專(zhuān)利名稱(chēng):一種新能源發(fā)電的多代理系統(tǒng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型屬于新能源與環(huán)境保護(hù)和分布式智能控制領(lǐng)域,具體涉及一種風(fēng)能、太陽(yáng)能聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的多代理系統(tǒng)(MAS, multi-agent system )。
技術(shù)背景當(dāng)前,全世界能源界一直都在關(guān)注未來(lái)能源發(fā)展的走向和策略,實(shí) 現(xiàn)能源、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展是世界能源建設(shè)追求的目標(biāo)。新型能源 如太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、海洋能等具有清潔性、可再生性、分布廣 泛等特性,使得其成為能源開(kāi)發(fā)利用的新關(guān)注點(diǎn)。而風(fēng)能和太陽(yáng)能由于 其取之不盡、無(wú)處不在等特點(diǎn)使得其開(kāi)發(fā)日益受到重視。風(fēng)能發(fā)電和太 陽(yáng)能光伏發(fā)電是近年來(lái)發(fā)電系統(tǒng)發(fā)展最快的技術(shù)。由于風(fēng)能與太陽(yáng)能在 時(shí)間和空間上具有互補(bǔ)性,風(fēng)能、太陽(yáng)能互補(bǔ)發(fā)電成為比單一的風(fēng)能或 太陽(yáng)能發(fā)電更有效的方式。風(fēng)能和太陽(yáng)能也將成為21世紀(jì)大規(guī)模開(kāi)發(fā)的 可再生清潔能源。由于空氣動(dòng)力學(xué)的不確定性和發(fā)電機(jī)、電力電子裝置的復(fù)雜性以及 系統(tǒng)包含大量特性各異的設(shè)備和控制系統(tǒng),加之電能生產(chǎn)與消費(fèi)的同時(shí) 性和氣候變化的隨機(jī)性,使得電力系統(tǒng)表現(xiàn)為一個(gè)不可觀(guān)察且不確定的、 連續(xù)動(dòng)態(tài)變化的開(kāi)放式環(huán)境。風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)模型具有很強(qiáng)的非 線(xiàn)性、不確定性和多干擾等特點(diǎn)。風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)組通常布置在資 源豐富的地區(qū),如海島和邊遠(yuǎn)地區(qū),甚至海上,要求能夠無(wú)人值守運(yùn)行 和遠(yuǎn)程監(jiān)控,這就對(duì)系統(tǒng)中的控制系統(tǒng)可靠性提出了很高的要求。解決 這些復(fù)雜電力系統(tǒng)面臨的上述問(wèn)題需不斷運(yùn)用新理論、新技術(shù)。由上述可見(jiàn),現(xiàn)有技術(shù)中存在需要改進(jìn)的地方。 實(shí)用新型內(nèi)容為了解決因風(fēng)能、太陽(yáng)能聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的強(qiáng)非線(xiàn)性、分布性等特點(diǎn)而 造成的利用傳統(tǒng)的控制理論和方法無(wú)法進(jìn)行優(yōu)化組合控制的問(wèn)題,本實(shí)用 新型提供了 一種新能源發(fā)電的多代理系統(tǒng)裝置。本實(shí)用新型的新能源發(fā)電的多代理系統(tǒng)裝置,其用于對(duì)風(fēng)能發(fā)電組件、太陽(yáng)能發(fā)電組件的監(jiān)控,其包括用于控制的代理模塊,該代理模塊用于控制風(fēng)能發(fā)電組件和太陽(yáng)能發(fā)電組件的輸入和輸出,及控制并協(xié)調(diào)系統(tǒng)的其他代理模塊的工作;用于數(shù)據(jù)釆集處理的代理模塊,該代理模塊用于采 集風(fēng)能發(fā)電組件和太陽(yáng)能發(fā)電組件的生產(chǎn)數(shù)據(jù)并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理, 為用于控制和信息管理的代理模塊提供所需數(shù)據(jù)報(bào)告;用于信息管理的代 理模塊,該代理模塊用于對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè),并根據(jù)來(lái)自用于數(shù)據(jù)采集處理 的代理模塊的維護(hù)報(bào)告對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估及合理安排,以及用于相關(guān)數(shù)據(jù)的 信息交互。其中,所述多代理系統(tǒng)裝置還包括用于資源管理的代理模塊,該代理 模塊為整個(gè)系統(tǒng)提供智能決策所需的知識(shí)和數(shù)據(jù),并在對(duì)知識(shí)庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù) 進(jìn)行學(xué)習(xí)更新以便日后使用。其中,所述用于數(shù)據(jù)采集處理的代理模塊包括用于數(shù)據(jù)采集的代理單元,該代理單元用于獲取風(fēng)能發(fā)電組件和太陽(yáng)能發(fā)電組件的現(xiàn)場(chǎng)工作數(shù)據(jù);用于數(shù)據(jù)處理的代理單元,該代理單元用于對(duì)上述代理單元獲得的現(xiàn)場(chǎng)工作數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算和/或邏輯運(yùn)算處理、提取生產(chǎn)過(guò)程的狀態(tài)特征信 白其中,上述用于信息管理的代理模塊包括用于監(jiān)測(cè)的代理單元,該 代理單元用于構(gòu)建監(jiān)測(cè)界面、監(jiān)測(cè)來(lái)自所述用于凄t據(jù)處理的代理單元的數(shù) 據(jù),并根據(jù)該數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)指示,以及與期望值和/或運(yùn)行限值進(jìn)行比較確定是否進(jìn)行預(yù)報(bào)警,同時(shí)為所述用于技術(shù)支持的代理模塊提供監(jiān)測(cè)報(bào) 告;用于技術(shù)支持的代理單元,該代理單元根據(jù)所述用于監(jiān)測(cè)的代理單元 和所述用于控制的代理模塊所提供的報(bào)告,對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的性能進(jìn)行評(píng)估,給出技術(shù)支持方案和報(bào)告;用于信息交互的代理單元,該代理單元用于進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)的添加、刪除、修改保存以及數(shù)據(jù)輸入輸出的信息交互操作。