序言：寫作是分享個(gè)人見(jiàn)解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了1篇的電氣自動(dòng)化中人工智能技術(shù)的應(yīng)用樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。

近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息學(xué)、仿生學(xué)、神經(jīng)心理學(xué)等學(xué)科和云計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)+、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的迅猛進(jìn)步，人工智能技術(shù)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。由于人工智能技術(shù)是模仿人類及自然界其他生物的感知、學(xué)習(xí)、推理等行為而發(fā)展來(lái)的，從而相較于其他傳統(tǒng)技術(shù)具有更強(qiáng)的適應(yīng)性和容錯(cuò)性，并已逐步應(yīng)用至智能控制、圖像處理、信號(hào)分析等領(lǐng)域。電氣自動(dòng)化技術(shù)作為工業(yè)的重要技術(shù)之一，在提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本中起到了十分積極地作用。但隨著電氣系統(tǒng)的復(fù)雜性和連續(xù)性程度的增強(qiáng)，傳統(tǒng)的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)、控制和監(jiān)測(cè)等方法面臨全新的挑戰(zhàn)。而人工智能技術(shù)為電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的革新提供了新的思路，并已經(jīng)逐步應(yīng)用到了電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中。從而本文對(duì)人工智能在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用前景進(jìn)行了分析，以期為加速電氣自動(dòng)化的發(fā)展和工業(yè)自動(dòng)化、智能化的進(jìn)程提供一定的參考。

1人工智能技術(shù)

1.1人工智能技術(shù)概述

1956年McCartney等在Dartmouth大學(xué)召開(kāi)的學(xué)術(shù)會(huì)議中首次提出了人工智能技術(shù)，其最大的特點(diǎn)是可以模仿人類的思考和自然界中一些生物的感知、學(xué)習(xí)和推理過(guò)程，對(duì)收集得到的信息進(jìn)行分析處理，以達(dá)到指導(dǎo)設(shè)計(jì)、控制設(shè)備運(yùn)行和信息提取等目的。人工智能技術(shù)可分為兩類：具備能夠依據(jù)外界刺激進(jìn)行思考、學(xué)習(xí)等的強(qiáng)人工智能技術(shù)和應(yīng)用至工程實(shí)際中解決工程問(wèn)題的弱人工智能技術(shù)。由于本文著重于研究該技術(shù)在工程實(shí)際中的應(yīng)用及前景，故本文的研究范圍僅限于弱人工智能技術(shù)。

1.2人工智能技術(shù)的研究

方向人工智能技術(shù)屬于多學(xué)科交叉的綜合性技術(shù)，從而其研究范疇較為廣泛，但目前較為活躍且具代表性的研究方向有機(jī)器學(xué)習(xí)、模糊邏輯、專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。機(jī)器學(xué)習(xí)屬于人工智能技術(shù)中的核心部分，其運(yùn)用計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)已有數(shù)據(jù)并掌握其中包含的內(nèi)在規(guī)律以獲取知識(shí)，達(dá)到提高計(jì)算機(jī)智能性的目的。模糊邏輯通過(guò)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)的方式得到了隸屬函數(shù)及隸屬度，實(shí)現(xiàn)了邏輯中非0即1到0~1的轉(zhuǎn)換，從而使得計(jì)算機(jī)的處理過(guò)程更貼近于工程實(shí)際。而專家系統(tǒng)通過(guò)建立的知識(shí)庫(kù)可以達(dá)到提高系統(tǒng)知識(shí)水平和推理水平的目的，用以解決該領(lǐng)域內(nèi)的高難度問(wèn)題。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由大量的節(jié)點(diǎn)即神經(jīng)元構(gòu)成，不同節(jié)點(diǎn)間信號(hào)傳遞時(shí)被賦予一定的加權(quán)值，最終實(shí)現(xiàn)信號(hào)分析處理、信息儲(chǔ)存的功能。人工智能技術(shù)在促進(jìn)學(xué)科間交叉發(fā)展的同時(shí)，也提高了設(shè)備智能化水平，為企業(yè)創(chuàng)造了客觀的經(jīng)濟(jì)效益。例如：模糊控制和專家系統(tǒng)不僅使得專家的經(jīng)驗(yàn)得以總結(jié)，將經(jīng)驗(yàn)直接轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，而且由于知識(shí)在計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)、擴(kuò)充和修改，使得知識(shí)更加易于傳播。

2電氣自動(dòng)化技術(shù)

