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关键词:智能电网;调度控制系统;安全防护技术;电力能源转换;电力输送 文献标识码:A
中图分类号:TM591 文章编号:1009-2374(2016)25-0145-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2016.25.070
随着国家科技与经济的发展,我国的电网事业逐渐进入了高度融合的智能电网阶段,电网调度系统及通信网络是智能电网中的重要组成部门,其对电网的工作正常运行起到了关键作用。该系统的体系结构、基础平台和应用功能按照横向集成、纵向贯通的一体化思路设计,使系统中各项系统之间的特点有效地结合起来,使电网系统实现智能化运行、智能化维护和智能化使用,使其在各级调度工作中发挥出良好的作用,使其满足当今情况下电网调度工作的需求。
1 智能电网调度系统的结构
智能电网调度系统是以计算机为核心建立的能全面对电网调度进行智能控制,这项技术可以使电网系统运行更加安全与方便,按其功能可分为信息采集和命令执行子系统,信息传输子系统,信息收集、处理和控制系统以及人机联系子系统四个系统。
1.1 信息采集和命令执行子系统
信息采集和命令执行子系统是电网系统中的最终处理装置。信息采集和命令执行子系统与主站配合可以使电网调度功能更加便利。信息采集系统可以有效收集并传送电网系统中各系统运行中产生的参数,在对参数进行一定的分析后,发送出一定的管理信号,使系统中起到保护作用设备收到信号,对相应的环节进行分闸或合闸操作,使其能在发生事故时及时地做出反应。
1.2 信息传输子系统
信息传输子系统按传输数据方式的不同,可将其分为模拟传输系统和数字传输系统两类。模拟传输系统传输的数据必须进行一定的调制后,才能在系统之间传送。可以根据信息传输过程中产生的信噪比来对模拟传输系统的质量进行定位,好的模拟传输系统在对数据进行处理时,产生的差错较小,使其准确性能更高;数字传输系统是比较高级的数据传输系统,一般的低速数据进入不了高速通道中,只有在进过数字复接设备的处理,才能使其更好地流通。在当今社会中,通信技术在不断发展,使信息传输子系统中数字传输系统的使用率逐渐增加,信号传输的过程更加安全与快速,加强了国家电网事业的发展。
1.3 人机联系子系统
在任何时候人都是生产工作的第一劳动力,智能控制技术也需要人在其中进行协调与操作,人员在工作中要对系统内部各系统具有一定的了解,在日常工作中,要对电网系统进行有效的监控,在日常维护以及出现问题时,能用正确的方式进行操作,使电网系统在运行中更加安全。信息采集和命令执行系统收集到的数据信息在计算机中经过一定的处理后,能直观地出现在计算机显示屏幕上,工作人员可以根据这些信息做出判断,再通过计算机中的输入设备对电网系统进行控制。
2 电网调度控制系统的发展历程
2.1 电力调度数据专网专用的防护策略
电网调度数据网是一个相对独立的电力广域网,管理人员会有错误的认知,通常会认为它很安全,其实在实际情况中,人们在加强病毒的入侵等外部威胁监控的同时,内部访问存在的安全问题往往得不到重视,根据统计,信息安全事件中80%是来自于内网。其主要包括基于异步传输模式的IP专网、基于同步数字体系物力电力的IP专网以及IP虚拟专用网络。根据每种专用网络与企业内部发展的实际情况,选取最有效的专用网络进行电力调度数据的管理,能使其在安全的基础上,降低其成本价格。在这个基础上,国家颁发了《电网和电厂计算机监控系统及调度数据网安全防护规定》(2002年5月颁发)。这条法规中加强了对电网中各项数据的保护,在很大程度上加强了电网调度控制数据的安全,保证了电力系统的安全运行。
2.2 基于边界安全的纵深防护体系