其中,所述用于控制的代理模塊包括用于協(xié)調(diào)的代理單元,該代理 單元負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)該代理模塊內(nèi)用于任務(wù)管理、風(fēng)電組件控制、光電組件控制 及決策的各個(gè)代理單元之間的工作;用于任務(wù)管理的代理單元,該代理單 元用于進(jìn)行任務(wù)接收與分解、資源選取、任務(wù)分配與運(yùn)行、任務(wù)協(xié)調(diào)與集 成、以及配置用于風(fēng)電組件控制和光電組件控制的兩個(gè)代理單元的發(fā)電任 務(wù);用于風(fēng)電組件控制的代理單元,該代理用于控制風(fēng)能發(fā)電組件按所需 任務(wù)工作;用于光電組件控制的代理單元,該代理用于控制太陽(yáng)能發(fā)電組 件按所需任務(wù)工作;用于決策的代理單元,該代理單元根據(jù)所述用于監(jiān)測(cè) 的代理單元所提供的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和歷史資源數(shù)據(jù)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的性能進(jìn)行 評(píng)估,同時(shí)根據(jù)所述用于風(fēng)電組件控制、光電組件控制和協(xié)調(diào)的各個(gè)代理 單元所提供的信息對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)活動(dòng)作出安排。其中,所述用于控制的代理模塊還包括用于維護(hù)的代理單元,該代 理單元根據(jù)所述用于決策的代理單元所給出的故障"^斷決策來(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行 維護(hù)活動(dòng)用以排除故障和維護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行,并向用于技術(shù)支持的代理 單元提供系統(tǒng)維護(hù)報(bào)告。其中,所述用于資源管理的代理模塊包括用于管理的代理單元,該知識(shí)庫(kù)的學(xué)習(xí)更新、接收來(lái)自用于監(jiān)測(cè)的代理單元所提供的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),將該 數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中。本實(shí)用新型研究了作為分布式人工智能的進(jìn)一步發(fā)展的多代理理論與 技術(shù),建立了一個(gè)具有數(shù)據(jù)釆集處理代理子系統(tǒng)、智能控制代理子系統(tǒng)、信息管理代理子系統(tǒng)、資源管理代理子系統(tǒng)等組成的用于風(fēng)能、太陽(yáng)能聯(lián)合發(fā)電的多代理系統(tǒng)裝置。多代理(Multi-Agent)系統(tǒng)是設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜 系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的新途徑,它能很好的解決分布式能源電力系統(tǒng)所遇到的 問(wèn)題。代理智能體能通過(guò)角色分配協(xié)調(diào)、協(xié)作、智能地完成某些分布式、 復(fù)雜的任務(wù),使得整個(gè)系統(tǒng)成為一個(gè)性能優(yōu)越的整體。因而,本實(shí)用新型 將多代理技術(shù)引入風(fēng)能、太陽(yáng)能聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng),解決了因風(fēng)能、太陽(yáng)能聯(lián) 合發(fā)電系統(tǒng)的強(qiáng)非線(xiàn)性、分布性等特點(diǎn)產(chǎn)生的控制難的問(wèn)題。本實(shí)用新型的多代理(Multi-Agent)技術(shù)的4吏用,優(yōu)化了新型能源風(fēng) 能和太陽(yáng)能聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng),使得系統(tǒng)的輸出更加穩(wěn)定、性能指標(biāo)更優(yōu)、抗 干擾能力更強(qiáng)、可以增強(qiáng)系統(tǒng)的智能性、簡(jiǎn)化系統(tǒng)地管理維護(hù),推動(dòng)風(fēng)能、 太陽(yáng)能聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的大范圍實(shí)用化,從而達(dá)到改善環(huán)境污染、開(kāi)發(fā)新能 源利用、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的三重效果。
圖1是采用本實(shí)用新型多代理系統(tǒng)裝置的風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電裝置; 圖2是本實(shí)用新型多代理系統(tǒng)裝置的功能模塊圖; 圖3是本實(shí)用新型多代理系統(tǒng)裝置各個(gè)代理才莫塊或代理單元之間的協(xié) 作通信示意圖;圖4是本實(shí)用新型多代理系統(tǒng)裝置的單個(gè)代理模塊或代理單元的內(nèi)部 結(jié)構(gòu)示意圖;圖5是本實(shí)用新型多代理系統(tǒng)的石更件組成結(jié)4勾示意圖。
具體實(shí)施方式