2.1電氣自動(dòng)化技術(shù)概述

電氣自動(dòng)化技術(shù)是一種綜合了控制學(xué)、信息學(xué)等學(xué)科的綜合性技術(shù)。近年來(lái)，電氣控制技術(shù)在鋼鐵冶金、火力發(fā)電、建筑等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，在極大地提高生產(chǎn)效率和改善勞動(dòng)條件的同時(shí)，也使得各系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性大大增強(qiáng)。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)可分為收集能夠反映設(shè)備狀態(tài)的信息采集部分、對(duì)信息進(jìn)行分析處理的控制部分和將處理結(jié)果反映到實(shí)際動(dòng)作的執(zhí)行部分。顯而易見(jiàn)，信息分析處理及動(dòng)作執(zhí)行部分是電氣自動(dòng)化的關(guān)鍵部分，而動(dòng)作執(zhí)行部分是控制部分信息處理結(jié)果的執(zhí)行者，從而信息處理部分屬于核心部分。

2.2電氣自動(dòng)化技術(shù)的特性

電氣自動(dòng)化技術(shù)涉及的范圍較為廣泛，既包含傳統(tǒng)的電機(jī)、電器領(lǐng)域，又包含信息處理、網(wǎng)絡(luò)傳輸和電子技術(shù)等。從而一方面電氣自動(dòng)化技術(shù)具有強(qiáng)—弱電結(jié)合、機(jī)械—電氣結(jié)合、軟—硬件結(jié)合的特性。另一方面由于電氣自動(dòng)化技術(shù)涉及不同行業(yè)、不同控制對(duì)象、不同應(yīng)用工況等，電氣自動(dòng)化的技術(shù)實(shí)施方案存在很大的差異，需要根據(jù)不同的需求進(jìn)行對(duì)應(yīng)的個(gè)性化設(shè)計(jì)，一定程度上阻礙了電氣自動(dòng)化技術(shù)的普及。

2.3電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

電氣自動(dòng)化技術(shù)目前已經(jīng)成功應(yīng)用至火力發(fā)電廠的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，煤礦煤炭的挖掘、運(yùn)輸和安全監(jiān)控，機(jī)加工中設(shè)備的自動(dòng)化控制等領(lǐng)域。這主要得益于現(xiàn)場(chǎng)總線和分布式控制策略，現(xiàn)場(chǎng)總線解決了不同層級(jí)用電器和控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問(wèn)題，分布式控制策略使得各單元與管理模塊間的邏輯關(guān)系更加明晰的同時(shí)，也提高了系統(tǒng)的可靠性與控制效率。隨著信息儲(chǔ)存、處理和傳輸技術(shù)的迅速發(fā)展，大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)+、人工智能等技術(shù)也逐漸滲透至電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中。新興技術(shù)不僅變革了數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)方法，更使得數(shù)據(jù)的處理分析過(guò)程更加智能化，這便為末端執(zhí)行部分的準(zhǔn)確動(dòng)作提供了可靠保障。

3應(yīng)用前景分析

人工智能技術(shù)通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)、模糊邏輯、專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等使得控制策略、分析方法更加精確、貼合實(shí)際的同時(shí)，也使得系統(tǒng)具備了自我學(xué)習(xí)、推理的能力。而電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的核心技術(shù)是對(duì)信息進(jìn)行分析處理的控制單元，故可以運(yùn)用人工智能技術(shù)進(jìn)一步對(duì)控制單元進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。下文將從電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、控制策略、輔助操作和狀態(tài)監(jiān)測(cè)四個(gè)方面分別論述人工智能技術(shù)在該系統(tǒng)中的應(yīng)用前景。

3.1輔助設(shè)計(jì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)

電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)涉及學(xué)科較多，從而需要很寬的知識(shí)面，而目前電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要依賴于工程師。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平直接影響著系統(tǒng)的功能及性能，工程師作為電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者，其知識(shí)水平和經(jīng)驗(yàn)對(duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的優(yōu)劣起著決定性作用。另一方面，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程較為復(fù)雜，從市場(chǎng)調(diào)查、需求分析再到設(shè)計(jì)方案的制定，最后到產(chǎn)品的定型需要很長(zhǎng)的周期。而一旦其中某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，則需要重新進(jìn)行設(shè)計(jì)，這不僅加長(zhǎng)了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，而且造成了資源的浪費(fèi)，提高了研發(fā)成本。在電氣自動(dòng)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)之初就引入人工智能技術(shù)，通過(guò)專家系統(tǒng)和模糊邏輯中總結(jié)的專家經(jīng)驗(yàn)，一方面，為設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)方案的選擇和已知方案的優(yōu)化提供一定的參考，從設(shè)計(jì)的源頭提高設(shè)計(jì)水平。另一方面，在整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期內(nèi)隨時(shí)運(yùn)用專家系統(tǒng)、模糊邏輯進(jìn)行驗(yàn)證，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，避免因返工帶來(lái)的損失。在電氣自動(dòng)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)中引入人工智能技術(shù)之后，可使得產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)成本和周期、設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低，對(duì)于企業(yè)而言也增強(qiáng)了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力水平，為占得市場(chǎng)先機(jī)提供了可靠保障。

