丁云雷 張明星

安徽皖欣環(huán)境工程有限公司 安徽 合肥 230601

引言

合理利用人工智能技術(shù)，可將電氣系統(tǒng)運(yùn)行過程中的全部數(shù)據(jù)信息進(jìn)行收集和處理，并基于數(shù)據(jù)分析結(jié)果來全面實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣系統(tǒng)的自動(dòng)化控制，從而最大限度地降低人力與物力投入，減少因人為失誤所造成的電力安全事故，進(jìn)而在保障電氣系統(tǒng)安全運(yùn)行的同時(shí)，提升整體電力系統(tǒng)運(yùn)行效率。

1 電氣自動(dòng)化控制措施

1.1 電氣控制應(yīng)用

現(xiàn)代人工智能自動(dòng)化電氣控制系統(tǒng)應(yīng)用，主要包括模糊控制、專家控制及網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)控制等。模糊控制主要基于模糊語言、模糊推理理論為主，以相關(guān)專家經(jīng)驗(yàn)作為裝置基本控制規(guī)則，并合理運(yùn)用模糊控制裝置對(duì)相應(yīng)設(shè)備實(shí)施全面信息化、智能化控制，其主要原理是基于模糊邏輯來控制設(shè)備執(zhí)行相應(yīng)的推理規(guī)則，從而實(shí)現(xiàn)電力直流與交流之間的傳動(dòng)，完成自動(dòng)化控制過程。專家控制主要指的是基于網(wǎng)絡(luò)專家理論，將現(xiàn)有電氣自動(dòng)化控制理論進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，通過專家模仿、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)整合及數(shù)據(jù)獲取等方式，來實(shí)現(xiàn)電氣系統(tǒng)信息化及智能化控制，從而使自動(dòng)化電氣控制系統(tǒng)運(yùn)行更加高效化、靈活化。此期間，設(shè)計(jì)人員需根據(jù)企業(yè)電氣系統(tǒng)實(shí)際情況，合理調(diào)整電氣裝置控制參數(shù)、修改動(dòng)作指令，進(jìn)而保障企業(yè)電氣設(shè)備能夠適應(yīng)各種復(fù)雜作業(yè)環(huán)境，從而增強(qiáng)電氣系統(tǒng)裝置運(yùn)行效率。而網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)控制主要指的是通過電腦設(shè)備對(duì)人類大腦神經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)行綜合模擬，構(gòu)建擬人化網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)控制虛擬模型，并以此來實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣系統(tǒng)的全面智能化控制。

1.2 監(jiān)控生產(chǎn)安全

可充分利用現(xiàn)代人工智能技術(shù)構(gòu)建智能化安全監(jiān)控平臺(tái)，對(duì)企業(yè)自動(dòng)化電力系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行全面監(jiān)控。如在生產(chǎn)車間日常生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)，為保障生產(chǎn)設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行，可以現(xiàn)代智能技術(shù)為核心其他信息技術(shù)為輔助，構(gòu)建完善的智能監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)獲取相關(guān)機(jī)械設(shè)備日常運(yùn)行信息，并針對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行電力設(shè)備故障檢測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)或潛在電氣安全隱患，監(jiān)控裝置則會(huì)在第一時(shí)間內(nèi)向控制臺(tái)發(fā)出相應(yīng)的預(yù)警信息，并給予相應(yīng)的故障解決參考，必要時(shí)會(huì)將部分電氣設(shè)備進(jìn)行急停處理，進(jìn)而杜絕因電氣系統(tǒng)問題而導(dǎo)致各類安全事故發(fā)生。除此之外，還可對(duì)工人日常設(shè)備操作行為進(jìn)行全面監(jiān)控，嚴(yán)格監(jiān)督施工人員是否存在違規(guī)操作和危險(xiǎn)操作現(xiàn)象，進(jìn)而在保障生產(chǎn)安全運(yùn)行的前提下，提升企業(yè)電氣設(shè)備工作效率[1]。