以下將詳細(xì)描述本實(shí)用新型的各較佳實(shí)施例。如圖1和圖2所示,本實(shí)用新型新能源發(fā)電的多代理系統(tǒng)裝置,其用 于對(duì)風(fēng)能發(fā)電組件5、太陽(yáng)能發(fā)電組件6實(shí)現(xiàn)監(jiān)控,該控制系統(tǒng)應(yīng)用于通用計(jì)算機(jī)上;所述多代理系統(tǒng)裝置包括用于數(shù)據(jù)采集處理的代理模塊1,該 代理模塊用于采集風(fēng)能發(fā)電組件5和太陽(yáng)能發(fā)電組件6的生產(chǎn)數(shù)據(jù)并對(duì)數(shù) 據(jù)進(jìn)行分析、處理,為用于控制和信息管理的代理模塊(2和3 )提供所需 數(shù)據(jù)報(bào)告;用于控制的代理模塊2,該代理模塊用于控制風(fēng)能發(fā)電組件5和 太陽(yáng)能發(fā)電組件6的輸入和輸出,及控制并協(xié)調(diào)系統(tǒng)的其他代理模塊的工 作;用于信息管理的代理模塊3,該代理模塊用于對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè),并根據(jù) 用于數(shù)據(jù)釆集處理的代理模塊1所提供的維護(hù)報(bào)告和/或用于控制的代理模 塊2所提供的報(bào)告對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估及合理安排,以及用于相關(guān)數(shù)據(jù)的信息 交互,其中相關(guān)數(shù)據(jù)包括風(fēng)能發(fā)電組件5和太陽(yáng)能發(fā)電組件6的生產(chǎn)數(shù)據(jù); 用于資源管理的代理模塊4,該代理模塊用于存儲(chǔ)和更新系統(tǒng)龐大的知識(shí)庫(kù) 和數(shù)據(jù)庫(kù)資源,并用于為整個(gè)系統(tǒng)提供智能決策所需的知識(shí)和數(shù)據(jù)。上述 對(duì)風(fēng)能發(fā)電組件5和太陽(yáng)能發(fā)電組件6的數(shù)據(jù)采集可以采用以下方式通 過(guò)光纖連接到很多分布在風(fēng)能發(fā)電組件5和太陽(yáng)能發(fā)電組件6上的控制傳 感器,來(lái)提供所需數(shù)據(jù)。由于現(xiàn)有技術(shù)中多代理系統(tǒng)(Multi-Agent)已經(jīng) 在智能化和分布化管理中得到應(yīng)用,如智能遠(yuǎn)程教學(xué)和電力自動(dòng)化管理, 其基本設(shè)置已經(jīng)成熟,本實(shí)用新型是對(duì)該技術(shù)理論的應(yīng)用。如圖l所示,上述風(fēng)能發(fā)電組件用于將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能并提供給負(fù)載, 其包括風(fēng)輪、調(diào)速器與限速裝置、發(fā)電機(jī)、塔架等構(gòu)成。整個(gè)風(fēng)能發(fā)電組 件在本實(shí)用新型所述的控制系統(tǒng)的控制下將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能并帶動(dòng) 發(fā)電機(jī)發(fā)電轉(zhuǎn)換為電能。風(fēng)能發(fā)電組件的控制Agent,采用PLC控制或微 機(jī)控制對(duì)風(fēng)能發(fā)電實(shí)行控制,通過(guò)光纖連接多個(gè)分布在風(fēng)能發(fā)電組件上的 控制傳感器,為控制系統(tǒng)提供所需要的系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù),其中包括風(fēng)輪轉(zhuǎn)速 的設(shè)定值和葉片變漿距,柵極電壓、頻率、相位、風(fēng)輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速,不同 溫度、油壓等參數(shù),從而通過(guò)選擇合適的控制算法使得系統(tǒng)達(dá)到最佳。如圖1所示,該太陽(yáng)能發(fā)電組件用于將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能并提供給負(fù) 載;其由太陽(yáng)能電池方陣、控制器、蓄電池組、逆變器等組成。太陽(yáng)能電池單體是光電轉(zhuǎn)換的最小單元將其按照功率要求進(jìn)行串并聯(lián)并封裝后構(gòu)成 太陽(yáng)能電池組件,蓄電池組通過(guò)太陽(yáng)能電池方陣充電,對(duì)于蓄電池組的基 本要求是自放電率低、使用壽命長(zhǎng)、充電效率高、少維護(hù)或免維護(hù)、工作 溫度范圍寬、價(jià)格低廉等,逆變器是將直流電變換成交流電的設(shè)備,當(dāng)負(fù)載是交流或要并網(wǎng)時(shí)它是必須的。太陽(yáng)能發(fā)電組件的控制Agent,主要有如 下功能(1)蓄電池最優(yōu)充電控制控制器根據(jù)當(dāng)前的太陽(yáng)能資源情況和 蓄電池荷電狀態(tài),確定最佳充電方式,以實(shí)現(xiàn)高效、快速地充電,并充分 考慮充電方式對(duì)蓄電池壽命的影響。(2)蓄電池放電管理對(duì)蓄電池放電 過(guò)程進(jìn)行管理,如負(fù)載控制自動(dòng)開(kāi)關(guān)機(jī)、實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)、防止負(fù)載接入時(shí)蓄 電池端電壓突降而導(dǎo)致的錯(cuò)誤保護(hù)等(3)設(shè)備保護(hù)光伏發(fā)電系統(tǒng)所連接 的用電設(shè)備,在有些情況下需要由控制器提供保護(hù),如系統(tǒng)中因逆變電路 故障而出現(xiàn)的過(guò)電壓和負(fù)載短路而出現(xiàn)的過(guò)電流等,如不及時(shí)加以控制, 就有可能導(dǎo)致光伏發(fā)電系統(tǒng)或用電設(shè)備損壞。上述控制方法代理(Agent) 模型可以通過(guò)應(yīng)用PID算法、最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模 糊控制、專(zhuān)家系統(tǒng)等算法可以方便的搭建軟件Agent實(shí)體,軟件Agent控制 方法具有快速響應(yīng)、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、切換靈活等特點(diǎn),可以在風(fēng)力環(huán)境和負(fù)載 變化時(shí)選擇最佳的控制方式,達(dá)到風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)的最優(yōu)控制。如圖5所示,所述分別用于數(shù)據(jù)釆集、控制、信息管理和資源管理的 四個(gè)代理模塊應(yīng)用于四個(gè)不同的通用計(jì)算機(jī)上,它們之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)路 由進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。