随着社会经济与科技的发展,计算机以及自动化技术也在不断进步,使得电力监控系统自动化水平得到提高,功能得到丰富与加强,调度数据网逐渐完善,但与此同时,电力监控系统安全信息问题的来源逐渐增多。为了应对这些新出现的信息安全风险,国家在2002年启动了“863”项目中的“国家电网调度中心安全防护体系研究及示范”计划,成功地建立了我国电力监控系统比较全面的安全防护体系策略,形成了以边界作为重点保护对象、多道防线构成的纵深防护体系。
2.3 基于等级保护的业务安全防护体系
在进行数据的传递过程中,就要求对信息以及信息的载体进行等级保护,对其进行等级保护后可以有效地保证信息的安全。信息安全等级保护广义上是对设计到使用中的各项数据进行安全保护;狭义上一般指信息系统安全等级保护。根据信息系统的安全保护等级可将其分为五类:第一类信息系统受到破坏后,会使人民的财产安全受到一定的威胁,但是这些威胁较轻,并且很容易被发现,对国家以及社会造成不了影响;第二类信息系统受到破坏后,也会对人民的财产会造成一定的威胁,但这些威胁比较严重,而且还不容易被发现,但不会对社会以及国家造成影响;第三类信息系统受到破坏后,就会对社会造成轻微的影响,对社会的发展起到了遏制的影响;第四类信息系统受到破坏后,就会造成严重的影响,使社会中产生一定的恐慌,严重地影响了社会的发展;第五类信息系统受到破坏后,就将会对国家带来巨大的影响,这类事件发生时,往往对国家会造成大面积的恐慌心理。
所以就要在当今情况下对监控软件进行创新,并应用等级保护技术与安全标签技术实现操作系统与业务应用的强制执行控制安全防护体系,这种防护体系将自主访问和强制访问控制到主体和客体,加强了鉴别机制,能使其进行更好地分析。建立良好的电网调度控制系统防护体系,使电网运行更加安全。
3 基于可信计算机技术的新一代电网调度控制系统主动防预体系
3.1 基于可信计算机的主动防御体系
随着科技的发展,计算机技术不断完善与增强,计算机技术在电网调度控制系统中的作用逐渐增加,可信计算技术是在传统防护体系上很大的进步,它改变了传统模式中“封堵查杀”等被动应对方式。这项技术是在其计算的时候就开始对系统进行保护,使其计算的结果与实际的情况一致,计算时不能被外界因素所干扰,是一种更加安全、更加有效地利用计算机计算模式的防御体系。
3.2 可信计算技术原理
可信计算技术的基本原理是在硬件上建立计算资源节点和可信保护节点并进行结构。其主要思路是在PC硬件平台上引入安全芯片,根据需要构建一个信任根,从信任根开始到硬件平台、操作系统,最后到应用进程,保证一级认证一级、一级信任一级,完成信任链的构建工作,在整个计算机系统中都有这种信任关系,为可信计算机平台的建立提供了良好的保障。同时没有获得认证的程序将不会被系统承认,不能在计算机中执行,很好地区分开了对其有用的信息与有害的信息。
3.3 电网调度控制系统可信计算平台建立
3.3.1 可信引导。在智能电网调度控制系统中,在可信平台进行数据处理时,可以通过传递的方式进行下去,使数据在传递过程中不受到外界的干扰,保持了数据的完整性。在可信环境中的所有操作都是可信任的,没有不被信任的数据存在,使可信平台的环境得不到破坏,使数具在新平台中传递得更加安全。
3.3.2 完整性量度。电网调度控制系统中完整性量度分为静态与动态两种形式。在对可执行程序、动态库等对象的杂凑值进行测量,能查看其结构是否遭到破坏,使运行系统初始状态可信,这种就是静态完整性量度;在对只读数据段、关键跳转表等测量对象的杂凑值测量,可以检测其运行情况,使系统在运行过成中可信,这种就是动态完整性量度。
3.3.3 自主和强制访问控制(MAC)以及操作系统和业务的强制执行控制(MEC)。MAC主要有管理功能,它可以对系统中的不同信息进行分类与整理,以使信息可以有效地被用户查看,同时加强了信息的安全,使其只能对有效的用户开放;MEC具有防护功能,它可以对系统不利的因素进行限制,降低木马程序以及其他有害程序的进入,同时规定系统接受的程序必须要按照规定程序进入系统,不能通过外部其他途径,以防其他恶性程序的进入。
4 结语
