn)中的質(zhì)量。
人工智能技術(shù)的發(fā)展離不開信息技術(shù)的發(fā)展,正是信息技術(shù)的發(fā)展為人工智能發(fā)展提供了有力保證。目前,人工智能技術(shù)正在朝著更加完善和穩(wěn)定的方向發(fā)展。經(jīng)過幾年的發(fā)展,信息技術(shù)發(fā)展日趨成熟和穩(wěn)定,為人工智能技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。所以,以信息技術(shù)為基礎(chǔ)的人工智能技術(shù),也可以保證系統(tǒng)的正常工作,并且具有很高的穩(wěn)定性。在電氣自動(dòng)化作業(yè)中,利用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)設(shè)備的信息化管理,并對(duì)其進(jìn)行了周期性的維護(hù),從而保證了生產(chǎn)的平穩(wěn)運(yùn)行。一般而言,人工智能技術(shù)只要設(shè)置特定的參數(shù),就可以完成一系列復(fù)雜的工作,比如對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修,對(duì)故障進(jìn)行人性化的匯報(bào),這樣既可以節(jié)約大量的人力和資源,又可以保證維修的精確度和穩(wěn)定性[2]。而且,將人工智能技術(shù)運(yùn)用到電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中,可以對(duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行及時(shí)、準(zhǔn)確的檢測(cè)和維修,保證了電氣自動(dòng)化設(shè)備在長(zhǎng)時(shí)間的使用中的安全性。
相對(duì)于傳統(tǒng)的人工作業(yè)方式,由于采用了人工智能技術(shù),使得電氣化的運(yùn)行變得更為方便。在傳統(tǒng)的方式下,要耗費(fèi)大量的人力、物力、財(cái)力,并且在運(yùn)行的時(shí)候,會(huì)有一些人為的原因造成系統(tǒng)的故障,所以在人工智能的運(yùn)用下,這些問題都可以得到很好地解決。通過將人工智能技術(shù)和電氣化技術(shù)相結(jié)合,極大地改善了電子控制技術(shù)的使用,實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、智能化的數(shù)據(jù)處理和設(shè)備的操作。在電子系統(tǒng)中引入智能化元素,使得電子系統(tǒng)和電子設(shè)備操作更加靈敏和智能化。因此,相對(duì)于傳統(tǒng)的控制方式,引入人工智能機(jī)術(shù)在電氣自動(dòng)化設(shè)備上的應(yīng)用將更加方便,是對(duì)電氣自動(dòng)化技術(shù)的一種改進(jìn)和完善,推動(dòng)了電氣化的發(fā)展。
人工智能技術(shù)是一種以多項(xiàng)技術(shù)相結(jié)合而成的技術(shù),它是以計(jì)算機(jī)技術(shù)和智能化技術(shù)為核心,通過對(duì)人的行為進(jìn)行特定的仿真,從而實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)領(lǐng)域在人工智能技術(shù)的應(yīng)用。將智能技術(shù)和電氣系統(tǒng)結(jié)合起來,就等于為電氣系統(tǒng)的運(yùn)行提供了更加精確、穩(wěn)定、先進(jìn)的安全保障。人工智能技術(shù)能夠在最大限度地減少損失的前提下,根據(jù)設(shè)備的實(shí)際使用狀況,對(duì)設(shè)備進(jìn)行合理的響應(yīng),從而保證設(shè)備的安全。同時(shí),利用人工智能技術(shù)可以大大節(jié)約人力、物力,為相關(guān)企業(yè)節(jié)約大量的資金,提高生產(chǎn)效率,節(jié)約能源,降低生產(chǎn)成本,具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。
電氣設(shè)備在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中占有舉足輕重的地位,其運(yùn)行狀況直接影響到其控制能力的上限和下限。為了間接地提高電氣系統(tǒng)的工作效率和電氣系統(tǒng)的控制效果,需要將人工智能技術(shù)運(yùn)用到電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案中,使其具備一定的智能判斷和環(huán)境感知能力,從而在不需要人為干預(yù)的情況下,實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的正常工作。比如,在電氣裝置上安裝一個(gè)微控制器和一個(gè)執(zhí)行元件,在監(jiān)控到該裝置的異常情況時(shí),控制器就可以判定該裝置的行為狀態(tài),并對(duì)該執(zhí)行元件發(fā)出暫時(shí)斷路、充電和放容等控制命令[3]。