用于數(shù)據(jù)采集處理的代理模塊應(yīng)用于計(jì)算機(jī)13上用于建 立數(shù)據(jù)采集站,用于信息管理的代理模塊應(yīng)用于計(jì)算機(jī)14上用于建立信息 站,用于資源管理的代理模塊應(yīng)用于計(jì)算機(jī)15上用于建立資源站,用于控 制的代理模塊可以劃分為主控制和備份控制兩個(gè)模塊分別應(yīng)用兩個(gè)計(jì)算機(jī) 11、 12上用于建立控制站,上述計(jì)算機(jī)之間建立局域網(wǎng)通過(guò)網(wǎng)關(guān)路由17進(jìn) 行數(shù)據(jù)傳輸。上述計(jì)算機(jī)ll、 12、 13、 14、 15構(gòu)成室內(nèi)控制級(jí)的各個(gè)子系 統(tǒng)。然而,上述各計(jì)算機(jī)可以設(shè)置在一臺(tái)或者合并較少的幾臺(tái)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行,上述具體實(shí)施例僅為本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的一種方式,并非對(duì)本實(shí)用新型 專(zhuān)利保護(hù)范圍的限制。圖5所示的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控裝置7由分布在風(fēng)能發(fā)電組件5和太陽(yáng)能發(fā)電組 件6上的多個(gè)傳感裝置組成,用于給上述室內(nèi)控制級(jí)的各個(gè)子系統(tǒng)提供生 產(chǎn)狀況檢測(cè)數(shù)據(jù)。圖5中的計(jì)算機(jī)16為遠(yuǎn)程控制機(jī),本實(shí)用新型的室內(nèi)控 制級(jí)的各個(gè)子系統(tǒng)(即應(yīng)用的本實(shí)用新型所述多代理系統(tǒng)裝置的通用計(jì)算 機(jī))通過(guò)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)路由17與遠(yuǎn)程控制機(jī)16進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸及交換。如圖3所示,上述用于數(shù)據(jù)采集處理的代理模塊1包括用于數(shù)據(jù)釆 集的代理單元1-1和用于數(shù)據(jù)處理的代理單元1-2;用于數(shù)據(jù)釆集的代理單 元1-1用于獲取風(fēng)能發(fā)電組件5和太陽(yáng)能發(fā)電組件6的現(xiàn)場(chǎng)工作數(shù)據(jù),用于 數(shù)據(jù)處理的代理單元1-2對(duì)對(duì)上述代理單元獲得的現(xiàn)場(chǎng)工作數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué) 運(yùn)算和/或邏輯運(yùn)算處理、提取生產(chǎn)過(guò)程的狀態(tài)特征信息,該用于數(shù)據(jù)采集 與處理的代理單元通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控裝置5-1和6-1分別獲取風(fēng)能發(fā)電組件5-2 和太陽(yáng)能發(fā)電組件6-2的運(yùn)行參數(shù)(箭頭02 )。用于數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理的代理單元的功能主要包括信號(hào)采集和信號(hào) 變換,信號(hào)采集是通過(guò)傳感器將發(fā)電過(guò)程中的物理信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào),信 號(hào)變換是將傳感器的模擬輸出(電信號(hào))轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。這樣多代理系統(tǒng)裝 置就能實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)光發(fā)電生產(chǎn)過(guò)程狀態(tài)信息的訪(fǎng)問(wèn)。另外,數(shù)據(jù)采集處理代理模塊還能訪(fǎng)問(wèn)和控制傳感器本身的信息,如 訪(fǎng)問(wèn)配置信息(型號(hào)、采樣時(shí)間等)和狀態(tài)信息(完好、故障),設(shè)定傳感器的 參數(shù)(數(shù)據(jù)更新的頻率)等。用于數(shù)據(jù)處理的代理單元l-2對(duì)來(lái)自代理單元1-1 的數(shù)據(jù)進(jìn)行一些基本的運(yùn)算,提取能夠表征生產(chǎn)過(guò)程(設(shè)備)狀態(tài)特征的信 息,例如對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波、快速傅立葉變換(FFT)、求平均值等,即提 取狀態(tài)特征。輸入到數(shù)據(jù)采集處理模塊的數(shù)據(jù)還包括各傳感器的位置、類(lèi) 型和配置信息等。如圖2所示,上述用于數(shù)據(jù)采集處理的代理模塊1運(yùn)行 于圖5中的計(jì)算機(jī)13上,構(gòu)成硬件系統(tǒng)中的釆集站。上述用于信息管理的代理模塊3包括用于監(jiān)測(cè)的代理單元3-l、用于 技術(shù)支持的代理單元3-2和用于信息交互的代理單元3-3;用于監(jiān)測(cè)的代理 單元3-1用于構(gòu)建友好和完善的監(jiān)測(cè)界面,完成特定設(shè)備的健康狀態(tài)監(jiān)測(cè), 實(shí)現(xiàn)故障診斷和降級(jí)的監(jiān)視,監(jiān)測(cè)上述用于數(shù)據(jù)處理的代理單元1-2所獲得 的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)指示(箭頭10),并將該數(shù)據(jù)與期望值、運(yùn)行限值進(jìn)行 比較,產(chǎn)生報(bào)警信號(hào),同時(shí)為用于技術(shù)支持的代理單元2-5提供監(jiān)測(cè)報(bào)告(箭 頭12),比如太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的信號(hào)監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)光伏發(fā)電系統(tǒng)各種裝置和各 