随着我国社会的发展,电网调度系统也一直在发展着,经过了基于边界安全的纵深防护体系、基于等级保护的业务安全防护体系,逐渐形成了更加有效的基于可信计算的主动防御体系,在这个发展的社会中,电网控制系统的安全问题也在不断地变化着,这就需要电网调度控制系统的防护体系与技术不断加强与改进,使其满足任何时代的需求,保证电力系统的工作正常进行,使人民的生活和社会的安定得到保障。
参考文献
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[8] 可信计算技术在智能电网调度控制系统中的应用实践
关键词:智能电网;光纤通讯;设计方案;风光互补路灯
引 言
随着我国通信网络.能源需求的快速增涨以及新能源的开发和利用,能源和电力行业正面临着严峻的考验与挑战。在供用电的基础上建设数字化智能电网,为抵御不可预见性地自然灾害,构建数字化.信息化.自动化和互动化特点的新型电网。
1.智能电网设计的基本理念
智能坚强电网具有较强的资源优化配置能力和有效抵御各类故障的能力,能够适应各类电源.用户资源的协调互动.高效率共享以及利用各类信息实现电网运行优化调度,显著提高电网运行效率和用户服务质量,实现无碳经济,促进和谐发展。智能电网的基本框架如下图1所示。
图1 智能电网基本框架
根据智能电网的基本框架结构可知:在子站层,引入智能化变电站.互动用户(智能电表).自愈型配电网络.风光互补路灯及电动汽车智能充电站等等;在通信层,采用光纤环网方式,做到信息共享网络化;在主站层,建设包括智能可视化监视及优化功能在内的智能型调度控制中心。
2.智能电网建设性设计方案分析
2.1一次设计
在输电线路设计中实现勘测数字化.信息标准化和应用网络化;全面实施状态检修,对在运杆塔.导地线.绝缘子.金具等部件和通道环境进行安全状态与预期剩余寿命评估;进行全寿命周期管理,通过对典型环境条件下输电线路设计部件性能退化规律的研究和数据统计分析,建立设施寿命分析模型,提出设施预测维修策略;建设输电线路安全状态智能监测中心,采用人工神经网络.专家系统和遗传算法等评估与决策技术,实时分析输电线路微风振动(舞动).绝缘子泄露电流.地基沉陷.杆塔倾斜.架空线张力与覆冰.气象环境等关键运行参数,对线路健康状况.电气与力学安全状态进行实时智能诊断评估和趋势预测分析,为输电线路智能化监控与维护决策提供科学有效的技术支撑。
在110 kV变电站设计中采用智能化电站方案:使用电子式互感器,将数字化技术应用到一次设备上,适应系统数字化.智能化和网络化的要求;实现二次设备网络化,每个间隔配置过程层设备合并单元(实现电压并列切换与故障录波等功能)及智能终端(实现设备信息及操作数字化),而间隔层保护及自动化装置则通过光纤以太网(代替电缆连接)与对应间隔的合并单元与智能终端连接;标准上应用IEC 61850模型,确保整站数据一致性,GOOSE机制使二次设备控制操作由硬接线方式转向通信方式,增强系统配置灵活性。
2.2二次设计
在110 kV变电站.县调和智能配电网通讯系统设计中强调满足高速.双向.实时以及集成等四大特征,这将使智能电网成为动态信息和电力交换互动的大型基础设施。当这样的通信系统建成后,可以提高电网供电可靠性和资产利用率,繁荣电力市场,抵御电网受到的攻击,从而提高电网价值。
在系统主站设计中采用智能化的调配一体化,调度.集控.配网管理功能于一体,统一实现对输.配电网及变电站的实时监视.协调及其控制功能。
2.3用电部分
2.3.1智能电表与用户管理系统
智能电表是适用于家庭用户用电信息监测.电度计量及控制的智能终端。而用户管理系统配合智能电表的应用,可实现大用户远程自动抄表和负荷现场管理,提高用电监测及负荷管理水平,为加强电力需求侧管理提供重要技术支持。
2.3.2风光互补路灯系统
节能.环保.自动化程度高及可作为清洁可利用再生能源的风光互补路灯系统将成为未来路灯的新选择。
3.智能电网设计要点
3.1 自愈的配电网
(1)需要建设坚强的配电网络,为其智能化打下坚实基础,重要负荷冗杂电源配置,全部采用电缆下地敷设方式,并埋设于地下排管中。
(2)为及时掌握电缆各种运行状态,确保电缆安全运行以及科学合理地调度电力负荷输送,在主干线上同期建设远程监测系统,其功能主要包括:
