試析基于嵌入系統(tǒng)下的電網(wǎng)運行管理

為提高運行管理的智能化，國內(nèi)近年來對電網(wǎng)運行管理系統(tǒng)在電力系統(tǒng)方面的應(yīng)用進(jìn)行了大量的研究工作，并相繼開發(fā)成功倒閘操作票電網(wǎng)運行管理系統(tǒng)無功控制電網(wǎng)運行管理系統(tǒng)、配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運行電網(wǎng)運行管理系統(tǒng)等。但是在這些電網(wǎng)運行管理系統(tǒng)的開發(fā)中，有一個問題即推理機(jī)與其它系統(tǒng)的集成問題卻長期被忽視。電網(wǎng)運行管理系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，不是以人工智能代替?zhèn)鹘y(tǒng)的數(shù)值計算應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用等，而是要相互結(jié)合，各自發(fā)揮自己的優(yōu)點。下文在分析傳統(tǒng)電網(wǎng)運行管理系統(tǒng)在系統(tǒng)集成方面的缺陷之基礎(chǔ)上，結(jié)合一些先進(jìn)的算法語言，擬對如何實現(xiàn)推理機(jī)與其它系統(tǒng)的無隙集成作詳細(xì)的闡述，以期構(gòu)成一種智能嵌人式電網(wǎng)運行管理系統(tǒng)。

一、傳統(tǒng)電網(wǎng)運行管理系統(tǒng)的分析

對于電力系統(tǒng)的運行管理電網(wǎng)運行管理系統(tǒng)，通常都包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淅L圖模塊、數(shù)據(jù)庫管理模塊、推理機(jī)及知識庫模塊，為實現(xiàn)整個系統(tǒng)的可靠性、易用性、靈活性和可擴(kuò)展性，系統(tǒng)的各個模塊間應(yīng)能實現(xiàn)無隙集成，以構(gòu)成一個有機(jī)的整體。但目前已開發(fā)的大多數(shù)電力系統(tǒng)電網(wǎng)運行管理系統(tǒng)在這方面都存在缺陷，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

（一）外部函數(shù)不能嵌入到推理機(jī)中

推理機(jī)自身只擅長基于規(guī)則、經(jīng)驗的模式匹配處理，而不擅長基于精確數(shù)學(xué)模型的數(shù)值計算。例如，在電力系統(tǒng)故障診斷電網(wǎng)運行管理系統(tǒng)中，推理機(jī)既需要利用專家經(jīng)驗進(jìn)行推理，又需要調(diào)用計算模塊進(jìn)行精確的數(shù)值計算。因此，外部計算模塊應(yīng)能無隙嵌人推理中去，以擴(kuò)充與制定推理機(jī)的功能，但傳統(tǒng)的電網(wǎng)運行管理系統(tǒng)卻不具備此功能。

（二）推理機(jī)不能嵌入到外部函數(shù)中

在傳統(tǒng)的電網(wǎng)運行管理系統(tǒng)中，推理機(jī)引擎并不能從特定的電網(wǎng)運行管理系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境中分離出來，因此，為構(gòu)造嵌人系統(tǒng)只能將整個開發(fā)環(huán)境以可執(zhí)行文件的方式整個嵌人，而對于智能嵌人系統(tǒng)，可成功地將系統(tǒng)中各模塊無隙嵌人。在這一類系統(tǒng)中，推理機(jī)往往不是一個主要模塊，而只是一個組成部分。

二、智能嵌人式電力系統(tǒng)運行管理電網(wǎng)運行管理系統(tǒng)

為克服上述傳統(tǒng)電網(wǎng)運行管理系統(tǒng)的缺陷，本文在電力系統(tǒng)運行管理電網(wǎng)運行管理系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用中，提出一種智能嵌人式電力系統(tǒng)運行管理電網(wǎng)運行管理系統(tǒng)的實現(xiàn)方法。該電網(wǎng)運行管理系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淅L圖模塊、數(shù)據(jù)庫管理模塊、推理機(jī)和知識庫模塊構(gòu)成。各組成模塊既相互獨立，又有機(jī)地聯(lián)系在一起。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠K用于繪制電氣主接線圖，同時，它是整個系統(tǒng)的用戶界面。用戶在整個操作過程中只須面對其熟悉的電氣主接線圖，即可進(jìn)行數(shù)據(jù)庫查詢、啟動推理機(jī)等操作，從而大大地降低了操作的復(fù)雜性。

數(shù)據(jù)庫管理模塊可對電網(wǎng)線路、互感器、變壓器、發(fā)電機(jī)的參數(shù)及保護(hù)配制、定值等進(jìn)行管理。

推理機(jī)模塊實現(xiàn)了一個高效產(chǎn)生式的前向鏈推理機(jī)，它和知識庫完全獨立，并可以和其它應(yīng)用實現(xiàn)“雙向嵌人”。