將人工智能運(yùn)用在電氣系統(tǒng)的操作過程中,通過傳感器等終端感知裝置,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的溫度、電流、電壓等進(jìn)行連續(xù)的采集,并向系統(tǒng)的后臺(tái)發(fā)送數(shù)據(jù)。然后,經(jīng)過預(yù)處理,將監(jiān)控信號(hào)轉(zhuǎn)化為可辨識(shí)的數(shù)據(jù),將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)與測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,當(dāng)兩者的誤差超過一定范圍,或者操作參數(shù)出現(xiàn)異常變化,則表示電氣系統(tǒng)的實(shí)際工作狀況與實(shí)際情況不符,系統(tǒng)會(huì)發(fā)出相應(yīng)的故障預(yù)警,以便于工作人員迅速發(fā)現(xiàn)問題,并采取相應(yīng)的處理措施,避免由于故障未及時(shí)處理導(dǎo)致電氣設(shè)備燒損等嚴(yán)重?fù)p失。在故障預(yù)警方面,與自動(dòng)控制技術(shù)相比,人工智能技術(shù)具有更大的優(yōu)越性,除了通過對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)控和整定值的比較,還可以通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行有邏輯地分析采集到的數(shù)據(jù),從而了解設(shè)備的工作狀態(tài),判斷設(shè)備的故障征兆,并在識(shí)別到故障征兆后就報(bào)警,無需等到出現(xiàn)實(shí)質(zhì)性故障問題后再發(fā)送自動(dòng)報(bào)警信號(hào)。
首先,在故障診斷方案中,通過設(shè)置PLC 控制器等設(shè)備,在電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)中設(shè)置幾個(gè)自檢信號(hào),利用智能芯片,對(duì)高壓變壓器、電機(jī)等電氣設(shè)備進(jìn)行圖像處理、電路診斷、頻率參數(shù)分析等常規(guī)手段,對(duì)變壓器、電機(jī)等電氣設(shè)備進(jìn)行故障診斷,一旦發(fā)現(xiàn)故障,或者故障曲線與故障特征的相似性達(dá)到一定程度,就會(huì)對(duì)故障進(jìn)行預(yù)警和診斷。而故障診斷的基本原理就是通過對(duì)設(shè)備數(shù)據(jù)的不斷收集、分析、補(bǔ)全、標(biāo)注等數(shù)據(jù)的處理,然后利用人工智能技術(shù)對(duì)設(shè)備的關(guān)鍵特征進(jìn)行建模,從而對(duì)設(shè)備的剩余壽命進(jìn)行預(yù)測(cè),并進(jìn)行故障判定。其次,在故障診斷方案中,以專家智囊團(tuán)為基礎(chǔ),通過分析故障設(shè)備的運(yùn)行參數(shù),提取出具有高相似性的故障實(shí)例,并將故障的設(shè)備參數(shù)與同類案例中的電流、電壓等參數(shù)進(jìn)行比較,從而確定故障類型、原因及故障發(fā)生的原因,并通過智能算法,自動(dòng)產(chǎn)生故障診斷報(bào)告、應(yīng)急處理方案和維修方案。此外,員工還可以利用系統(tǒng)的追溯分析工具,從系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取故障發(fā)生前后的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù),了解設(shè)備的故障發(fā)展?fàn)顩r,并通過追溯分析結(jié)果與故障診斷結(jié)果的一致性,為故障診斷的準(zhǔn)確性提供了雙重保障。
在電氣設(shè)備控制過程中,人工智能技術(shù)將采取閉環(huán)邏輯控制方式,把受控對(duì)象的狀態(tài)信息反饋到輸入端,對(duì)比輸入值和反饋信息,根據(jù)二者偏差情況來下達(dá)相應(yīng)糾偏指令,直至系統(tǒng)輸出情況達(dá)到預(yù)期要求為止。如此,在無人工干預(yù)前提下,系統(tǒng)可以自動(dòng)糾偏受外部環(huán)境、設(shè)備老化、設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行等因素影響而偏離的運(yùn)行參數(shù),避免參數(shù)誤差持續(xù)積累而引發(fā)設(shè)備故障等一系列連鎖問題。如此,工作人員僅需提前編寫控制程序、設(shè)定各項(xiàng)參數(shù)整定值與劃定偏差范圍、不定期檢查系統(tǒng)運(yùn)行狀況和著手解決設(shè)備故障等突發(fā)問題,即可保持電氣設(shè)備乃至電氣工程的良好運(yùn)行工況,無需全程參與到電氣控制過程當(dāng)中,這有利于簡(jiǎn)化控制流程與減輕工作負(fù)擔(dān)。此外,考慮到現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境與設(shè)備狀態(tài)并非一成不變,由電氣控制系統(tǒng)定期對(duì)既定整定值的合理性進(jìn)行分析,綜合分析現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件、控制要求、電氣設(shè)備運(yùn)行狀況等因素,重新計(jì)算電壓、電流、電機(jī)轉(zhuǎn)速等電氣參數(shù)的最佳整定值,從而解決因現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境等要素發(fā)生變化后固有整定值缺乏實(shí)際參考價(jià)值的問題。
