智能化在電氣自動化控制中應用

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摘要：智能技術發展為電氣自動化領域帶來了新機遇，優化了電氣工作效率與技術水平。筆者以智能技術概述為切入點，分析了電氣自動化控制中應用智能技術，能夠達到優化資源配置、提高產品質量、優化產業效能的效果，在此基礎上，結合智能技術神經網絡、專家控制系統、模糊控制等方式，提出應用方法及優化措施，為相關工作者提供參考。

關鍵詞：電氣自動化；智能技術；控制應用

社會進步需要科技支撐，智能技術的出現，模仿人類思維，不同于傳統科學技術，可實現行為活動智能化。特別是社會對生產效率提出高要求，亟須升級傳統電氣自動化技術，通過智能技術完成復雜信息的編程控制，不僅可節省物力、人力的投入，減少運營成本，還能提高電氣自動化工作效率，保證控制的合理性與精確性，進而推動產業結構升級。

1智能技術概述

智能技術是指轉化操控信息指令為計算機指令，驅動系統智能功能，使得系統可按照計算機指令完成行為和動作，原理是通過計算機編程，模仿人腦思維活動，讓機器也能如同人類一樣具備感知和思維能力。相比人工操作，智能技術可替代人工作業，完成較高危險性任務，具有便捷性、適應性、抗干擾性特點[1]。智能技術包括機器視覺、機器學習、機器人語言處理及自動控制，將其用于電氣自動化控制中，具有以下優點：1）優化資源配置。為合理配置資源，以往工業生產工作內容繁多、設備流程復雜，需投入諸多物力、人力，任意環節產生問題，均會對下一環節造成影響。因此，可利用智能技術，優化配置生產資源，改善每個環節成本能耗，分析生產環節的缺陷和問題，提高生產效率，節省成本。2）提高產品質量。工業傳統生產需要人員投入諸多精力和時間，方能完成生產目標，生產產品質量也會受到人員精力、操作、技巧等方面影響，工人如果長期疲勞工作，可能會生產不合格產品，浪費資源，降低生產效率[2]。而采取智能技術，可利用計算機輸入程序設定，設備能夠按照程序、參數要求操作，保證工序準確，提高產品質量。3）優化產業效能。經濟市場發展下，消費需求升級對于創新性、精細化產品要求更高，傳統產業的生產、研發模式難以滿足社會發展，需利用智能技術，突破傳統瓶頸，改造傳統設計、生產、研發模式，通過系統對消費者需求自動分析，還能監控生產環節，確定潛在問題，調整設備操作，全面監測控制系統，促進產業升級。

2電氣自動化中智能技術控制方式

2.1神經網絡控制

神經網絡是國際上迅速發展的交叉學科，模擬大腦基本特性，構建神經網絡模型，是立足于人腦組織結構及運行機制的理解上，模擬智能行為及其解耦股的工程系統，有助于企業管理者解決不確定、非線性系統控制問題，結合單元格傳輸系統進行數據的分析處理，能夠為電氣自動控制提供數據支撐，優化數據分析質量。該控制模式以人腦活動規律、組織結構為背景，卻不是人腦真實再現，是某種簡化、抽象的模仿，從外界環境獲取信息后，互連神經元能夠存儲，不僅是非線性活動系統，也屬于自適應組織系統[3]。模型三要素如下：1）突觸或連接，以wij代表神經元之間連接強度；2）輸入信號累加器具備生物神經元整合功能；3）激活函數限制神經元輸出。根據圖1可知，X1、X2、…Xn是輸入信號，利用神經元軸突輸出。

2.2專家控制系統

傳統控制系統中，運行系統排斥人為干預，人機之間交互不足，控制器難以了解被控對象結構變化、環境參數，缺乏應變能力，依賴被控對象數學模型，以精準模型優化控制效果。而專家控制系統，可處理啟發式、定性的、不確定知識信息，經過推理和知識，求解需要人類大量專家經驗解決難題，模擬專家思維過程，達到系統任務目標[4]。專家系統由知識庫、數據庫及規則庫構成，知識庫用于存放專家知識，根據知識庫模擬專家思維，是保證控制準確的重要環節，和系統程序相互獨立，可通過完善、改變知識庫內容，優化系統性能；數據庫，存儲推理所需原始數據、最終結論和中間過程，是暫時工作存儲區，能夠對用戶提問進行說明；規則庫，根據已知信息或問題條件，匹配知識庫規則獲得結論，得到問題求解，模仿專家解題思維。我國電氣控制中，廣泛使用專家控制系統，通過一系列程序運算解析被控對象，獲得最佳系統控制參數，提高系統管理水平，保證設備穩定、安全運行。