3.2助力電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的控制

傳統(tǒng)的控制策略相較于人工智能具有容錯(cuò)性低、不具學(xué)習(xí)能力、普適性低等缺陷，從而在控制執(zhí)行終端動(dòng)作的準(zhǔn)確度等方面存在一定的缺陷。在電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中引入人工智能技術(shù)之后，可以運(yùn)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊決策等實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)動(dòng)作的精確控制，進(jìn)而提高系統(tǒng)的自動(dòng)化和智能化水平。例如：傳統(tǒng)的控制策略一般而言對(duì)于大部分的開(kāi)關(guān)量?jī)H存在0和1兩種描述，而在實(shí)際控制過(guò)程中，往往會(huì)出現(xiàn)非0也非1的情況，從而導(dǎo)致不能實(shí)現(xiàn)控制的精細(xì)化和準(zhǔn)確化。但在引入模糊決策之后，通過(guò)隸屬度和隸屬度函數(shù)可以準(zhǔn)確刻畫0~1之間的狀態(tài)，從而整體提升控制系統(tǒng)的性能。

3.3輔助現(xiàn)場(chǎng)操作人員精準(zhǔn)操作和簡(jiǎn)化操作流程

電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中一般涉及的設(shè)備較多，從而使得操作人員的操作復(fù)雜性大大增強(qiáng)。同時(shí)，隨著操作流程復(fù)雜程度的增加，操作人員在具體操作過(guò)程中易于出現(xiàn)誤操作或錯(cuò)誤操作。將人工智能技術(shù)引入至實(shí)際操作中可以從以下兩方面入手，一方面可以運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)等技術(shù)分析實(shí)際情況，給現(xiàn)場(chǎng)操作人員的操作提供一定的指引，對(duì)關(guān)鍵操作建立“軟件+人工”雙重確認(rèn)機(jī)制。另一方面，對(duì)于相關(guān)性很強(qiáng)或者通過(guò)分析之后存在明顯邏輯關(guān)系的操作，可以運(yùn)用人工智能技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)化，對(duì)于關(guān)聯(lián)的操作可以封裝在控制系統(tǒng)內(nèi)部，以簡(jiǎn)化操作人員的操作。

3.4電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)管理

電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)正常與否會(huì)直接影響設(shè)備的運(yùn)行，假若在電機(jī)等電氣設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取合理的處置手段，則會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)失常，達(dá)不到使用要求。不同于機(jī)械故障，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，基本不會(huì)出現(xiàn)明顯的振動(dòng)、噪聲，從而其故障具有很強(qiáng)的隱蔽性、不確定性和非線性，運(yùn)用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析技術(shù)不易于檢測(cè)故障。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中引入以人工智能為核心的狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)之后，可以運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、機(jī)器學(xué)習(xí)、模糊邏輯、專家系統(tǒng)等為數(shù)據(jù)分析方法，深入挖掘所采集得到能夠反映電氣自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)背后的信息。達(dá)到優(yōu)化傳統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法的目的，并對(duì)其形成有力的補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)精確監(jiān)測(cè)、準(zhǔn)確診斷的目的，最終為提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性提供有力保障。

4結(jié)論

電氣自動(dòng)化涉及人們生產(chǎn)活動(dòng)的多個(gè)方面，人工智能技術(shù)為其進(jìn)一步的優(yōu)化和改善提供了新的機(jī)遇。本文在著重分析了人工智能技術(shù)的熱點(diǎn)研究方向和電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，從電氣自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的確立和控制策略的優(yōu)化、輔助操作人員的操作和系統(tǒng)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)四個(gè)角度出發(fā)，概述了人工智能在該系統(tǒng)中的應(yīng)用前景和方向。為進(jìn)一步促進(jìn)人工智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用提供一定參考的同時(shí)，也為未來(lái)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的改進(jìn)和優(yōu)化提供了一些思路。