人工智能技术在矿山计算机电气自动化控制系统设计中的应用研究

来源:用户上传      作者:徐小云

　　摘  要：该文为有效解决电气工程中所面临集成化性能差、结构不统一等问题，利用人工智能技术，设计了矿山计算机电气自动化控制系统，在概述系統设计遵循稳定性、扩展性等原则基础上，结合数据库技术、多线程程序设计等技术等详细介绍该系统配备的功能，并对其未来发展趋势作一展望，以期为类似研究提供一定的参考。
　　关键词：人工智能技术  计算机  数据库  电气自动化控制系统  功能设计
　　中图分类号：TD67    文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2020）03（c）-0005-02
　　1  计算机、人工智能技术的应用优势
　　在矿山电气自动化控制系统内使用计算机及人工智能技术，不仅可以降低矿山自动化运行成本，也能有效提升电气自动化设备运行效率，对矿山生产带来诸多便利性，具体表现在下列方面：数据整合比较便利;能够迅速调节参数;计算机及人工智能技术依托语言编程指令自数据库内提取数据并获取反馈信息，从而快速实现参数设计与调节。
　　2  设计电气自动化控制系统遵循原则
　　电气自动化控制系统遵循的原则有扩展性原则、稳定性原则、兼容性原则。
　　3  矿山电子自动化控制系统功能设计
　　3.1 矿山电气控制设计
　　在设计矿山电气控制系统中，应当以模糊控制、神经网络作为主要使用技术[1]。模糊控制作为基于推理模糊语言及变量，运用模糊模型对被控制对象，运用模糊控制器有效控制的过程。在此过程中基于模糊逻辑原理作为控制依据，能够运用计算机控制系统建立对应反馈通道。
　　3.2 通信功能设计
　　通信属于电气自动化控制系统中不可缺少的重要组成，电气自动化通信系统想要确保信息资源传输中的速度及精准。事实上由于存在较多的电气自动化控制终端节点，考虑此，要想对通信效率及整体质量充分提升，通常在电力部分设计需要结合现代化无线、有线通信方式[2]。对于选择通信方式时还需要全面考虑实际用电情况，从而确保通信方式合理最佳化。
　　目前比较常见多用的有线通信方式，包括了专线、电话线两类，具有成本比较低的优势，但同时安全可靠性、时效性也较低。
　　无线通信则通过实现普通电台结合高速智能通信来实现。前者通常应用于电气负荷管控过程中，虽然成本投入较少但是缺乏较好的应用可靠稳定性，无法应用于高要求可靠性配电终端系统。相较之下后者则能够满足较高的智能通信传输速率，并提高通信传输精准性，不仅可以自由选择路由功能，还可以自动向电网上报确保通信过程的安全可靠。在此基础上可以运用于高要求的配电终端，但是缺点就是成本投入需求较高。
　　在系统正常运行中，经主线程展开必要初始化串口操作，经通信线程监视串口通信，能够在发生通信故障问题时，通信线程便可以向主线程报告自定义消息。主线程也可实时展开串口读写处理[3]。在主线程及通信线程之间形成良好的沟通联系，假若主线程无需对信息予以接收，则可以撤销自定义信息的发送指令，算法1描述了通信的主程序实现。在实际通信过程中主通信站向多个站点轮询，一旦接收主站点发出的数据命令，并且以命令返回数据至主站点，借助该方式设计了分布式计算机监控系统。具体见表1。
　　3.3 数据传输功能设计
　　数据实现双向传输通信，主要指的是通过运用有关软件及通信设备，对信息实时接收并予以传输，处理中心则是对处理指令加以控制传输，因此数据传输至关重要，作为电气自动化控制系统设计中实现监督功能的重要基础[4]。设计该系统传输设备主要包括了电缆、视频光缆等，可以以不同的传输类型、传输距离选择合适的传输方式，确保信息不回出现传输不及时或丢失等异常传输情况。数据传输由专门的线程负责，算法2描述该线程的主要功能。具体见表2。
　　数据分析作为系统的监控全过程，其关键点在于能够实时处理并分析终端设施软件的信息收集情况，之后在数据库内完成信息发送，对于系统无法自助处理情况有关工作人员需要对各项工作及时协调[5]。
