人工智能技術(shù)在工業(yè)設(shè)備和系統(tǒng)智能運營維護的應(yīng)用

護的應(yīng)用摘要：隨著社會的發(fā)展和整體技術(shù)的提高。傳統(tǒng)裝備故障診斷和健康管理技術(shù)與人工智能技術(shù)結(jié)合的過程中得以大幅度拓展，從而使預(yù)測性維護、智能運營和智能調(diào)度成為現(xiàn)實。通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)領(lǐng)域?qū)I(yè)知識和信息物理系統(tǒng)之間的聯(lián)系，說明了以數(shù)字孿生體為核心的智能運維技術(shù)的意義。同時指出了智能維護技術(shù)應(yīng)用中的問題和挑戰(zhàn)，并展望了未來技術(shù)發(fā)展。關(guān)鍵詞：人工智能技術(shù)；工業(yè)設(shè)備；系統(tǒng)智能運營維護；應(yīng)用引言人工智能技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)和背景是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，在科技發(fā)展的支撐之下，人工智能技術(shù)在各個領(lǐng)域都發(fā)揮著巨大的作用，現(xiàn)代社會人們已經(jīng)普遍受益于人工智能技術(shù)帶來的生活便捷?，F(xiàn)階段將人工智能技術(shù)引入電氣自動化控制領(lǐng)域，能夠使人工智能技術(shù)和電氣自動化領(lǐng)域起到相得益彰的效果。人工智能技術(shù)在電氣自動化控制中的應(yīng)用，能夠有效降低自動化設(shè)備的運營成本，提升電氣系統(tǒng)運行的效率。因此，在電氣自動化控制領(lǐng)域當(dāng)中，人工智能的加入有著重要促進意義。1人工智能技術(shù)①人工智能技術(shù)簡述。人工智能是21世紀(jì)所研發(fā)出來的一項重要成果，更是計算機技術(shù)的一大突破。人工智能技術(shù)是計算機技術(shù)的延伸，可以幫助人們更好地解決電力設(shè)備上的問題。近幾年，供電系統(tǒng)已經(jīng)開始運用人工智能來檢測電力設(shè)備的運行狀態(tài)，不僅可以節(jié)省供電公司的人力資源，還可以提高電力設(shè)備的運行安全。②人工智能的存在意義。人工智能其實是計算機技術(shù)的延伸和創(chuàng)新。隨著科技的發(fā)展，人工智能的發(fā)展和應(yīng)用發(fā)生了很大的變化。人工智能技術(shù)給電力設(shè)備帶來了福音，不僅提高了狀態(tài)檢修的效率，還降低了企業(yè)的維修成本。與此同時，計算機有著自己的計算編輯系統(tǒng)，只要輸入數(shù)據(jù)就可以自動計算結(jié)果，同時也可以隨時調(diào)取資料。2人工智能技術(shù)在工業(yè)設(shè)備和系統(tǒng)智能運營維護的應(yīng)用2.1能源管理與能效優(yōu)化工業(yè)生產(chǎn)中的能耗節(jié)省與能效優(yōu)化是企業(yè)成本控制的一個重要方面，在智能電網(wǎng)和工廠設(shè)備節(jié)能管理中利用人工智能優(yōu)化算法對能源的智能管理與優(yōu)化,可有效降低企業(yè)成本，人工智能在智能電網(wǎng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電及電力調(diào)動等環(huán)節(jié)發(fā)揮了重要作用。利用人工智能技術(shù),在變電環(huán)節(jié)可有效減少變電站的數(shù)量提高變電效率,使變電站在占地少的同時達到安全高效;從能耗指標(biāo)PUE智能優(yōu)化和能量智能管理調(diào)度角度,提供智慧能源管理解決方案;設(shè)計中央空調(diào)能源管理智能優(yōu)化系統(tǒng),通過系統(tǒng)參數(shù)在線監(jiān)測和非線性動態(tài)預(yù)測分析,預(yù)測并判斷下一時段系統(tǒng)的冷負荷工況、系統(tǒng)能耗及能效優(yōu)化控制參量,對系統(tǒng)載冷劑實施調(diào)節(jié)控制,實現(xiàn)系統(tǒng)能耗的實時調(diào)節(jié),達到節(jié)能減排的目的。設(shè)備健康狀態(tài)評估近年來，人工智能技術(shù)被運用到了電力設(shè)備運維檢修當(dāng)中，不僅提高了工作效率還提高了故障檢測的準(zhǔn)確率。為了保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低定期維修次數(shù)。我國很多電力企業(yè)都采用的人工智能技術(shù)對相應(yīng)的設(shè)備健康狀態(tài)進行評估，并且制定了相應(yīng)的工作規(guī)則。但是有的電力設(shè)備構(gòu)造比較復(fù)雜，如，電力變壓器的結(jié)構(gòu)就比較復(fù)雜在電力系統(tǒng)中有著重要的作用。維修人員可以利用人工智能的特性對電力系統(tǒng)的健康狀態(tài)進行評估，保證電網(wǎng)的穩(wěn)定性。實現(xiàn)對電氣工程的自動化控制由于電氣工程中存在大量的關(guān)鍵控制技術(shù)和系統(tǒng)環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的電氣自動化控制很難實現(xiàn)完全控制。它往往需要對應(yīng)用設(shè)備進行全面的手動控制和調(diào)整。無人操作無法實現(xiàn)，還會產(chǎn)生半自動控制。半自動控制要求工作人員注意機器的狀態(tài)，或者需要使用設(shè)備來監(jiān)控機器。通過模糊控制、專家系統(tǒng)控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，將半自動控制轉(zhuǎn)化為智能控制，降低了工作人員的工作強度，大大提高了電氣工程的工程質(zhì)量。