段亞飛 季紅春 王 崇

（鄭州博努力計(jì)算機(jī)科技有限公司，河南 鄭州 450000）

在電力系統(tǒng)中，控制終端與前端執(zhí)行設(shè)備之間頻繁進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，包括指令的下達(dá)、狀態(tài)信息的上傳等。隨著電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化，以及對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)要求的嚴(yán)格化，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互由于存在數(shù)據(jù)遲報(bào)、交互性差等問題，已經(jīng)無(wú)法滿足新的管理要求，探究和使用一種處理效率更高、響應(yīng)速度更快的數(shù)據(jù)交互模式勢(shì)在必行。智能體聯(lián)盟可以對(duì)系統(tǒng)內(nèi)海量異構(gòu)信息進(jìn)行快速處理、智能分析，將其應(yīng)用到電力監(jiān)控系統(tǒng)中，有助于進(jìn)一步提高實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的交互能力，進(jìn)而很好地滿足全時(shí)段、全方位、全過程的監(jiān)控需要。在這一背景下探究基于信息智能聯(lián)盟的電力監(jiān)控實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互應(yīng)用技術(shù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 電力監(jiān)控實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互的實(shí)現(xiàn)方式

1.1 消息觸發(fā)流程

適用于電力監(jiān)控的信息聯(lián)盟智能體，每完成一次信息交互，可同時(shí)獲得多個(gè)消息事件。為避免多個(gè)消息事件同時(shí)觸發(fā)導(dǎo)致信道堵塞、消息延遲的情況，在信息智能體設(shè)計(jì)中增加一個(gè)消息觸發(fā)器代替原來(lái)的定時(shí)器，改良后的消息觸發(fā)系統(tǒng)如圖1 所示。

圖1 消息觸發(fā)系統(tǒng)功能

當(dāng)電力系統(tǒng)中有實(shí)時(shí)消息事件發(fā)生后，所有消息事件均需要在接收智能體的Message 映射表中進(jìn)行注冊(cè)。然后接收智能體會(huì)根據(jù)映射表中各條消息的類型、范圍、時(shí)間等進(jìn)行排序。這樣就能保證優(yōu)先級(jí)較高的消息事件最先發(fā)送到消息觸發(fā)器中。接收到消息事件后，消息觸發(fā)器動(dòng)作，將該消息發(fā)送至監(jiān)控終端。按照順序依次發(fā)送消息事件，有效避免了輪詢信息時(shí)產(chǎn)生的額外開銷，對(duì)減輕通信負(fù)載、提高通信效率有積極幫助。

除了智能體與前端執(zhí)行設(shè)備進(jìn)行通信外，多個(gè)智能體之間也會(huì)相互通信。這種設(shè)計(jì)方式的好處在于分擔(dān)了單臺(tái)智能體的信息處理壓力，有助于提高電力監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。智能體之間的消息觸發(fā)流程如圖2所示。

圖2 智能體與外部環(huán)境消息觸發(fā)流程

智能體每隔一段時(shí)間執(zhí)行一次“外界環(huán)境是否改變”的判斷程序。如果外界環(huán)境沒有變化，則說明未產(chǎn)生新的消息事件；反之，如果判斷程序的輸出結(jié)果為“是”，即感知到外部環(huán)境發(fā)生變化，此時(shí)智能體會(huì)對(duì)該消息事件做初始化處理。之后，使用Posts 消息觸發(fā)器，將該消息事件傳遞給信息智能體感知器。此時(shí)，智能體感知到外部傳來(lái)消息事件，從規(guī)劃集中選擇一個(gè)具有相關(guān)性的規(guī)劃，標(biāo)記接收到的事件。只有當(dāng)事件被標(biāo)記后，信息智能體知識(shí)庫(kù)才能識(shí)別該事件并執(zhí)行相關(guān)性檢查。若檢測(cè)結(jié)果為“TURE”，則生成Post 信息規(guī)劃報(bào)文，并有信息智能體執(zhí)行器執(zhí)行該規(guī)劃；反之，若檢測(cè)結(jié)果為“FALSE”，則說明智能體對(duì)該事件不感興趣，不執(zhí)行規(guī)劃。