　　3.4 监督功能设计
　　针对矿山开采所设计的系统配备监督功能，其本质在于是否可以合理控制矿山开采过程中的电气设备气流，确保电气设备的工作状态正常化。矿山电气设备的电流大小情况，以依托显示器进行显示。一旦电流经过电气设备出现不稳定，则表示电气设备存在故障问题无法正常稳定运行。譬如对存在的显示器指针偏移这种情况下，系统的监督功能即可发挥自身功效，即电机设备的指示灯亮起红灯，并提示工作人员开展检查与维修工作。因此，电气自动化控制系统中的监督功能旨在有效控制电气设备内不稳定的电流，有效避免电气设备出现故障。
　　3.5 设计设备保护功能
　　对矿山进行开采中设计的电气自动化控制系统保护功能，主要功能在于做好电气设备保护工作。由于矿山所用电气设备受到其自身原因的影响，导致其发生这样或那样问题，此时，配置合理的保护功能发挥着重要的作用。例如：因部分因素使得所用电气设备出现电压不稳定的情况，系统配备的保护功能可以发挥应有功能，自动将不稳定的电压转换为低电压，在低电压条件下，能保护电气设备内的部分元件、传感器等设备不遭受影响，或者把电气设备内的部分受影响组成部分下降至可控范围内[6]。依托这个保护功能，有利于提升电气设备使用寿命。
　　3.6 抗干扰设计
　　对于矿物开采生产过程中，由于存在不利因素较多会对电气自动化控制系统的正常稳定运行造成必然影响。但是对系统完成抗干扰设计则可以与上述问题充分衔接。一方面可以运用电磁屏蔽效应逐次屏蔽工作面的电磁、静电干扰信号，也能够对电气设备存在干扰问题有效降低。另一方面还可以运用专业屏蔽设备，运用金属外壳有效屏蔽模拟信号产生的干扰，在金属材质工作柜内配置PLC控制系统，并设计外壳接地，如此一来，不仅可以防止空间辐射，也能减少电磁脉冲及静电干扰对整个系统带来的影响。与此同时，合理进行布线，必须把弱电和强电信号区分对待，组成各自的走线系统，而屏蔽电缆模拟信号方法就是使用双绞线，能有效避免信号之间出现互相干扰的情况。
　　3.7 故障诊断功能设计
　　在系统运行截断，出现各类故障在所难免。因此，先要依托系统运行过程中对故障的性质、原因等因素展开调查，从而做出准确的故障诊断。现阶段，人工神经网络、模糊集理论等均在人工智能技术控制成为更广泛的故障诊断方式。在系统出现故障时，故障征兆出现地方并不一定就是故障出现的部位所在，故障征兆与存在有着密切的联系，但并非是明确的一一对应关系。因此，要想有效解决故障，必须对模糊集理论加以利用，以此创建关系矩阵，从而辅助电气系统开展故障诊断。进行故障诊断时，主要依据对电气系统领域专家经验等，顺利实现系统故障检测、诊断、恢复等操作，也可把每次的故障事故、诊断经验实施总结和分类，形成相应的工作日志保存到专家知识库内。
　　4  结语
　　该文利用人工智能技术，多线程程序设计技术、数据库技术、分布式计算机监控系统，在设计矿山计算机电气自动化控制系统中展开了研究，详细介绍了系统具备的主要功能模块和设计原理，并对未来发展做了展望，对促进计算机及人工智能技术和电气自动化控制融合发展意义重大。
　　参考文献
　　[1] 周奚，薛善良.基于改进的粗糙集和神经网络的WSN故障诊断[J].计算机科学，2016（43）：21-25.
　　[2] 陈国庆.基于人工智能技术的电气自动化控制系统[J].建筑工程技术与设计，2018（12）：4108.
　　[3] 林长青，胡扬.电气自动化控制中人工智能技术的应用研究[J].山东工业技术，2016（10）：151.
　　[4] 杨涛，李志英.人工智能技术在电气自动化控制中的应用思路分析[J].现代信息科技，2018，2（6）：182-183.
　　[5] 贾浩博.人工智能技术在电气自动化控制中的应用思路分析[J].区域治理，2018（17）：149.
　　[6] 郭亚楠，王延飞.人工智能技术在电气自动化控制中的应用研究[J].建筑工程技术与设计，2018（16）：4184.
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