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是在人類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，模擬人類感知和記憶的一種技術(shù)研究，將其應(yīng)用到電氣工程當(dāng)中，使機器擁有“人的智慧和感知”，將這些帶到實際的操作過程中，可以充分發(fā)揮它具有多層次結(jié)構(gòu)，能反復(fù)的記憶與學(xué)習(xí)的優(yōu)勢，智能化設(shè)備可以通過各方面的指令從中找尋規(guī)律，并經(jīng)過一系列的數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)對機器的控制，保證機器的運行準(zhǔn)確無誤。神經(jīng)系統(tǒng)還具備對危險的預(yù)估能力，可以敏銳地察覺到機器的狀態(tài)是否處于危險狀態(tài)，并及時調(diào)整各方面的參數(shù)，防止危險發(fā)生。非隨機退化經(jīng)驗?zāi)Ｐ偷念A(yù)測方法確定性經(jīng)驗退化模型（非隨機經(jīng)驗退化模型）采用典型的分布曲線（指數(shù)模型、威布爾模型、比例風(fēng)險模型等）來擬合設(shè)備的退化過程,并通過外推獲得RUL預(yù)測結(jié)果。其中,考慮復(fù)雜工況下各種因素共同對設(shè)備的退化過程造成影響,這些影響退化的多因素稱為協(xié)變量。提出的比例風(fēng)險模型是代表性的協(xié)變量型,該模型可以評估不同協(xié)變量狀態(tài)對系統(tǒng)失效時間的影響。目前,多數(shù)的協(xié)變量模型都是基于比例風(fēng)險模型發(fā)展演變而來。根據(jù)設(shè)備運行環(huán)境中協(xié)變量的不同變化規(guī)律,協(xié)變量模型包括:固定協(xié)變量模型、時變協(xié)變量模型以及隨機協(xié)變型等。這類方法可以描述同類設(shè)備的共性特征和具體設(shè)備的個性差異,預(yù)測精度較高。但是，協(xié)變量模型容易混淆協(xié)變量和失效率的因果關(guān)系,對隨機協(xié)變量模型的研究也不太貼近實際。設(shè)備的退化模型體現(xiàn)了科研工作者和工程技術(shù)人員長期積累的專業(yè)知識和經(jīng)驗,可以很好解釋設(shè)備退化過程中的狀態(tài)演變規(guī)律,為設(shè)備的設(shè)計制造和系統(tǒng)維護提供了必備的基礎(chǔ)。在設(shè)備單一、工況簡單的情況下，此類方法能夠比較準(zhǔn)確預(yù)測RUL?隨著科技發(fā)展，設(shè)備復(fù)雜性不斷提高,運行工況復(fù)雜多變,影響退化因素的相互耦合干擾,一般很難獲得設(shè)備準(zhǔn)確的退化模型，或者獲得退化模型的成本過高，導(dǎo)致退化模型方法在實際使用中預(yù)測精度不高和適用性不強等缺點。數(shù)據(jù)驅(qū)動方法具有優(yōu)良的數(shù)據(jù)處理能力，并且無需設(shè)備確切的退化機理模型和專家先驗知識，因而在RUL預(yù)測研究領(lǐng)域中引起了廣泛的關(guān)注。2.5智能運維技術(shù)現(xiàn)代設(shè)備診斷技術(shù)要求具有狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷和預(yù)測等能力，可以預(yù)測重要和關(guān)鍵零部件的可靠工作壽命，通過狀態(tài)監(jiān)測可以提前發(fā)現(xiàn)異常狀態(tài)，科學(xué)評估設(shè)備健康狀態(tài)，預(yù)測故障發(fā)生，比起傳統(tǒng)的對損壞的設(shè)備進行失效分析的方法更有利于超前預(yù)防。基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及診斷技術(shù)，通過大數(shù)據(jù)分析可對故障征兆信息進行采集、處理、分析，對故障進行早期診斷、預(yù)測，在機器沒損壞之前查明故障原因并適時采取修復(fù)、預(yù)防和改進對策，成為信息、監(jiān)控、通信、計算機和人工智能等集成技術(shù)，并逐步發(fā)展成為一個多學(xué)科交叉的新學(xué)科。2.6深度強化學(xué)習(xí)DeepMind基于深度強化學(xué)習(xí)技術(shù)開發(fā)的AlphaGo深受人們關(guān)注，之后該技術(shù)又用于管理Google的數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)，節(jié)省能耗30%以上。理論上，強化學(xué)習(xí)原理與最優(yōu)控制一致，且適用于解決博弈論等領(lǐng)域的問題。傳統(tǒng)的控制技術(shù)雖然能滿足大部分場景的需求，但對于大型復(fù)雜工業(yè)系統(tǒng)，無法處理高緯度、非線性系統(tǒng)的實時優(yōu)化控制，也很難滿足日益增長的智能化需求。大規(guī)模的強化學(xué)習(xí)技術(shù)可實現(xiàn)分布式系統(tǒng)的智能控制，助力于智慧交通、智能電網(wǎng)的建設(shè)。結(jié)語工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和人工智能技術(shù)將機械裝備、過程、監(jiān)控和維修一體化，這將促進人－機－過程－環(huán)境之間的和諧關(guān)系，是實現(xiàn)機械裝備系統(tǒng)本質(zhì)可靠的重要舉措。人工智能改變傳統(tǒng)運維理念，讓未來的機器裝備、制造系統(tǒng)乃至所有人造系統(tǒng)更自主健康，驅(qū)動新一輪工業(yè)革命，邁進工業(yè)智能時代。參考文獻孟繁中?人工智能