1.2 實(shí)時(shí)交互流程

使用消息觸發(fā)器進(jìn)行智能體之間的消息事件傳輸，使得發(fā)出信息的智能體，不用在信息發(fā)出后一直等待對(duì)方的回應(yīng)，從而保證了在多條消息事件并發(fā)的情況下，智能體也能不間斷地發(fā)出消息，最大程度上減少了信息等待，做到了實(shí)時(shí)交互。智能體除了感知事件外，還具有執(zhí)行規(guī)劃能力。在測(cè)控終端接收量測(cè)消息（如電流消息、功率消息等）后，由Send 監(jiān)測(cè)器進(jìn)行記錄，并將其發(fā)送至通信智能體感知器，根據(jù)該量測(cè)消息的來(lái)源、類型等編制信息報(bào)文規(guī)劃。將規(guī)劃發(fā)送給通信智能體執(zhí)行器，識(shí)別信息報(bào)文規(guī)劃內(nèi)容后，以Send 消息事件的形式傳遞給信息智能聯(lián)盟感知器，并執(zhí)行該規(guī)劃。將執(zhí)行結(jié)果發(fā)送至監(jiān)控智能體，確認(rèn)結(jié)果后刷新一次監(jiān)控智能體的監(jiān)控界面，展示被監(jiān)控對(duì)象的最新信息，以便于管理員進(jìn)行調(diào)度處理。實(shí)時(shí)交互流程如圖3 所示。

圖3 多智能體間信息流處理規(guī)劃

1.3 智能體聯(lián)盟的交互實(shí)現(xiàn)

當(dāng)電力監(jiān)控系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，每個(gè)智能體都可以接收同一系統(tǒng)中其他智能體發(fā)送的消息事件，并且基于消息觸發(fā)系統(tǒng)執(zhí)行信息報(bào)文規(guī)劃，完成智能體之間的交互。測(cè)控終端采集到的開關(guān)狀態(tài)遙信報(bào)文，會(huì)同步傳輸至通信智能體，并在該模塊上完成報(bào)文解析處理。對(duì)于處理結(jié)果，執(zhí)行一個(gè)“數(shù)據(jù)是否變化”的判斷程序。如果判斷結(jié)果為“是”，在執(zhí)行信息傳輸規(guī)劃后將發(fā)生變位的遙信信息傳輸至信息智能體聯(lián)盟。在順利接收信息后，利用SQL 數(shù)據(jù)庫(kù)篩選數(shù)據(jù)，同時(shí)調(diào)用body（）函數(shù)執(zhí)行遙信信息接收處理規(guī)劃程序。信息處理完畢后，由監(jiān)控畫面智能體捕捉該消息時(shí)間，并同步刷新畫面。智能體聯(lián)盟的實(shí)時(shí)交互實(shí)現(xiàn)流程如圖4 所示。

圖4 智能體聯(lián)盟實(shí)時(shí)交互實(shí)現(xiàn)流程

通信智能體接收到遙信數(shù)據(jù)或遙測(cè)數(shù)據(jù)后，首先判斷該數(shù)據(jù)是否滿足消息事件的觸發(fā)條件。若不滿足，則直接將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)的對(duì)應(yīng)分區(qū)中；若滿足，則導(dǎo)入Rtdb_Server_Agent_Name（信息聯(lián)盟智能體名字）、Status_lnput（輸入信息）等參數(shù)，然后執(zhí)行信息傳輸規(guī)劃，主動(dòng)將此消息時(shí)間發(fā)送給對(duì)應(yīng)的信息聯(lián)盟智能體。當(dāng)智能體接收到該消息事件后，立即作出響應(yīng)，并啟動(dòng)信息交互規(guī)劃，實(shí)時(shí)更新數(shù)據(jù)，并將更新結(jié)果展示給系統(tǒng)管理員。