在早期的電氣工程中,建立的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)對(duì)故障的處理能力十分有限,往往都是在發(fā)生故障后,才會(huì)采取自動(dòng)報(bào)警、故障診斷、切斷故障部分與正常部分的聯(lián)系,但是長(zhǎng)此以往,會(huì)對(duì)企業(yè)產(chǎn)生重大的經(jīng)濟(jì)損失。為此,必須將人工智能技術(shù)運(yùn)用于狀態(tài)監(jiān)控場(chǎng)景,通過對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況,進(jìn)行及時(shí)采集,并根據(jù)歷史運(yùn)行情況進(jìn)行預(yù)測(cè),判斷設(shè)備超載、欠壓、過流等故障的發(fā)生概率,當(dāng)故障發(fā)生率達(dá)到一定程度后,及時(shí)調(diào)整設(shè)備運(yùn)行參數(shù),停機(jī)檢修等措施,將設(shè)備的故障隱患消除于無形,從而防止設(shè)備故障,造成實(shí)質(zhì)性損失。
當(dāng)前在電氣自動(dòng)化控制中提出了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的新方法,即基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法來實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境變量和技術(shù)參數(shù)的控制。但是,在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中運(yùn)用人工智能技術(shù)進(jìn)行管理和技術(shù)優(yōu)化,可以解決一些具體問題,但是從技術(shù)尚未完全成熟和長(zhǎng)期的發(fā)展趨勢(shì)來看,必須根據(jù)其發(fā)展的核心特征和發(fā)展趨勢(shì),對(duì)其進(jìn)行成本控制。所以,將人工智能技術(shù)推廣到電氣自動(dòng)化領(lǐng)域,就必須在技術(shù)成本控制方面進(jìn)行優(yōu)化,加大技術(shù)內(nèi)容的深度開發(fā),以及技術(shù)創(chuàng)新和集成力度,以此降低技術(shù)應(yīng)用成本。
對(duì)設(shè)備的軟硬件系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,是將人工智能技術(shù)應(yīng)用于電氣自動(dòng)化的前提,不同性能的電氣自動(dòng)化裝置,其控制邏輯和軟件編程都有差異。根據(jù)不同的電氣自動(dòng)化裝置,如何進(jìn)行軟硬件的優(yōu)化,是實(shí)現(xiàn)智能化技術(shù)應(yīng)用的最大優(yōu)勢(shì)。但在目前的電氣自動(dòng)化領(lǐng)域,由于采用了人工智能技術(shù),存在著技術(shù)分化、技術(shù)整合困難等問題。一些尖端科技的應(yīng)用,使其能夠比較完整地將人工智能技術(shù)應(yīng)用到電力自動(dòng)化裝置中,但由于其使用門檻較高,無法滿足中小型電氣自動(dòng)化裝置的需要。一些比較成熟的人工智能技術(shù)的優(yōu)化,由于技術(shù)滯后,不能充分利用其核心優(yōu)勢(shì)。
將人工智能技術(shù)用于電氣自動(dòng)化設(shè)備的技術(shù)調(diào)試是非常重要的,它有助于提高故障診斷的效率和強(qiáng)化數(shù)據(jù)參數(shù)的管理。比如,在變頻恒壓水箱中,要解決變頻恒壓水箱在各種工況下的排水量控制、壓力控制、數(shù)據(jù)分析和故障排除等問題。通過人工智能技術(shù),可以提高變頻恒壓水箱的穩(wěn)定性,防止變頻恒壓水箱出現(xiàn)過負(fù)荷和頻率變化,增強(qiáng)變頻恒壓水箱對(duì)數(shù)據(jù)的控制和分析能力,解決一些結(jié)構(gòu)性技術(shù)問題對(duì)電氣自動(dòng)化設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的影響[4]。
在電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)中,往往存在著極其繁瑣的工序。比如:相關(guān)電路、磁場(chǎng)等領(lǐng)域的設(shè)計(jì),需要有大量的理論知識(shí)和豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),將以前的設(shè)備用試驗(yàn)方法完成。在信息技術(shù)發(fā)展過程中,若將電子產(chǎn)品的手工采集逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槿斯ぶ悄苄问剑梢源蟠罂s短產(chǎn)品的研發(fā)周期,藉由電腦CAD 技術(shù),可以有效地提高設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)品質(zhì)與效能。電氣設(shè)備在人工智能中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面:(1)遺傳算法;(2)系統(tǒng)算法。與傳統(tǒng)的遺傳算法相比,由于其本身具有的優(yōu)勢(shì),使得其計(jì)算精度得到了極大地提升,因此被廣泛地應(yīng)用于電氣系統(tǒng)中。