個(gè)單元的狀況和參數(shù),為對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行判斷、控制、保護(hù)等提供依據(jù),需要 檢測(cè)的物理量有輸入電壓、充電電流、輸出電壓、輸出電流以及蓄電池溫 升等;用于技術(shù)支持的代理單元3-2,該代理單元根據(jù)所述用于監(jiān)測(cè)的代理 單元3-1和上述用于控制的代理模塊2所提供的報(bào)告(箭頭11和箭頭05 ), 對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的性能進(jìn)行評(píng)估,給出技術(shù)支持方案和報(bào)告;用于信息交互的 代理單元3-3,該代理單元用于進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)的添加、刪除、修改保存、數(shù) 據(jù)遠(yuǎn)程傳送、數(shù)據(jù)打印等輸入輸出信息交互操作。如圖2所示,用于信息 管理的代理模塊3運(yùn)行于圖5中的計(jì)算機(jī)14上,構(gòu)成硬件系統(tǒng)中的信息站。上述用于資源管理的代理模塊4主要包括用于管理的代理單元4-1,其 次還包括用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的知識(shí)庫(kù)4-2和數(shù)據(jù)庫(kù)4-3,該代理單元4-1用于根 據(jù)所述用于技術(shù)支持的代理單元3-2提供的報(bào)告(箭頭07 )進(jìn)行知識(shí)庫(kù)4-2 的學(xué)習(xí)更新,同時(shí)接收用于監(jiān)測(cè)的代理單元3-1提供的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)(箭頭 13),將其保存在數(shù)據(jù)庫(kù)4-3中,以供將來(lái)知識(shí)的查詢(xún)和數(shù)據(jù)的訪(fǎng)問(wèn)。如圖 2所示,用于資源管理的代理模塊4運(yùn)行于圖5中的計(jì)算機(jī)15上,構(gòu)成硬 件系統(tǒng)中的資源站。上述用于控制的代理模塊2包括用于協(xié)調(diào)的代理單元2-l、用于任務(wù) 的代理單元2-2、用于風(fēng)電組件控制的代理單元2-3、用于光電組件控制的 代理單元2-4、用于決策的代理單元2-5和用于維護(hù)的代理單元2-6;用于 協(xié)調(diào)的代理單元2-l負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)該代理模塊內(nèi)用于任務(wù)管理、風(fēng)電組件控制、光電組件控制及決策的各個(gè)代理單元之間的工作,以保證控制模塊的各代理單元之間的良好溝通、協(xié)商;用于任務(wù)的代理單元2-2主要進(jìn)行任務(wù)接收 與分解、資源選取、任務(wù)分配與運(yùn)行、任務(wù)協(xié)調(diào)與集成,通過(guò)任務(wù)代理單 元的管理來(lái)完成風(fēng)、光發(fā)電組件的機(jī)組發(fā)電任務(wù)優(yōu)化配置,當(dāng)整個(gè)發(fā)電系 統(tǒng)接受一定的發(fā)電任務(wù)時(shí),任務(wù)代理單元首先對(duì)風(fēng)能發(fā)電組件和太陽(yáng)能發(fā) 電組件的控制單元進(jìn)行檢測(cè)和詢(xún)問(wèn),代理單元2-3和2-4根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)裝置提取 的數(shù)據(jù)對(duì)任務(wù)單元提出的詢(xún)問(wèn)進(jìn)行應(yīng)答,用于任務(wù)的代理單元2-2根據(jù)應(yīng)答 結(jié)果對(duì)發(fā)電任務(wù)進(jìn)行分解并分配合適的任務(wù)給風(fēng)能發(fā)電組件5-2和太陽(yáng)能 發(fā)電組件6-2 (箭頭Ol),完成發(fā)電資源的智能選取,其中具體的協(xié)調(diào)協(xié)商 過(guò)程由協(xié)調(diào)代理單元2-l來(lái)執(zhí)行,在任務(wù)合理派發(fā)后,用于決策的代理單元 2-5根據(jù)所述用于監(jiān)測(cè)的代理單元3-1所提供的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)(箭頭12 )和 歷史資源數(shù)據(jù)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的性能進(jìn)行評(píng)估,同時(shí)根據(jù)所述用于風(fēng)電組件控 制、光電組件控制和協(xié)調(diào)的各個(gè)代理單元所提供的信息對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行和維 護(hù)活動(dòng)作出安排(箭頭00、 03)。用于風(fēng)電組件控制的代理單元2-3用于控 制風(fēng)能發(fā)電組件5-2按所需任務(wù)工作;用于光電組件控制的代理單元2-4用 于控制太陽(yáng)能發(fā)電組件6-2按所需任務(wù)工作。所述用于控制的代理模塊2還可以包括用于維護(hù)的代理單元2-6,該 代理單元根據(jù)所述用于決策的代理單元2-5所給出的故障診斷決策(箭頭 04)來(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)活動(dòng)用以排除故障和維護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行,并向用 于技術(shù)支持的代理單元3-2提供系統(tǒng)維護(hù)報(bào)告。上述用于控制的代理模塊2中,用于決策的代理單元2-5根據(jù)用于監(jiān)測(cè) 的代理單元3-l所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行故障診斷、確定故障發(fā)生的位置和原因、 并以一定的置信度給出故障診斷決策報(bào)告(箭頭12);該代理單元能夠給出 將來(lái)某一時(shí)刻設(shè)備(系統(tǒng))的健康,根據(jù)預(yù)計(jì)使用條件估計(jì)設(shè)備(系統(tǒng))的剩余 使用壽命。