2 電力監(jiān)控實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互測(cè)試

2.1 信息智能體的消息觸發(fā)測(cè)試

某配電網(wǎng)使用基于信息聯(lián)盟智能體的電力監(jiān)控系統(tǒng)，執(zhí)行IEC870-5-101 通信規(guī)約，利用前端傳感裝置采集信息后，經(jīng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸給信息聯(lián)盟智能體。然后使用通信智能體對(duì)通信保溫進(jìn)行解析后，即可將前端采集信息轉(zhuǎn)化成為電力監(jiān)控系統(tǒng)可識(shí)別的遙信信息和遙測(cè)信息。信息聯(lián)盟智能體調(diào)用Data_Changeed_Event 程序?qū)ο⑹录M(jìn)行處理，判斷解析后的數(shù)據(jù)能否正常完成消息事件的觸發(fā)。

在測(cè)試中，斷路器的狀態(tài)量有0 和1 兩種，0 代表開通，1 代表閉合。配電網(wǎng)正常運(yùn)行下，斷路器默認(rèn)狀態(tài)為1。此時(shí)通過模擬報(bào)文將斷路器的實(shí)時(shí)狀態(tài)值調(diào)整為0。斷路器運(yùn)行工況發(fā)生改變后，信息聯(lián)盟智能體會(huì)第一時(shí)間接收到該變位信息，從而執(zhí)行信息交互規(guī)劃。此時(shí)消息事件“斷路器狀態(tài)量由1 變?yōu)?”會(huì)發(fā)送至監(jiān)控畫面智能體，捕捉到該消息時(shí)間后，智能體刷新一次監(jiān)控畫面。原來(lái)表示斷路器閉合的綠燈變成表示斷開的紅燈，從而提醒管理員斷路器狀態(tài)發(fā)生變化。這樣就實(shí)現(xiàn)了通信智能體、信息聯(lián)盟智能體、監(jiān)控畫面智能體之間的消息觸發(fā)交互。

2.2 信息交互模擬試驗(yàn)

在仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)JACK Compiler Utility 中運(yùn)行Communication 智能體，在“Output/Errors”中設(shè)置詳細(xì)參數(shù)，其中“Output”中設(shè)置host（主機(jī)地址）=127.0.0.1；port（ 端 口 地 址）=1436?！癊rrors” 中 輸 入 starting Communication 指令，參數(shù)確認(rèn)后點(diǎn)擊“確認(rèn)”進(jìn)行仿真試驗(yàn)。試驗(yàn)內(nèi)容分為兩部分，第一部分改變1 個(gè)模擬量，觀察仿真試驗(yàn)的交互顯示結(jié)果。選擇1#供電臂，“object”設(shè)置為8，“physical”設(shè)置為2000，“變化量測(cè)”對(duì)象為03Ia，交互顯示結(jié)果為240.05→239.85。第二部分改變5 個(gè)模擬量，代表5 個(gè)消息事件并發(fā)，通過仿真試驗(yàn)觀察此時(shí)的交互顯示結(jié)果。測(cè)試結(jié)果如表1 所示。

表1 五個(gè)模擬量同時(shí)發(fā)生變化的測(cè)試結(jié)果

結(jié)合表1 數(shù)據(jù)可知，基于信息智能聯(lián)盟的電力監(jiān)控系統(tǒng)，當(dāng)出現(xiàn)5 個(gè)并發(fā)的消息事件后，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互的通行時(shí)間為毫米級(jí)別。而傳統(tǒng)的電力監(jiān)控系統(tǒng)界面每刷新1 次需要2s。對(duì)比來(lái)看，信息智能聯(lián)盟體的應(yīng)用顯著提升了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互能力，從而讓現(xiàn)場(chǎng)畫面與監(jiān)控畫面實(shí)現(xiàn)了同步。