2.3模糊控制

模糊控制以模糊語言變量、模糊集論、模糊邏輯推理為主的智能控制模式，模仿人類模糊推理與決策過程，將專家級操作者經驗編寫為模糊規則，模糊化傳感器實時信號，輸入模糊后信號后完成推理，將結果輸出至執行器上[5]。模糊控制本質屬于非線性控制，是智能控制的一種，實現了系統化理論和應用結合，廣泛用于社會生活、生產等多方面，包括電氣設備模糊控制、汽車駕駛模糊控制、機器人模糊控制等，能夠不斷自我學習，適應多樣化工作環境。因此，智能技術采取模糊控制，可提高電氣控制效果，避免外界干擾。

3智能技術在電氣自動化控制中的應用

3.1數據采集處理

電氣自動化控制中，為達成工作目標，需做好數據信息采集、處理工作，通過多樣化方式，確保數據采集信息準確性及處理高效性。以往電氣自動化控制，多使用人工處理、采集信息方式，構建數據采集模型或軟件，也需要人工收集信息，對于人員專業能力、職業素養等要求較高，任意環節出現人員失誤，均可能出現信息不穩定、操作滯后的情況。從本質而言，電氣自動化控制實效性較強，對于數據精準、迅速分析是工作開展的基礎，能夠及時應對控制流程、突發情況，方能實現自動控制目標[6]。所以，應當轉變人工操作模式，提高工作質量和效率，合理利用智能技術，提高工作質量及效率，例如，用電控制人員可結合需求，設置電壓門檻，保證電壓處于標準范圍運行，維護系統安全運行，延長壽命。通過應用計算機算法，取代人工采集，發送指令后計算機能夠收集特定信息，使用爬蟲技術抓取公開網頁或內部數據，自動篩選排除無效數據，深入挖掘有效數據，且通過算法分析數據信息，獲得人員所需結果。通過智能技術的幫助，系統可模擬員工收集數據流程，不僅可迅速達成工作目標，還能減小數據誤差，實現可視化數據分析，為企業決策提供支持，提高經濟效益。

3.2設備故障診斷

傳統設備診斷立足于油液氣體分離分析變壓器情況，診斷模式難以準確、及時地判斷發生故障的原因，加上電氣設備故障具有非線性、復雜性特點，僅依賴人工檢查，不僅需要耗費大量故障排查時間，還可能發生誤診情況，對設備安全使用造成影響，降低設備使用壽命。因此，電氣自動化中，故障設備采取智能技術診斷，模擬人腦組織結構優化處理設備各項信息，結合樣本信息情況，構建計算機模型，能夠結合設備內部構造、運行環境、參數要求等構建故障診斷系統，將其和上位機、被診斷設備相連接，通過系統日常監控設備運行情況，完成診斷作業，實現設備故障的自動識別與處理，有助于操作者發現故障，向顯示屏和軟件發送檢修提示，人員看到檢修提示后，即可開展維護檢修工作[7]。同時，智能診斷網絡中，處理器可結合不同故障類型，為人員提供解決方案，有助于人員全面提高設備診斷及維修效率，相比傳統故障診斷模式，系統診斷更具優勢，可輔助人員短時間內識別故障部位、原因等，針對性解決問題，維持設備安全、穩定運行。

3.3電氣自動化管理

電氣自動化管理中使用智能技術，主要有以下幾個方面：一是電氣自動設計。傳統工作模式下，人員電氣設計通常需要大量進行調研考察，人員自身也要具備良好工作能力和豐富經驗，只有專業人員能夠從事設計工作，降低了設計效率，難以滿足豐富多樣的電氣制造產業需求。而利用智能技術，可提高電氣設計水平，實現自動化設計，優化工作效率，還能展現智能化特征。但是由于電氣自動化工作煩瑣復雜，人員缺少相關專業能力和知識儲備，則無法達成工作目標，將投入諸多精力、物力，降低了經濟效益，合理利用智能化技術，僅需根據需求設計算法，軟件中輸入參數，借助智能技術分析數據，可在計算機上模擬設計效果，減少成本投入，還能及時發現設計不足，做好調整工作，達到預期設計目標[8]。二是建立中央智能系統。通常在企業管理中人工參與較高，仍處于初級智能化發展階段，通過大量應用智能化技術，構建中央智能控制系統，可合理利用系統平臺，便于管理者及時掌握生產情況，優化生產環節，將設備效能發揮出來，以免出現設備閑置、維修不及時等情況。同時，智能系統還能收集設備工況，經過計算反饋后，制定符合產品生產要求的方案，實現動態化管理，促進企業的發展。

