CN110161898B - 一种兼容多智能体的变电站巡视机器人资源共享*** - Google Patents

一种兼容多智能体的变电站巡视机器人资源共享*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及变电站巡视机器人技术领域，具体涉及一种兼容多智能体的变电站巡视机器人资源共享***，包括巡视机器人集控***、若干套变电站巡视机器人的站内监控***；其中每套站内监控***包括一套本地监控后台及若干套无轨式巡视机器人、若干套轨道式巡视机器人、若干套视频监控***。本发明的巡视机器人集控***实现了不同厂商的多智能体既可以保持相对独立，又能充分协同工作，显著提升了第三方开发的模块的接入能力。本发明克服了被传输数据的解析难题，实现了不同规格智能体对数据的共同定义。本发明基于CORBA架构的数据交互体系，实现了基于Web服务的变电站巡视机器人综合信息访问服务，显著提高了信息***服务、接口的可扩展性和易维护性。

Description

一种兼容多智能体的变电站巡视机器人资源共享***
技术领域
本发明涉及变电站巡视机器人技术领域，具体涉及一种兼容多智能体的变电站巡视机器人资源共享***。
背景技术
国际机器人联合会统计数据显示，我国机器人市场规模在2012年至2017年的平均增长率（31.1%）高于全球增长率（17%），工业机器人密度也达到了88台/万人，但目前亟待实现数字化、网络化、智能化的开放式资源共享平台，促进机器人技术的推广落地。变电站巡视是电力生产中的基础工作，随着设备规模的日益增长，愈发凸显了巡视人力资源不足的难题；故我国正在大面积推广应用了变电站巡视机器人，代替人工开展可见光检测、红外热成像检测、噪声检测等日常巡视，更可在异常、紧急情况下及时查明现场设备状态，提高生产工作效率，破解设备增长与人员不足之间的突出矛盾。
自2013年以来，南方电网公司、国家电网公司等电网企业已逐步推广应用无轨式户外变电站巡视机器人及其集控***，但由于不同厂商、不同规格巡视机器人均使用私用协议而限制了应用效果。另一方面，虽然2010年国际电工委员会（International ElectricCommittee，IEC）发布了IEC 61850 7-4的第二版，补充了兼容逻辑节点类和数据类的内容，但也并没有适用于机器人巡视的相关定义内容。所以当前应用的不同厂商、不同规格机器人之间仍然不能共享巡视路径、检测结果等信息，难以弥补人工巡视任务重的困境，不能合理调配利用和集中控制、管理巡视机器人资源，因此有必要建立统一的变电站巡视机器人通信接口。
同时，多智能体***（multi-agent system，MAS）是由在一个环境中交互的多个智能体组成的计算***，可被用于解决分离的智能体以及单层***难以解决的难题，并被认为是适用于分布式异构***进行信息集成的有效方法。鉴于此，有必要研发基于多智能体***的变电站巡视机器人资源共享***，解决因不同厂商、不同规格巡视机器人互不兼容而未能得以充分应用的关键技术难题；进而促进变电站巡视机器人能够真正破解电力生产中结构性缺员的突出矛盾，不断满足人民追求美好生活的电力需求。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种兼容多智能体的变电站巡视机器人资源共享***，具体技术方案如下：
一种兼容多智能体的变电站巡视机器人资源共享***包括一套巡视机器人集控***、若干套变电站巡视机器人的站内监控***；其中每套站内监控***则包括一套本地监控后台及若干套无轨式巡视机器人智能体、若干套轨道式巡视机器人智能体、若干套视频监控***智能体；所述无轨式巡视机器人智能体、轨道式巡视机器人智能体、视频监控***智能体分别与本地监控后台通信连接；所述本地监控后台与分别与所在电网的巡视机器人集控***通信连接。
优选地，所述无轨式巡视机器人智能体、轨道式巡视机器人智能体、视频监控***智能体采取松耦合消息传递方式依次与本地监控后台、巡视机器人集控***相互通信。
优选地，所述本地监控后台设置在变电站，所述本地监控后台基于IEC 61850标准的站级总线与站内的无轨式巡视机器人智能体、轨道式巡视机器人智能体、视频监控***智能体进行数据交互。
优选地，所述本地监控后台包括网络接口电路、微处理器、输入输出模块、本地存储模块、仲裁开关模块；所述网络接口电路用于本地监控后台与巡视机器人集控***实现数据交互；所述微处理器用于对输入输出模块的数据进行处理分析；所述输入输出模块用于与无轨式巡视机器人智能体、轨道式巡视机器人智能体、视频监控***智能体通信连接；所述本地存储模块用于存储交互数据；所述仲裁开关模块用于在线仲裁各智能体同时提出的访问本地监控后台请求；所述网络接口电路与巡视机器人集控***连接；所述输入输出模块分别与网络接口电路、微处理器、本地存储模块、仲裁开关模块连接。