（一）開放的數(shù)據(jù)庫模塊

作為電網(wǎng)運行管理系統(tǒng)的重要內(nèi)容之一，數(shù)據(jù)庫接口應(yīng)當(dāng)可以讓外部應(yīng)用程序靈活而高效地訪問幾乎目前所有的數(shù)據(jù)庫，而無需關(guān)心數(shù)據(jù)的位置（本地數(shù)據(jù)庫還是遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫）和格式（DBASE還是SQL SERVER）。數(shù)據(jù)庫接口是建立在ODBC（Open Database Connectivity，開放數(shù)據(jù)庫互聯(lián)）基礎(chǔ)上的。目前ODBC已成為一個工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，它為前臺應(yīng)用提供了統(tǒng)一的接口，把不同的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)規(guī)約到一個公共的操作子集上，任何應(yīng)用軟件對數(shù)據(jù)庫的訪問都基于這個公共操作子集來完成。

（二）可雙向嵌入的推理機(jī)

推理機(jī)是電網(wǎng)運行管理系統(tǒng)中的核心處理模塊。一個設(shè)計良好的推理機(jī)，不但應(yīng)具有很高的推理效率，而且必須能夠與應(yīng)用系統(tǒng)方便地集成，以適應(yīng)系統(tǒng)復(fù)雜性程度的不斷提高和處理手段多樣化的要求。為了達(dá)到上述目標(biāo)，用C語言開發(fā)了一個推理機(jī)，該推理機(jī)具有以下特色。

（1）模式匹配法采用著名的RETE算法。該算法為包括OPS38、VP-EXPERT在內(nèi)的許多電網(wǎng)運行管理系統(tǒng)開發(fā)工具所采用。該算法首先將規(guī)則編譯成模式網(wǎng)絡(luò)（Pattern net）和連接網(wǎng)絡(luò)（join net），然后以驅(qū)動事實庫中的事實進(jìn)行推理運算。由于RETE算法充分利用了產(chǎn)生式規(guī)則的兩大特性（時間冗余性和空間相似性），因而其推理效率大大高于其它算法。

（2）整個推理機(jī)引擎放在一個Windows DLL動態(tài)鏈庫中，供其它系統(tǒng)調(diào)用。由于Windows DLL技術(shù)上的特點，它可以無隙地和C、C++、PASCAL、FORTRAN、BASIC等編程語言編寫的代碼相集成。因此，該系統(tǒng)可以方便地嵌人到其它系統(tǒng)中去。例如，當(dāng)其它應(yīng)用系統(tǒng)中需要嵌人推理機(jī)時，只要簡單地插人這樣幾行代碼即可：

InitEngine（）//初始化推理機(jī)

Load Rules（“rule.kb”）//加載規(guī)則

StartEngine（）//啟動推理機(jī)

Reset Engine（）//復(fù)位推理機(jī)

由于認(rèn)識到該獨立推理機(jī)引警技術(shù)的巨大作用，可以將該推理機(jī)設(shè)計為OELAutomation Server這樣可以實現(xiàn)分布式?jīng)Q策。

（3）為了將外部函數(shù)嵌人到推理機(jī)中，實現(xiàn)了如下數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和函數(shù)：

struct funtab

char * fun-name；//函數(shù)名

char fun-type；//函數(shù)返回值類型

nt（*ip）（）；//函數(shù)指針

AddFunction（）//加入外部函數(shù)至鏈表中

RemoveFunction（）//從鏈表中刪除函數(shù)

QueryFunction（）//從鏈表中查找函數(shù)

外部函數(shù)是一旦被加人到鏈表中，推理機(jī)就可以像使用其內(nèi)部函數(shù)一樣使用它。

三、結(jié)論

本系統(tǒng)全部在Windows平臺上實現(xiàn)。由于Windows具有眾所周知的優(yōu)點，因而本電網(wǎng)運行管理系統(tǒng)也具有用戶界面友好、執(zhí)行效率高、集成性好以及可靠性高等特點。

用C語言實現(xiàn)了一個正向鏈推理機(jī)，特別適應(yīng)于電力系統(tǒng)。該推理機(jī)采用先進(jìn)的RETE算法，具有很高的推理效率；由于它是用C語言實現(xiàn)的，因而具有很高的執(zhí)行效率和移植性。成功地解決了外部應(yīng)用訪問數(shù)據(jù)庫這一難題。設(shè)計的數(shù)據(jù)庫接口，可以讓外部應(yīng)用靈活而高效地訪問幾乎目前所有的流行的數(shù)據(jù)庫，而毋需關(guān)心數(shù)據(jù)的位置和格式。成功地解決了推理機(jī)和其它應(yīng)用“雙向嵌入”這一難題。即可以將外部應(yīng)用嵌人到推理機(jī)中，從而擴(kuò)充其功能；也可將推理機(jī)嵌人到其它應(yīng)用中，構(gòu)造所謂的智能嵌人系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)：

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