一種基于IA思想的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)在水工業(yè)中的應(yīng)用

0、引言

現(xiàn)場(chǎng)總線的出現(xiàn)促進(jìn)了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化，并且使現(xiàn)場(chǎng)控制的功能功咿大。它基本上可以很好地解決DCS所存在的問題。基于現(xiàn)場(chǎng)總線產(chǎn)品的控制系統(tǒng)（FCS）將是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)的發(fā)展方向。不過目前統(tǒng)一的總線通訊協(xié)議尚未形成，雖然現(xiàn)場(chǎng)總線在其它領(lǐng)域應(yīng)用較多，如：智能建筑，但是在現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)中應(yīng)用的并不是十分廣泛。

針對(duì)目前控制系統(tǒng)中存在的問題，考慮到長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展趨勢(shì)和實(shí)際情況，國(guó)內(nèi)已經(jīng)提出現(xiàn)場(chǎng)總線和DCS網(wǎng)絡(luò)集成的現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)。同時(shí)，許多生產(chǎn)廠家推出了遠(yuǎn)程智能I/O裝置，作為DCS向FCS發(fā)展的中間過度產(chǎn)品。

但不管怎樣改進(jìn)，其控制系統(tǒng)的可靠性都是通過單個(gè)設(shè)備的可靠性和關(guān)鍵部件的冗余來實(shí)現(xiàn)的。有鑒于此，我們借鑒了分布式人工智能領(lǐng)域中智能代理協(xié)同工作的思想，提出一種基于IA（Intelligent Agent）思想的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的研究思路。本文就該思路的學(xué)術(shù)構(gòu)想、有關(guān)IA理論及其基于IA思想的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的工作原理和實(shí)施方案進(jìn)行了探討。

1、IA有關(guān)理論

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及其基于網(wǎng)絡(luò)的分布計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，智能Agent技術(shù)已經(jīng)成為人工智能領(lǐng)域一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。那究竟什么是Intelligent Agent呢？

廣義的Intelligent Agent包括人類、物理世界里的移動(dòng)機(jī)器人和信息世界中的軟件機(jī)器人。狹義的Intelligent Agent是指信息世界中的軟件機(jī)器人或機(jī)器。具體地說，能完成一定任務(wù)的一臺(tái)計(jì)算機(jī)就可算是一個(gè)Agento它是代表用戶或其他程序，以主動(dòng)服務(wù)的方式完成一組操作的機(jī)動(dòng)計(jì)算實(shí)體。這里講的“主動(dòng)服務(wù)”有兩層含義，一方面是指主動(dòng)適應(yīng)：即在完成操作的過程中，利用關(guān)于操作對(duì)象的知識(shí)以及關(guān)于用戶意圖和偏好的知識(shí)；另一方面是指主動(dòng)代理：即對(duì)一些任務(wù)無須用戶發(fā)出具體指令，只要當(dāng)前狀態(tài)符合某種條件，就可以代表用戶或其他程序完成相應(yīng)的操作。

Intelligent Agent具有以下一些特性：

（1）代理性（Agent）；

（2）智能性（Intelligent）；

（3）自主性（Autonomy）；

（4）移動(dòng)性（Mobility）。

一個(gè)系統(tǒng)中一般有多個(gè)Intelligent Agent，這樣的系統(tǒng)就稱為多Agent系統(tǒng)。多Agent系統(tǒng)必須找出一種使各個(gè)Agent能夠協(xié)同工作的適當(dāng)方法。這種方法是建立在多個(gè)Agent系統(tǒng)資源共享和各Agent自主性之上的。雖然獨(dú)立的Agent有各自分散的目標(biāo)、知識(shí)和推理過程，但它們之間必須有一種方法能夠相互協(xié)調(diào)、相互幫助以找到整個(gè)系統(tǒng)的目標(biāo)。這樣，多個(gè)Agent完成整個(gè)系統(tǒng)目標(biāo)的過程便稱為多Agent之間的協(xié)作及協(xié)商[刻。它一直是多Agent系統(tǒng)研究的核心問題。它的實(shí)現(xiàn)涉及到多Agent系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)、通信、開發(fā)方法和智能體編程語言等問題。

在此，我們最關(guān)心的是多Agent系統(tǒng)之間的通信。它包含3個(gè)方面的內(nèi)容：通信范式、通信協(xié)議和通信語言。多Agent系統(tǒng)的通信范式有共享全局內(nèi)存、消息傳遞及二者的結(jié)合。它的通信協(xié)議包含3種含義：網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議、高層交互行框架和對(duì)所交換的通信原語的約束。至于多Agent系統(tǒng)之間的通信語言有以下要求：形式簡(jiǎn)單，易于理解，語法可開展，方便與其它系統(tǒng)集成，內(nèi)容具有層次性，語義規(guī)范，能保證Agent間通信的可靠性和安全性等等。