优选地，所述网络接口电路基于IEC 61850的报文、抽象通信服务接口及特定通信服务映射实现与巡视机器人集控***交互；所述网络接口电路的传输速率大于16兆字节，传输时延小于150毫秒，通信协议为TCP/IP，并经由电力综合数据网接入巡视机器人集控***。
优选地，所述微处理器采用平面网格阵列封装。
优选地，所述输入输出模块包括以太网接口、RJ-45连接头。
优选地，所述本地存储模块包括Adaptec 6系列RAID存储元件。
所述巡视机器人集控***设置在运维中心，并基于电力综合数据网与所辖变电站内的本地监控后台进行数据交互；所述巡视机器人集控***包括消息传递***、智能体管理***、目录促进器、无轨式巡视机器人智能体接口、轨道式巡视机器人智能体接口、视频监控***智能体接口；所述消息传递***用于实现不同产商、不同类别、不同规格的智能体之间的强交互；所述智能体管理***用于针对本地监控后台的数据交互，并选择合适的巡检任务信息模型文件；所述目录促进器用于规范不同厂商、不同智能体之间的接口定义语言和应用编程接口；所述无轨式巡视机器人智能体接口、轨道式巡视机器人智能体接口、视频监控***智能体接口分别用于实现对巡视机器人监控***所辖的无轨式巡视机器人智能体、轨道式巡视机器人智能体、视频监控***智能体私用协议的兼容、适配；所述消息传递***分别与智能体管理***、目录促进器、无轨式巡视机器人智能体接口、轨道式巡视机器人智能体接口、视频监控***智能体接口、本地监控后台连接。
本发明的有益效果为：本发明提供了一种开放的变电站巡视机器人数据交互体系框架，实现了不同厂商的多智能体既可以保持相对独立，又能充分协同工作，显著提升了第三方开发的模块的接入能力。本发明具备强交互性，克服了被传输数据（如数据类型、字节顺序等）的解析难题，实现了不同规格智能体对数据的共同定义。本发明基于CORBA架构的数据交互体系，实现了基于Web服务的变电站巡视机器人综合信息访问服务，显著提高了信息***服务、接口的可扩展性和易维护性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为巡视机器人集控***的内部数据流示意图。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：
如图1所示，一种兼容多智能体的变电站巡视机器人资源共享***包括一套巡视机器人集控***、若干套变电站巡视机器人的站内监控***；其中每套站内监控***则包括一套本地监控后台及若干套无轨式巡视机器人智能体、若干套轨道式巡视机器人智能体、若干套视频监控***智能体；无轨式巡视机器人智能体、轨道式巡视机器人智能体、视频监控***智能体分别与本地监控后台通信连接；本地监控后台与分别与所在电网的巡视机器人集控***通信连接。
本地监控后台设置在变电站，本地监控后台基于IEC 61850标准的站级总线与站内的无轨式巡视机器人智能体、轨道式巡视机器人智能体、视频监控***智能体进行数据交互，交互数据包括检索、发布/订阅、指令三类数据。
本地监控后台包括网络接口电路、微处理器、输入输出模块、本地存储模块、仲裁开关模块；网络接口电路用于本地监控后台与巡视机器人集控***实现数据交互；微处理器用于对输入输出模块的数据进行处理分析；输入输出模块用于与无轨式巡视机器人智能体、轨道式巡视机器人智能体、视频监控***智能体通信连接；本地存储模块用于存储交互数据；仲裁开关模块用于在线仲裁各智能体同时提出的访问本地监控后台请求；网络接口电路与巡视机器人集控***连接；输入输出模块分别与网络接口电路、微处理器、本地存储模块、仲裁开关模块连接。
网络接口电路基于IEC 61850的报文（MMS）、抽象通信服务接口（ACSI）及特定通信服务映射实现与巡视机器人集控***交互；网络接口电路的传输速率大于16兆字节，传输时延小于150毫秒，通信协议为TCP/IP，并经由电力综合数据网接入巡视机器人集控***。
微处理器采用平面网格阵列封装，可以执行定点或浮点算术运算操作、移位操作以及逻辑操作、指令译码、接收和发送信号、地址运算和转换等任务。
输入输出模块包括以太网接口、RJ-45连接头，是实现本地监控后台主要联系功能的模块，可与巡视机器人集控***、若干套无轨式巡视机器人智能体、若干套轨道式巡视机器人智能体、若干套视频监控***智能体通信联系。
本地存储模块包括Adaptec 6系列RAID存储元件，并提供运算所需指令、数据读取服务。