1.3 信息傳輸

信息傳輸主要指的是利用相應(yīng)的終端設(shè)施和操作軟件，對(duì)企業(yè)內(nèi)部所有電氣設(shè)備信息實(shí)施雙向傳輸交流，其中主要以執(zhí)行終端作為系統(tǒng)傳輸主體，將操作人員輸入控制系統(tǒng)中的全部操作指令準(zhǔn)確無誤地傳輸給下屬控制系統(tǒng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)全面智能化電氣設(shè)備管理過程。在對(duì)相關(guān)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和傳輸過程中，系統(tǒng)會(huì)時(shí)刻監(jiān)控全部電氣運(yùn)行信息是否存在異?，F(xiàn)象，并將相應(yīng)的信息處理結(jié)果發(fā)送至工作人員的系統(tǒng)操作界面，為相關(guān)人員提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)參考依據(jù)。待到工作人員將相關(guān)處理指令數(shù)據(jù)完畢后，信息傳輸系統(tǒng)會(huì)在將具體操作信息傳輸至下屬系統(tǒng)后，記錄全部設(shè)備故障處理過程，進(jìn)而為后續(xù)類似設(shè)備故障和突發(fā)狀況提供相應(yīng)的參考依據(jù)。通常來講，在設(shè)計(jì)信息傳輸系統(tǒng)相關(guān)程序時(shí)，必須重點(diǎn)注意信息傳輸?shù)囊?guī)范性，并綜合分析信息數(shù)據(jù)發(fā)送、打包、加載、發(fā)送成功提示與發(fā)送失敗提示的全過程，進(jìn)而保障整體信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和時(shí)效性。

2 實(shí)例分析

2.1 技術(shù)應(yīng)用背景

以某礦山企業(yè)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的AI智能控制技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目為例，由于該礦山區(qū)域附近地勢(shì)較為復(fù)雜，內(nèi)部電氣設(shè)備信息與生產(chǎn)信息傳遞精確度較低且延時(shí)較大。因此，經(jīng)相關(guān)人員研究后決定，主要采用現(xiàn)代人工智能技術(shù)對(duì)企業(yè)內(nèi)部電氣系統(tǒng)實(shí)施全面自動(dòng)化升級(jí)，并基于礦山耗能信息、化驗(yàn)信息、調(diào)度信息、設(shè)備信息、資源信息、計(jì)劃信息及鉆探信息特征，對(duì)企業(yè)物料庫(kù)存數(shù)據(jù)、運(yùn)輸信息等實(shí)施全面智能化管理，進(jìn)而優(yōu)化內(nèi)部電氣設(shè)備生產(chǎn)效率，降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度。

2.2 電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)框架

2.2.1 系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)。本次案例項(xiàng)目主要以實(shí)現(xiàn)礦山內(nèi)部電氣設(shè)備自動(dòng)化運(yùn)行管理為目的，構(gòu)建了全面智能化電氣系統(tǒng)控制平臺(tái)，其不僅對(duì)礦山內(nèi)部如密度計(jì)、流量計(jì)、壓力計(jì)及液位儀等儀表設(shè)備信息，進(jìn)行全方位數(shù)據(jù)采集和管理。還對(duì)離心泵、柱塞泵、除塵器、攪拌機(jī)與氣動(dòng)閥、電動(dòng)閥等設(shè)備，進(jìn)行全線自動(dòng)化控制。并將上述相關(guān)設(shè)備運(yùn)行信息進(jìn)行系統(tǒng)整合、管理，再經(jīng)智能邊緣計(jì)算、縮減分析分別存儲(chǔ)相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，最后傳輸至不同的企業(yè)運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)當(dāng)中。工作人員可通過管理平臺(tái)來下達(dá)各種控制指令，系統(tǒng)會(huì)通過網(wǎng)絡(luò)方式分別傳遞給指定的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、閥門和儀表儀器[2]。

運(yùn)營(yíng)服務(wù)管理信息平臺(tái)主要負(fù)責(zé)對(duì)全部電氣信息進(jìn)行解析和建模，還包括對(duì)移動(dòng)客戶端信息進(jìn)行全方位的數(shù)據(jù)查詢、監(jiān)控及操作，并結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)相關(guān)信息實(shí)施系統(tǒng)化分析、處理和存儲(chǔ)。在全部系統(tǒng)運(yùn)行過程中，相關(guān)人員可通過監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)礦山內(nèi)部各個(gè)電氣設(shè)備運(yùn)行狀況及工藝參數(shù)實(shí)施全面監(jiān)測(cè)，最后根據(jù)運(yùn)營(yíng)服務(wù)管理系統(tǒng)中下發(fā)的參數(shù)修改指令來調(diào)整設(shè)備參數(shù)，其中主要包括如充填流量、充填濃度及灰砂比等參數(shù)信息。而通過系統(tǒng)修改的各項(xiàng)電氣設(shè)備參數(shù)可在系統(tǒng)內(nèi)部自動(dòng)保存并形成相應(yīng)的操作記錄，以便為后續(xù)工程數(shù)據(jù)查詢提供真實(shí)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)參考。