在信息交互模擬試驗(yàn)中，除了使用Communication智能體測(cè)量模擬量的交互效果外，還運(yùn)行Gui 智能體進(jìn)行了狀態(tài)量的交互測(cè)試。仿真試驗(yàn)的操作方法基本一致，首先選取1 個(gè)狀態(tài)量變位，選擇1#供電臂，“object”設(shè)置為8、“physical”設(shè)置為2，“變化測(cè)量對(duì)象”為01，交互顯示結(jié)果為1→0。然后選取5 個(gè)狀態(tài)同時(shí)變位的試驗(yàn)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)，實(shí)時(shí)處理時(shí)間均達(dá)到了毫米級(jí)。由此可得，基于信息智能聯(lián)盟的電力監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)響應(yīng)性良好。

2.3 壓力響應(yīng)測(cè)試

電力監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行期間，如果出現(xiàn)消息事件，則通信智能體會(huì)將該事件上傳至消息聯(lián)盟智能體。在感知消息事件后，作出響應(yīng)規(guī)劃，同時(shí)使用ArrayList 列表封裝1000、3000、5000、10000、15000、20000、30000 個(gè) 模 擬 量變化信息。將其作為信息聯(lián)盟智能體的消息事件發(fā)送至監(jiān)控畫面智能體，然后測(cè)量不同模擬量下的實(shí)時(shí)壓力。為減小測(cè)試誤差，按照同樣的參數(shù)設(shè)置分別開展10 次測(cè)試，取平均用時(shí)，模擬量變化的交互時(shí)間歲模擬量信息點(diǎn)數(shù)的變化曲線如圖5 所示。按照同樣的方式，進(jìn)行狀態(tài)量變位信息的測(cè)試，變化曲線與圖5 規(guī)律一致，不再贅述。

圖5 模擬量變化的交互時(shí)間

根據(jù)圖5 可知，信息聯(lián)盟智能體封裝1000-3000 個(gè)變化的信息點(diǎn)時(shí)，需要的交互時(shí)間變化不明顯；當(dāng)封裝3000-15000 個(gè)變化的信息點(diǎn)時(shí)，隨著模擬量信息點(diǎn)數(shù)的增加，需要的交互時(shí)間也快速增加；當(dāng)封裝的模擬量信息點(diǎn)數(shù)超過15000 時(shí)，交互時(shí)間趨于穩(wěn)定，最終維持在650ms。同樣的，信息聯(lián)盟智能體封裝變位信息點(diǎn)時(shí)，在達(dá)到狀態(tài)量信息點(diǎn)數(shù)達(dá)到10000 后，交互時(shí)間趨于穩(wěn)定，最終維持在580ms。由此可見，融合了信息智能聯(lián)盟和消息觸發(fā)技術(shù)的電力監(jiān)控系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的批量化、高效率處理，并且通過消息主動(dòng)觸發(fā)、實(shí)時(shí)交互，讓監(jiān)控畫面的延遲從2s 下降到了500-600ms，進(jìn)一步提升了電力監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)用效果。

3 結(jié)論

近年來(lái)電力系統(tǒng)中各類智能化電氣設(shè)備的數(shù)量呈現(xiàn)出增多趨勢(shì)，電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變得日益復(fù)雜，相互之間的信息傳輸也變得更加頻繁。由于信息量巨大，電力監(jiān)控畫面與被監(jiān)控區(qū)域?qū)崟r(shí)場(chǎng)景之間往往有數(shù)秒的延遲，無(wú)法做到實(shí)時(shí)監(jiān)控。本文設(shè)計(jì)的一種基于信息智能聯(lián)盟的電力監(jiān)控系統(tǒng)，利用了信息智能體的感知性、觸發(fā)性、反映性等特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控信息的主動(dòng)觸發(fā)、實(shí)時(shí)交互，大幅度降低了系統(tǒng)響應(yīng)延時(shí)，從而保證監(jiān)控畫面與場(chǎng)景實(shí)時(shí)畫面的同步，進(jìn)一步提高了電力監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)用價(jià)值。從測(cè)試結(jié)果來(lái)看，該電力監(jiān)控系統(tǒng)在消息事件觸發(fā)后，能夠順利完成多個(gè)智能體的即時(shí)交互，并且在多個(gè)消息事件并發(fā)時(shí)，系統(tǒng)響應(yīng)延遲僅為毫秒級(jí)，完全能夠滿足電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控的要求。