3.4無線通信連接

自動化控制中，通信設計模塊是重要部分，可利用智能技術開展無線通信，提高傳輸信息資源效率，保證控制效果精準，優化操作水平。面對電氣設備控制節點較多的情況，為提高工作效率及質量，需要將有線通信和無線通信相結合，綜合考慮實際用戶情況，選擇最佳處理方式，通過串口初始化，構建串口監視線程，啟動、發送串口信息，或采取主線程處理信息，取消串口監視線程，以此完成整體通信進程。實踐證明，采取無線通信可增強傳輸精度和速率，運行系統也更為便捷。

3.5強化操作控制

智能技術用于電氣自動化控制，可實現故障錄制和控制操作。傳統人工操作模式下，參數控制可能出現誤差，例如電焊機精度控制，人工操作出現誤差后會降低整體電鍍產品質量，引進智能技術可利用計算機掃描，記錄操作人員步驟，將數據輸入電腦內，發送參數值設備，設備自動完成電鍍作業，還能根據計算機技術對參數適時調節，以免發生風險，提高工作效率。此外，可利用大數據技術、計算機技術進行編程，安裝機械臂模仿人員作業等，提高電氣自動化控制水平，明確自動控制作為龐大、復雜系統，引進智能技術可保證生產安全，優化操作系統。

4智能技術在電子自動化控制的優化策略

4.1注重產品設計

電氣自動控制工藝較為復雜，在電磁場以及電路設計中，人員需擁有豐富的經驗和扎實的知識，方能保證系統穩定運行。特別是信息技術發展背景下，傳統產品生產逐漸被智能技術替代，利用專家系統、神經網絡、模糊控制等，提高產品設計及生產質量，還能將其用于自動化控制，需結合產品屬性及控制系統特點，不斷優化智能技術。

4.2提高診斷質量

電氣工程中，電動機、發電機、變電器故障較為常見，一旦設備產生故障，會對整體生產流程造成影響，必須加強診斷工作，傳統診斷主要是通過分析、采集變壓器氣體情況，判斷是否出現故障，加上故障原因多變復雜，導致診斷故障效率較低。因此，電氣自動化可整合應用模糊理論和神經網絡技術，提高故障診斷準確性及效率，準確判斷故障情況，為故障解決提供支持，減少設備損耗。

4.3擴展應用領域

智能技術優勢較多，但也不是十全十美，盡管人們將其用于電氣自動化控制領域成績斐然，卻也存在局限性，主要是技術未能全面普及，技術應用仍處于摸索初期，加上技術應用取決于計算機和半導體發展情況，部分技術仍未成熟，亟需完善、升級智能技術。因此，應擴展智能技術應用范圍，注重完善管理機制，將其用于數據分析、存儲等過程，為設備控制積累經驗，還可結合PLC技術，提高系統穩定性[9-10]。

4.4培養專業人才

電氣自動化控制中，智能化技術處于實踐階段，對于高端人才需求量較大，但在實踐中卻存在高端技術人才欠缺問題，尤其是在技術迅速發展的背景下，對智能技術專業人才也隨之提出了更高要求，相關政府管理部門、科研院校和企事業單位，應出臺相關政策，注重培養更多高端智能化技術人才。可通過社會渠道宣傳智能技術優勢，企業和科研院校加大智能化技術的投入，政府部門應出臺優惠政策，建立高水平智能技術人才隊伍，為技術應用奠定基礎。

5總結

綜上所述，智能化技術具有靈活性強、準確性高等特點，電氣自動化控制中合理應用智能化技術，不僅能夠自動排查故障，還能優化設備運行，使得自動化控制工作獲得極大突破和進展。因此，相關人員應當明確智能技術的價值，將其用于數據收集處理、設備故障診斷、電氣自動管理等方面，從而為電氣領域的發展打開新局面。

作者:王澤旭 單位:武漢輕工大學