除此之外，應(yīng)用現(xiàn)代人工智能技術(shù)所構(gòu)建的自動(dòng)化電氣管理系統(tǒng)，簡(jiǎn)單來講就是集云、邊緣、終端為一體的電氣數(shù)據(jù)傳輸與處理的全過程。云處理主要指的是云端數(shù)據(jù)管理，其對(duì)礦山作業(yè)數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)控主要依靠移動(dòng)客戶端來實(shí)施，并將其中所索取的云端信息全部匯集，進(jìn)而滿足企業(yè)信息查詢檢測(cè)需求。邊緣處理主要指的是調(diào)節(jié)與分析邊緣側(cè)信息，將充填濃度、管道壓力及充填流量等信息全部轉(zhuǎn)化為可識(shí)別的云端信息格式。而終端則主要代表電氣終端系統(tǒng)中的各個(gè)儀表和儀器裝置，可全方位獲取礦山作業(yè)數(shù)據(jù)，并將相關(guān)數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)方式全部傳輸至邊緣側(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算系統(tǒng)，同時(shí)基于邊緣側(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算系統(tǒng)中所布設(shè)的報(bào)警界限，對(duì)于部分異常狀態(tài)運(yùn)行的設(shè)備信息進(jìn)行預(yù)警提示。進(jìn)而保障整體企業(yè)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定[3]。

2.2.2 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本次案例工程項(xiàng)目自動(dòng)化電氣系統(tǒng)硬件部分主要包括傳感回路與接收回路兩部分，其中傳感回路中主要包括Modbus、DP及CAN等幾個(gè)主要現(xiàn)場(chǎng)控制總線，其中主要系統(tǒng)控制過程如下：第一，運(yùn)用控制器局域網(wǎng)絡(luò)（CAN），將系統(tǒng)控制設(shè)備中的顯示器、CPU、遙控接收機(jī)、電磁閥等裝置相互連接，實(shí)施全面集中化控制管理。第二，運(yùn)用DP總線來接收總控制器裝置運(yùn)行時(shí)的全部信息數(shù)據(jù)，并由總線將電氣設(shè)備運(yùn)行信息與故障信息全部返回至接收回路當(dāng)中，遠(yuǎn)程控制每個(gè)設(shè)備裝置中電磁開關(guān)，保障礦山作業(yè)過程中相關(guān)設(shè)備超出運(yùn)行負(fù)荷后能在第一時(shí)間內(nèi)降低內(nèi)部電壓傳輸。第三，運(yùn)用Modbus總線功能連接操作回路與接收回路的全部數(shù)據(jù)信息，并利用輸送設(shè)備礦山開采設(shè)備中的傳感裝置來控制電氣箱內(nèi)信號(hào)數(shù)據(jù)，進(jìn)而全面實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換與隔離。如減速器裝置潤(rùn)滑油及礦山開采裝置液壓箱等設(shè)備溫度均由相應(yīng)的溫度傳感裝置負(fù)責(zé)監(jiān)控，一旦相關(guān)設(shè)備溫度超出設(shè)備正常溫度指標(biāo)時(shí)，傳感裝置便會(huì)通過網(wǎng)絡(luò)方式向系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)，必要時(shí)則會(huì)相關(guān)設(shè)備自動(dòng)關(guān)閉。而液壓元件與液壓油箱則主要由油位傳感裝置來負(fù)責(zé)監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)內(nèi)部油量無法滿足當(dāng)前機(jī)械設(shè)備持續(xù)運(yùn)行時(shí)，傳感裝置也會(huì)通過網(wǎng)絡(luò)方式對(duì)控制系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的預(yù)警信息。

接收回路裝置不僅負(fù)責(zé)對(duì)設(shè)備潤(rùn)滑油的檢測(cè)、控制電機(jī)設(shè)備負(fù)荷邏輯、控制電磁閥的控制，同時(shí)負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)設(shè)備比例、本機(jī)控制、圖形顯示、自動(dòng)截割及液壓系統(tǒng)與減速器齒輪的保護(hù)等?？稍谄鋬?nèi)部配備相應(yīng)的外接信號(hào)電路及信號(hào)處理電路等，并借助軟件模塊化采集功能來獲取設(shè)備電量信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)電路過流保護(hù)、斷相、漏電、過載及電機(jī)欠壓等方面的遠(yuǎn)程控制。

2.2.3 軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本次案例項(xiàng)目自動(dòng)化電氣控制系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)，主要是對(duì)每個(gè)系統(tǒng)功能模塊進(jìn)行掃描循環(huán)控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)智能化傳感裝置信息采集、遠(yuǎn)程控制與人機(jī)交互等功能。為避免部分接觸性操作、電壓變化及變壓裝置繞組對(duì)系統(tǒng)軟件功能產(chǎn)生影響，可采用軟件陷阱及網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控裝置來配合信息指令、程度濾波進(jìn)行實(shí)時(shí)警戒，進(jìn)而降低因系統(tǒng)漏洞而產(chǎn)生的負(fù)面影響[4]。