當(dāng)電氣系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),系統(tǒng)算法可以通過捕獲數(shù)據(jù),并與系統(tǒng)算法相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣產(chǎn)品的有效分離。
電氣設(shè)備的運(yùn)行一般要求各個(gè)部件協(xié)同工作,因?yàn)槟承┎考绨l(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)等會(huì)出現(xiàn)故障,從而導(dǎo)致整個(gè)電氣系統(tǒng)的運(yùn)行中斷。因此,為了確保項(xiàng)目的順利進(jìn)行,必須在設(shè)備的操作中持續(xù)加大對(duì)項(xiàng)目的檢查。然而,常規(guī)的故障診斷方法往往無法及時(shí)地找到故障的根源,從而造成資源的浪費(fèi)。因?yàn)樵S多電氣故障都是突發(fā)事件,為了對(duì)故障進(jìn)行有效的預(yù)報(bào),可以在電器上增設(shè)一個(gè)故障警報(bào),當(dāng)計(jì)算機(jī)的控制系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)設(shè)備有問題時(shí),會(huì)將工作狀況發(fā)送給控制中心,從而使整個(gè)操作過程結(jié)束,從而減少產(chǎn)品的損失率。利用人工智能控制系統(tǒng),能夠在設(shè)備出現(xiàn)故障之前,對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)的預(yù)報(bào),并將網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)控制與人工智能技術(shù)相結(jié)合,在極其復(fù)雜的操作環(huán)境中,快速地發(fā)現(xiàn)故障的根源,極大地提高了設(shè)備的診斷效率,降低了企業(yè)的各種損失。
人工智能控制在電氣生產(chǎn)的全過程中起著舉足輕重的作用,它能保證電氣系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。然而,在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中,由于其控制程序嚴(yán)格,且對(duì)設(shè)備的控制過程十分復(fù)雜,故可充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的運(yùn)算功能,從而提高電氣控制的精確性。工作人員可以利用人工智能技術(shù)的自動(dòng)計(jì)算、預(yù)測(cè)結(jié)果、精確控制等運(yùn)算特性,通過一個(gè)簡(jiǎn)單的控制界面,完成對(duì)系統(tǒng)的遙控,并自動(dòng)存儲(chǔ)有關(guān)的數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果,并通過圖形的方式顯示出來,方便操作人員日后的控制。
電氣系統(tǒng)的控制方法主要有專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)兩種。專家系統(tǒng)的相關(guān)應(yīng)用軟件比較復(fù)雜,針對(duì)電氣系統(tǒng)在運(yùn)行過程中遇到的問題,進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真,并對(duì)其進(jìn)行情景判定,再結(jié)合實(shí)際情況,認(rèn)真研究電氣系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和領(lǐng)域,適時(shí)地更新數(shù)據(jù)庫(kù),使之適應(yīng)人類的需求。與傳統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相比,這種算法更具靈活性,它采用了特殊的存儲(chǔ)模式來處理大量的電氣系統(tǒng)數(shù)據(jù),并利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的分類特性對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類,以輸入和輸出的形式顯示系統(tǒng)數(shù)據(jù)。所以,在電氣系統(tǒng)中運(yùn)用人工智能技術(shù),可以建立一個(gè)電氣產(chǎn)品的預(yù)測(cè)模型,在短時(shí)間內(nèi),可以對(duì)有關(guān)的產(chǎn)品進(jìn)行預(yù)測(cè),并給出相應(yīng)的預(yù)報(bào),為技術(shù)人員提供綜合的數(shù)據(jù)分析,提高電器的使用效率。
總之,人工智能技術(shù)是對(duì)電氣自動(dòng)化的一種擴(kuò)展,在電子信息技術(shù)飛速發(fā)展的今天,它作為先進(jìn)技術(shù)的典型。在人工智能的支持下,將人工智能技術(shù)運(yùn)用到電氣自動(dòng)化的控制中,實(shí)現(xiàn)了對(duì)電氣自動(dòng)化的管理,這將大大促進(jìn)電力系統(tǒng)的智能化,從而大大地提高了電氣自動(dòng)化的質(zhì)量和效率,降低了企業(yè)不必要的投資,使得整個(gè)電力系統(tǒng)的生產(chǎn)效率得到了極大地提升。
數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用2023年4期