系統(tǒng)可對(duì)故障診斷定位,當(dāng)風(fēng)力系統(tǒng)或光伏系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí), 可自動(dòng)檢測(cè)故障類(lèi)型,指示故障位置,為對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)提供方便。如圖3所示,如果用于決策的代理單元2-5還需要立即控制生產(chǎn)過(guò)程某些設(shè)備的行 為,則用于決策的代理單元2-5對(duì)用于風(fēng)電組件控制或光電組件控制的代理 單元(2-3或2-4)發(fā)出控制任務(wù)請(qǐng)求(箭頭03)。上述用于維護(hù)的代理單元 2-6,是根據(jù)用于決策的代理單元2-5所給出的故障診斷報(bào)告(箭頭04)、 并有機(jī)地結(jié)合系統(tǒng)運(yùn)行歷史和維護(hù)歷史信息、現(xiàn)在和將來(lái)的任務(wù)安排以及 資源的約束情況,向用于技術(shù)支持的代理模塊3-2提供系統(tǒng)維護(hù)建議報(bào)告 (箭頭05)。維護(hù)建議包括維護(hù)活動(dòng)的安排(維護(hù)的時(shí)間和地點(diǎn)、維護(hù)需 要的工具、進(jìn)行維護(hù)的人員以及采取的方法)、設(shè)備(系統(tǒng))運(yùn)行配置的修改 以及運(yùn)行任務(wù)的修改等。這樣,用于控制的代理模塊就可基本實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)能 發(fā)電組件5和太陽(yáng)能發(fā)電組件6的協(xié)調(diào)、故障診斷決策、維護(hù)等主要監(jiān)管 功能。如圖2所示,上述用于控制的代理模塊2運(yùn)行于圖5中的計(jì)算機(jī)ll、 12上,構(gòu)成硬件系統(tǒng)中的控制站。如圖4所示,上述每個(gè)代理模塊或代理單元均可以采用以下結(jié)構(gòu)方式 其包括用于獲得環(huán)境參數(shù)信息的感應(yīng)器001、用于作用于環(huán)境的效應(yīng)器 002、用于與其他代理模塊、代理單元或知識(shí)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ牌?08 以及信息融合器003、規(guī)劃器004、決策器005、數(shù)據(jù)庫(kù)006和知識(shí)庫(kù)007; 感應(yīng)器001感知所需監(jiān)控環(huán)境的參數(shù)信息,并將其傳送給信息融合器003; 信息融合器根據(jù)感應(yīng)器接受的外界環(huán)境的信息和數(shù)據(jù)庫(kù)006中提供的內(nèi)部 狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行信息融合,產(chǎn)生修改當(dāng)前狀態(tài)的描述,并將此描述傳送給規(guī) 劃器004;規(guī)劃器004根據(jù)信息融合器003的指示和知識(shí)庫(kù)007提供的數(shù)據(jù) 的制定規(guī)劃方案,然后形成一系列動(dòng)作序列給決策器005,決策動(dòng)作通過(guò)效 應(yīng)器對(duì)環(huán)境發(fā)生作用;決策器005在規(guī)劃器004的指導(dǎo)下向效應(yīng)器002提 供執(zhí)行動(dòng)作,并可將決策信息通過(guò)通信器008傳送給其他的代理模塊或代 理單元,同時(shí)將達(dá)到的目標(biāo)反饋給知識(shí)庫(kù)007;知識(shí)庫(kù)007接受決策器005 提供的知識(shí)并能向規(guī)劃器004提供環(huán)境改變規(guī)律等社會(huì)模型知識(shí);數(shù)據(jù)庫(kù) 006提供系統(tǒng)內(nèi)置狀態(tài)信息即自身模型數(shù)據(jù);通信部分008可將提交新信息對(duì)知識(shí)庫(kù)進(jìn)行更新,還可和其他代理模塊或代理單元進(jìn)行信息交互。按照上述結(jié)構(gòu)建立的代理(Agent)模塊是以信念一愿望一意圖(BDI, Believe- Desire- Intention)概念為基礎(chǔ)的一種混合型Agent結(jié)構(gòu),同時(shí)具有慎 思和反應(yīng)Agent的特性,具有事件驅(qū)動(dòng)能力(對(duì)環(huán)境中的突發(fā)事件做出及時(shí) 響應(yīng))和目標(biāo)驅(qū)動(dòng)能力(主動(dòng)對(duì)環(huán)境采取行動(dòng)),Agent通過(guò)它自身的數(shù)據(jù)庫(kù)與 世界交互,通過(guò)感應(yīng)器感知世界的變化,結(jié)合自身模型和社會(huì)模型作出規(guī) 劃,并且通過(guò)效應(yīng)器執(zhí)行動(dòng)作,完成意圖,實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。本實(shí)用新型的整個(gè)硬件系統(tǒng)由風(fēng)能發(fā)電組件、太陽(yáng)能發(fā)電組件、多臺(tái) 微機(jī)或工控機(jī)、輸入輸出設(shè)備、局域網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)成;而本實(shí)用新型所提出的 整個(gè)控制系統(tǒng)是通過(guò)軟件在上述硬件基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的,本實(shí)用新型的多代理 系統(tǒng)裝置是#^居實(shí)際需要用PLC, JAVA語(yǔ)言在IBM的Aglet平臺(tái)上以^^塊 化的方式編成實(shí)現(xiàn)的。本實(shí)用新型在基于網(wǎng)絡(luò)的多代理(Agent)平臺(tái)上運(yùn) 行實(shí)現(xiàn)其功能。本實(shí)用新型將人工智能進(jìn)一步發(fā)展的代理(Agent)技術(shù)引入了風(fēng)光聯(lián) 合發(fā)電系統(tǒng),采用多代理(Agent)技術(shù)將風(fēng)能、太陽(yáng)能電力生產(chǎn)過(guò)程分為 邏輯上或者空間上相對(duì)獨(dú)立的若干個(gè)子系統(tǒng),每個(gè)子系統(tǒng)具有相對(duì)的獨(dú)立 性,完成特定的功能。代理(Agent)技術(shù)的智能性、自治性、社會(huì)性等特 點(diǎn)可以解決風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)大范圍并網(wǎng)發(fā)電中控制難、系統(tǒng)可靠性低、 可維護(hù)性差等難點(diǎn)問(wèn)題。