仲裁开关元件基于并联优先权判别法，用于在线仲裁同时提出的访问本地监控后台请求，利用动态优先级提升机制中消息在发送队列的排位、数量随请求等待时间动态改变的特点，对非周期性信息的传输采用基于随机数的动态优先级切换调度策略，克服当无轨式巡视机器人智能体、轨道式巡视机器人智能体、视频监控***智能体同一时刻争抢传输的拥塞难题，实现均匀分配网络资源，提高信息传输实时性。
无轨式巡视机器人智能体、轨道式巡视机器人智能体、视频监控***智能体采取松耦合消息传递方式依次与本地监控后台、巡视机器人集控***相互通信。
如图2所示，巡视机器人集控***设置在运维中心，并基于电力综合数据网与所辖变电站内的本地监控后台进行数据交互。巡视机器人集控***包括消息传递***（MessageTransfer System，MTS）、智能体管理***、目录促进器、无轨式巡视机器人智能体接口、轨道式巡视机器人智能体接口、视频监控***智能体接口。无轨式巡视机器人智能体接口、轨道式巡视机器人智能体接口、视频监控***智能体接口中又分别包含不同厂商信息模型文件的底层代码文件库。
消息传递***用于实现不同产商、不同类别、不同规格的智能体之间的强交互。其主要功能是基于面向变电站巡检任务的信息模型文件实现，包以IEC TC57标准（IEC 61970标准、IEC 61968标准、IEC 61850标准）公共信息模型作为电力***管理及其信息交换领域国际标准定义的信息模型。信息模型文件以XML/RDF文件格式输入输出。
智能体管理***用于针对本地监控后台的查询、发布/订阅、控制三类数据交互，并用于选择合适的巡检任务信息模型文件。
目录促进器基于实时公共对象请求代理体系结构（Common Object RequestBroker Architecture，CORBA），用于规范不同厂商、不同类别和规格智能体之间的接口定义语言（Interface description language，IDL）和应用编程接口（ApplicationProgramming Interface，API），实现了根据不同智能体对象请求代理（Object RequestBroker，ORB）选择接口进行交互，相关定义参照名为对象管理组织（Object ManagementGroup，OMG）的国际计算机行业标准协会推荐的中间件标准。
无轨式巡视机器人智能体接口、轨道式巡视机器人智能体接口、视频监控***智能体接口基于IEC TC57标准分别用于实现对巡视机器人监控***所辖的无轨式巡视机器人智能体、轨道式巡视机器人智能体、视频监控***智能体私用协议的兼容、适配。
消息传递***分别与智能体管理***、目录促进器、无轨式巡视机器人智能体接口、轨道式巡视机器人智能体接口、视频监控***智能体接口、本地监控后台连接。
巡视机器人集控***在整合不同厂商、不同类别、不同规格智能体时，采用基于CORBA的智能体相关组件进行***集成，提供基于消息传递***的在线方式下接入标准（IEC 61970标准、IEC 61968标准、IEC 61850标准）和带CORBA 中间件（IDL、API）的实时数据集成，其内部交互数据包括信息模型文件，查询、发布/订阅、控制三类数据以及信息模型文件（XML/RDF）。其中，XML/RDF的信息模型文件是***核心要素，它将不同智能体厂商、不同类别或不同规格智能体的私用格式数据表示成不依赖于原***、原开发语言的开放性数据，即企业信息模型和接口规范所定义的数据，使巡视机器人集控***成为适应各种需求的接口适配器。
智能体管理***提供符合既定标准（IEC 61970标准、IEC 61968标准、IEC 61850标准）的规范信息模型文件（XML/RDF），并接受不同类别、不同电压等级变电站在运的智能体、***中的智能体接口和生产巡维人员等订阅者的请求，并将请求保存到需求文件中；在巡检任务需求变化时，或者需要更换不同厂商、不同规格的智能体时，生成数据文件，发布给相应的订阅者。订阅者接收到数据文件后，按照既定标准生成相应变电站巡检任务的信息模型文件，并将相关数据和信息模型文件发布至目标智能体中。由于智能体管理***可将数据分发给不同的订阅者，使得***的兼容适配、使用更加灵活，满足了跨区域转运巡视机器人等智能体资源的需求。
站内监控***设置在不同的变电站，其中的无轨式巡视机器人智能体、轨道式巡视机器人智能体、视频监控***智能体分别采集变电站内的设备状态信息，并传输至本地监控后台；本地监控后台将归集的设备状态信息发送至巡视机器人集控***。巡视机器人集控***设置在所在网区的巡维中心，可归集、展示不同的站内监控***采集、上传的设备状态信息；也可向不同的站内监控***及其智能体发布指令。同时，巡视机器人集控***也用于实现不同厂商、不同类别、不同规格智能体之间信息模型的兼容转换、信息交互。