2.3 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

2.3.1 數(shù)據(jù)控制中心設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)信息控制中心作為礦山自動(dòng)化電氣控制系統(tǒng)的主要功能模塊，其主要用于對(duì)電氣數(shù)據(jù)的智能邊緣運(yùn)算、信息解析與整合。整體數(shù)據(jù)處理范圍涉及礦山破碎作業(yè)、開采作業(yè)及配送作業(yè)的全過程，如系統(tǒng)應(yīng)用信息、炮孔信息、皮帶秤信息、化驗(yàn)信息、地測(cè)數(shù)據(jù)信息及車輛運(yùn)輸信息等。在設(shè)計(jì)該功能模塊時(shí)，可基于其他功能模塊間的擴(kuò)展維護(hù)、信息共享及信息更新等要求，從業(yè)務(wù)流與信息流兩方面實(shí)施整體設(shè)計(jì)和規(guī)劃。在業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)規(guī)劃階段，應(yīng)以礦山作業(yè)質(zhì)量控制為主體，基于礦產(chǎn)堆放作業(yè)、破碎作業(yè)、運(yùn)輸作業(yè)、鏟裝作業(yè)、爆破作業(yè)、地質(zhì)勘察等工序，設(shè)計(jì)具有針對(duì)性的電氣設(shè)備管理模塊。如在破碎作業(yè)方面，應(yīng)全面監(jiān)控整體作業(yè)過程，對(duì)各種危險(xiǎn)信息進(jìn)行分析，進(jìn)而在最大限度上避免安全事故發(fā)生。針對(duì)地質(zhì)信息勘察方面，應(yīng)全面結(jié)合炮孔、地質(zhì)勘探及生產(chǎn)勘察方面的信息來勘測(cè)區(qū)域礦山情況。除此之外，對(duì)于數(shù)據(jù)信息設(shè)計(jì)規(guī)劃方面而言，可全面運(yùn)用系統(tǒng)功能構(gòu)建三維立體地質(zhì)勘察模型，綜合分析各種可能影響企業(yè)電氣系統(tǒng)運(yùn)行的各種信息進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。而在數(shù)據(jù)流設(shè)計(jì)規(guī)劃階段，應(yīng)將核心單元設(shè)置為服務(wù)器信息處理中心，實(shí)施多格式、多系統(tǒng)實(shí)際的數(shù)據(jù)處理，其中主要包括對(duì)數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)的應(yīng)用、共享、流轉(zhuǎn)與采集存儲(chǔ)等。

2.3.2 運(yùn)營(yíng)服務(wù)平臺(tái)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)礦山自動(dòng)化電氣系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)服務(wù)管理平臺(tái)時(shí)，應(yīng)基于現(xiàn)場(chǎng)電氣設(shè)備運(yùn)距、驅(qū)動(dòng)及功率等特征，綜合運(yùn)用變頻調(diào)速、實(shí)時(shí)監(jiān)控及AI智能技術(shù)，來平衡多點(diǎn)啟動(dòng)電機(jī)裝置力矩，控制連鎖膠帶運(yùn)輸裝置，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行智能化控制操作。如針對(duì)礦山區(qū)域主井排水方面，可基于一體化運(yùn)營(yíng)服務(wù)平臺(tái)中的智能值守功能，實(shí)現(xiàn)全礦井涌水量與水位方面的聯(lián)動(dòng)檢測(cè)，并基于相關(guān)檢測(cè)信息實(shí)施水泵設(shè)備的自動(dòng)切換與開啟，再將水量信息全部存儲(chǔ)在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中，進(jìn)而全面提升礦井工作區(qū)的應(yīng)急反應(yīng)能力。除此之外，還可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、閥門、儀表等裝置的信息采集需求，將密度計(jì)、物位計(jì)、壓力變送器、啟動(dòng)閘閥、電動(dòng)球閥及其他現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，全部集中到端部進(jìn)行統(tǒng)一控制，將操作站、信息中心布設(shè)到設(shè)備周邊，并將云端與邊部信息進(jìn)行連接控制，進(jìn)行實(shí)現(xiàn)全面一體化移動(dòng)端與云端的智能化運(yùn)營(yíng)。

3 結(jié)束語

綜上所述，將人工智能技術(shù)合理應(yīng)用到現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)當(dāng)中，可真正實(shí)現(xiàn)智能電氣設(shè)備故障檢測(cè)、監(jiān)控整體電力線路運(yùn)營(yíng)安全。其間，相關(guān)人員必須結(jié)合企業(yè)實(shí)際情況，合理設(shè)計(jì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)框架及功能模塊，并完善運(yùn)營(yíng)服務(wù)平臺(tái)，進(jìn)而保障電氣系統(tǒng)安全運(yùn)行、提升企業(yè)生產(chǎn)效率。