本實(shí)用新型首先將整個(gè)風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)從代理(Agent)角度將其進(jìn) 行了任務(wù)分解,分解各個(gè)子系統(tǒng)(如圖3所示,其包括遠(yuǎn)程控制機(jī)、室內(nèi) 控制級(jí)的多個(gè)計(jì)算機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控級(jí)及風(fēng)能、太陽(yáng)能發(fā)電組件);各個(gè)子系統(tǒng) 又包括有多個(gè)相互協(xié)作和通信的代理(Agent),這些代理(Agent)按照多 代理(Agent)技術(shù)的分層設(shè)計(jì)、逐步逼近的方式實(shí)現(xiàn)風(fēng)光聯(lián)合互補(bǔ)發(fā)電系 統(tǒng)的MAS才莫型。現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的風(fēng)能發(fā)電組件和太陽(yáng)能發(fā)電組件在用于控制的代理(Agent)模塊的總控制下進(jìn)行電力生產(chǎn),用于數(shù)據(jù)采集的代理(Agent) 模塊和用于信息管理的代理(Agent)模塊以及用于資源管理的代理(Agent)模塊之間進(jìn)行相互通信、協(xié)作、交流構(gòu)成了一個(gè)完整的數(shù)據(jù)采 集——智能控制——信息管理的多代理(Agent)系統(tǒng)。監(jiān)控級(jí)主要由工 程師和操作員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行集中操作和信息管理。遠(yuǎn)端控制級(jí)供廠(chǎng)長(zhǎng)進(jìn)行 遠(yuǎn)方監(jiān)控,這就實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)地控制、廠(chǎng)內(nèi)集中監(jiān)控、遠(yuǎn)程控制三級(jí)控制(如 圖5所示)。本實(shí)用新型所述的數(shù)據(jù)采集——智能控制——信息管理的多代理 (Agent)監(jiān)控系統(tǒng)的各層次智能設(shè)備之間具有"對(duì)話(huà)和協(xié)商"的能力,整個(gè) 系統(tǒng)采用子系統(tǒng)邏輯分層,Agent之間網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系的體系結(jié)構(gòu),打破了以往控 制系統(tǒng)中下級(jí)和上級(jí)之間命令的簡(jiǎn)單盲目執(zhí)行,取而代之以各個(gè)代理 (Agent)根據(jù)客觀(guān)環(huán)境和自身狀況分析命令的合理性,如不合理,可以拒 絕執(zhí)行,還可以向上級(jí)匯報(bào)執(zhí)行情況或不執(zhí)行的理由,這種自治性和協(xié)作 能力提高了系統(tǒng)的智能性和可靠性。生產(chǎn)過(guò)程的多代理化可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)任務(wù) 的智能分配、生產(chǎn)資源的優(yōu)化配置、生產(chǎn)過(guò)程和設(shè)備狀態(tài)的智能監(jiān)測(cè)維護(hù)、 生產(chǎn)數(shù)據(jù)的智能采集存儲(chǔ)、生產(chǎn)過(guò)程的性能評(píng)估和優(yōu)化管理;這些將對(duì)實(shí) 現(xiàn)系統(tǒng)和設(shè)備的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化管理產(chǎn)生巨大的影響。應(yīng)當(dāng)理解的是,上述各具體步驟的舉例說(shuō)明較為具體,并不能因此而 認(rèn)為是對(duì)本實(shí)用新型的專(zhuān)利保護(hù)范圍的限制,本實(shí)用新型的專(zhuān)利保護(hù)范圍 應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1、一種新能源發(fā)電的多代理系統(tǒng)裝置,其用于對(duì)風(fēng)能發(fā)電組件、太陽(yáng)能發(fā)電組件的監(jiān)控,其特征在于,所述多代理系統(tǒng)裝置包括用于控制的代理模塊,該代理模塊用于控制風(fēng)能發(fā)電組件和太陽(yáng)能發(fā)電組件的輸入和輸出,及控制并協(xié)調(diào)系統(tǒng)的其他代理模塊的工作;用于數(shù)據(jù)采集處理的代理模塊,該代理模塊用于采集風(fēng)能發(fā)電組件和太陽(yáng)能發(fā)電組件的生產(chǎn)數(shù)據(jù)并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理,為用于控制和信息管理的代理模塊提供所需數(shù)據(jù)報(bào)告;用于信息管理的代理模塊,該代理模塊用于對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè),并根據(jù)來(lái)自用于數(shù)據(jù)采集處理的代理模塊的維護(hù)報(bào)告對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估及合理安排,以及用于相關(guān)數(shù)據(jù)的信息交互。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多代理系統(tǒng)裝置,其特征在于,所述多代理 系統(tǒng)裝置還包括用于資源管理的代理模塊,該代理模塊用于為整個(gè)系統(tǒng)提 供決策所需的知識(shí)和數(shù)據(jù),并在對(duì)知識(shí)庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行學(xué)習(xí)更新。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多代理系統(tǒng)裝置,其特征在于,所述用于數(shù) 據(jù)采集處理的代理模塊包括用于數(shù)據(jù)采集的代理單元,該代理單元用于獲取風(fēng)能發(fā)電組件和太陽(yáng) 能發(fā)電組件的現(xiàn)場(chǎng)工作數(shù)據(jù);用于數(shù)據(jù)處理的代理單元,該代理單元用于對(duì)上述代理單元獲得的現(xiàn) 場(chǎng)工作數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算和/或邏輯運(yùn)算處理、提取生產(chǎn)過(guò)程的狀態(tài)特征信 息。