与其他巡检机器人集中控制***相比，本发明解决了因不同类别、不同厂商、不同规格巡视机器人互不兼容导致未能得以充分应用的难题，有效实现巡视机器人及其控制***之间的消息传递，克服了被传输数据（如数据类型、字节顺序等）、变电站巡检路径、巡检任务点的编码解析和兼容适配难题，实现了不同厂商的多智能体既可以保持相对独立，又能充分协同工作，显著提升了第三方开发的模块的后续接入能力，达到了使变电站巡视机器人能够真正破解电力生产中结构性缺员的突出矛盾，用以不断满足人民追求美好生活电力需求的目标。
本发明不局限于以上所述的具体实施方式，以上所述仅为本发明的较佳实施案例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种兼容多智能体的变电站巡视机器人资源共享***，其特征在于：包括一套巡视机器人集控***、若干套变电站巡视机器人的站内监控***；其中每套站内监控***则包括一套本地监控后台及若干套无轨式巡视机器人智能体、若干套轨道式巡视机器人智能体、若干套视频监控***智能体；所述无轨式巡视机器人智能体、轨道式巡视机器人智能体、视频监控***智能体分别与本地监控后台通信连接；所述本地监控后台与分别与所在电网的巡视机器人集控***通信连接；
所述无轨式巡视机器人智能体、轨道式巡视机器人智能体、视频监控***智能体采取松耦合消息传递方式依次与本地监控后台、巡视机器人集控***相互通信；
所述本地监控后台设置在变电站，所述本地监控后台基于IEC 61850标准的站级总线与站内的无轨式巡视机器人智能体、轨道式巡视机器人智能体、视频监控***智能体进行数据交互；
所述本地监控后台包括网络接口电路、微处理器、输入输出模块、本地存储模块、仲裁开关模块；所述网络接口电路用于本地监控后台与巡视机器人集控***实现数据交互；所述微处理器用于对输入输出模块的数据进行处理分析；所述输入输出模块用于与无轨式巡视机器人智能体、轨道式巡视机器人智能体、视频监控***智能体通信连接；所述本地存储模块用于存储交互数据；所述仲裁开关元件基于并联优先权判别法，用于在线仲裁同时提出的访问本地监控后台请求，利用动态优先级提升机制实现消息在发送队列的排位、数量随请求等待时间动态改变，对非周期性信息的传输采用基于随机数的动态优先级切换调度策略；所述网络接口电路与巡视机器人集控***连接；所述输入输出模块分别与网络接口电路、微处理器、本地存储模块、仲裁开关模块连接；
所述巡视机器人集控***设置在运维中心，并基于电力综合数据网与所辖变电站内的本地监控后台进行数据交互；所述巡视机器人集控***包括消息传递***、智能体管理***、目录促进器、无轨式巡视机器人智能体接口、轨道式巡视机器人智能体接口、视频监控***智能体接口；所述消息传递***用于实现不同产商、不同类别、不同规格的智能体之间的强交互；所述智能体管理***用于针对本地监控后台的数据交互，并选择合适的巡检任务信息模型文件；所述目录促进器用于规范不同厂商、不同智能体之间的接口定义语言和应用编程接口；所述无轨式巡视机器人智能体接口、轨道式巡视机器人智能体接口、视频监控***智能体接口分别用于实现对巡视机器人监控***所辖的无轨式巡视机器人智能体、轨道式巡视机器人智能体、视频监控***智能体私用协议的兼容、适配；所述消息传递***分别与智能体管理***、目录促进器、无轨式巡视机器人智能体接口、轨道式巡视机器人智能体接口、视频监控***智能体接口、本地监控后台连接。
2.根据权利要求1所述的一种兼容多智能体的变电站巡视机器人资源共享***，其特征在于：所述网络接口电路基于IEC 61850的报文、抽象通信服务接口及特定通信服务映射实现与巡视机器人集控***交互；所述网络接口电路的传输速率大于16兆字节，传输时延小于150毫秒，通信协议为TCP/IP，并经由电力综合数据网接入巡视机器人集控***。
3.根据权利要求1所述的一种兼容多智能体的变电站巡视机器人资源共享***，其特征在于：所述微处理器采用平面网格阵列封装。
4.根据权利要求1所述的一种兼容多智能体的变电站巡视机器人资源共享***，其特征在于：所述输入输出模块包括以太网接口、RJ-45连接头。
5.根据权利要求1所述的一种兼容多智能体的变电站巡视机器人资源共享***，其特征在于：所述本地存储模块包括Adaptec 6系列RAID存储元件。
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