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的多代理系統(tǒng)裝置,其特征在于,所述用于信 息管理的代理模塊包括用于監(jiān)測(cè)的代理單元,該代理單元用于構(gòu)建監(jiān)測(cè)界面、監(jiān)測(cè)來(lái)自所述 用于數(shù)據(jù)處理的代理單元的數(shù)據(jù),并根據(jù)該數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)指示,以及 與期望值和/或運(yùn)行限值進(jìn)行比較確定是否進(jìn)行預(yù)"t艮警,同時(shí)為所述用于技 術(shù)支持的代理模塊提供監(jiān)測(cè)報(bào)告;用于技術(shù)支持的代理單元,該代理單元根據(jù)所述用于監(jiān)測(cè)的代理單元 和所述用于控制的代理模塊所提供的報(bào)告,對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的性能進(jìn)行評(píng)估,給出技術(shù)支持方案和報(bào)告;用于信息交互的代理單元,該代理單元用于進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)的添加、刪 除、修改保存以及數(shù)據(jù)輸入輸出的信息交互操作。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的多代理系統(tǒng)裝置,其特征在于,所述用于控 制的代理模塊包括用于協(xié)調(diào)的代理單元,該代理單元負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)該代理模塊內(nèi)用于任務(wù)管 理、風(fēng)電組件控制、光電組件控制及決策的各個(gè)代理單元之間的工作;用于任務(wù)管理的代理單元,該代理單元用于進(jìn)行任務(wù)接收與分解、資 源選取、任務(wù)分配與運(yùn)行、任務(wù)協(xié)調(diào)與集成、以及配置用于風(fēng)電組件控制 和光電組件控制的兩個(gè)代理單元的發(fā)電任務(wù);用于風(fēng)電組件控制的代理單元,該代理用于控制風(fēng)能發(fā)電組件按所需 任務(wù)工作;用于光電組件控制的代理單元,該代理用于控制太陽(yáng)能發(fā)電組件按所 需任務(wù)工作;用于決策的代理單元,該代理單元根據(jù)所述用于監(jiān)測(cè)的代理單元所提 供的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和歷史資源數(shù)據(jù)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的性能進(jìn)行評(píng)估,同時(shí)根據(jù) 所述用于風(fēng)電組件控制、光電組件控制和協(xié)調(diào)的各個(gè)代理單元所提供的信 息對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)活動(dòng)作出安排。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的多代理系統(tǒng)裝置,其特征在于,所述用于控制的代理模塊還包括用于維護(hù)的代理單元,該代理單元根據(jù)所述用于決策的代理單元所給 出的故障診斷決策來(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)活動(dòng)用以排除故障和維護(hù)系統(tǒng)的正常 運(yùn)行,并向用于技術(shù)支持的代理單元提供系統(tǒng)維護(hù)報(bào)告。
7、根據(jù)權(quán)利要求4所述的多代理系統(tǒng)裝置,其特征在于,所述用于資 源管理的代理模塊包括用于管理的代理單元,該代理單元用于根據(jù)所述用于技術(shù)支持的代理 單元所提供的報(bào)告進(jìn)行知識(shí)庫(kù)的學(xué)習(xí)更新、接收來(lái)自用于監(jiān)測(cè)的代理單元 所提供的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),將該數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種新能源發(fā)電的多代理系統(tǒng)裝置,其包括用于控制的代理模塊用于控制風(fēng)能發(fā)電組件和太陽(yáng)能發(fā)電組件的輸入和輸出,及協(xié)調(diào)系統(tǒng)的其他代理模塊并控制整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行;用于數(shù)據(jù)采集處理的代理模塊用于采集風(fēng)能發(fā)電組件和太陽(yáng)能發(fā)電組件的生產(chǎn)數(shù)據(jù)并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理,為控制和信息管理代理模塊提供所需數(shù)據(jù);用于信息管理的代理模塊根據(jù)所述用于數(shù)據(jù)采集的代理模塊采集的數(shù)據(jù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè);用于資源管理的代理模塊為整個(gè)系統(tǒng)提供智能決策所需的知識(shí)和數(shù)據(jù),并在對(duì)知識(shí)庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行學(xué)習(xí)更新以便日后使用。本實(shí)用新型的多代理(Agent)技術(shù)的使用,可以?xún)?yōu)化新型能源風(fēng)能和太陽(yáng)能聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G05B19/048GK201084000SQ200720122010
公開(kāi)日2008年7月9日 申請(qǐng)日期2007年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月27日
發(fā)明者吳志敏, 江 常, 賈淑蕓, 鐘江生, 黃志昌 申請(qǐng)人:深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院