①环境状态监测。实时监测电缆外部火灾.淹没.人为故障位置信息;
②灵活负荷调度。根据状态监测信息,预估电缆负荷能力,过载能力,实现负荷输送的灵活调度;
③运行状态监测。实时显示沿电缆线路上的温度分布曲线.各点温度随时间变化曲线。出现异常现象及时报警,并反映报警画面及故障信号所在区域的分布图,显示故障区域最高温度或其他相关报警指标;
④建立与绵阳电业局调度中心的通信联系,将监测数据及时传输给电业局调度中心。
(3)与远程监测系统配套,智能化调配一体化系统主站中设计负荷转供与故障处理两类功能,前者在系统正常状态下,根据各种限制条件,如负荷容量.开关动作次数等,基于局部拓扑搜索算法,给出较现有方式更优的负荷供应方案,目的是提高系统供电可靠性,减少可能停电的影响范围;后者是在实现馈线自动化的区域,根据拓扑关系自动识别各种故障,获得最优故障处理方案和最高的安全保证,并进行快速隔离和恢复。
在实现馈线自动化中必须要考虑投入与产出比例,不应该过多强调所有点的馈线自动化,而是应该根据线路重要性合理分布一遥.二遥.三遥点,只有重点线路才布置三遥点,而相应的故障恢复策略也需要根据一遥.二遥.三遥点的分布进行考虑,得出结合实时信息点分布的故障隔离和恢复方案,如一遥模式进行基于网络拓扑结构的故障处理方案,二遥模式进行基于拓扑结构和量测数据的故障处理方案,三遥模式可以进行在故障处理方案基础上的遥控执行。
(4)接纳足够容量的分布式可再生能源及分散储能装置也是配网实现自愈的重要措施之一。由于有些地区不具备大规模建设分布式可再生电源的条件,但可选取调度大楼,开发光伏建筑一体化项目,利用建筑的屋顶或幕墙进行太阳能发电,并接入电网。此外,在低压用户侧,规划建设智能化小区,通过构建在智能家居中的即插式混合动力汽车充电站实现分布式储能。
3.2智能化的调度系统
除实现传统的配电管理信息化功能(含业务定制.工作流管理.检修计划.操作票管理等)之外,智能化的调配一体化系统主站还可通过采集各终 端数据,结合配网拓扑结构,监视电网运行,实现自动化控制.管理和配网自愈.用户互动.高效运行.分布式电源灵活接入等智能化功能。
3.2.1智能监视及优化
①智能化监视与告警。能根据上传信息发现配网运行薄弱点及其发展趋势,并以专家知识库为依据对电网越限等告警信息实现在线判别过滤,按照类型和轻重缓急分页面显示,并提供处理方案。
②智能可视化显示。配网可视化技术可以提高配调人员警觉性,快速.准确掌握电力系统运行状态,提高电网调度运行水平,同时减少调度员脑力劳动,为调度员运行值班提供更高效的监视方式。
③视频监视。在变电站.开闭所.环网柜等区域安装摄像头,实现对一次设备现场的视频监视,即时发现问题,并防火防盗等。
3.2.2 智能自愈
对于没有安装配电终端的地区,可以根据用户打来的电话进行故障定位.隔离和恢复,这应作为馈线自动化功能的重要补充。详细的用户信息支持可以提高供电可靠性和减少停电时间,同时可与95598结合,更好地服务用电客户。
3.2.3用户智能化管理
①防窃电分析。采用电能和电流平衡法两种技术手段实现防窃电。
②负荷控制。改善电网负荷曲线形状,使负荷均衡地使用,提高电网运行的经济性.安全性和投资效益。
③WEB信息网建设。客户可以在WEB上实现用电信息查询.用电业务办理.用户信息录入等功能,实现电子营业厅。
④智能电表采集分析。具有智能电表的采集.统计.分析.控制等功能,能以W EB的方式显示每个电表的电量曲线,统计分时电量.分时计费.设备用电特性等,并可以基于因特网远程查看。
⑤用电信息采集。实现电力企业与用户之间的双向信息互动功能,提高电能计量.自动抄表.预付费等业务的自动化程度,为电力用户提供用电信息查询和电费交纳服务,为开展其他增值服务奠定基础,也为促进智能家居.智能楼宇和智能小区的全面发展创造条件。
3.3 新型供用电设施的利用
风光互补路灯系统具备风能和太阳能产品的双重优点。它是一套独立供电系统,在风.光任一或同时具备时都可以发电并储存在蓄电池,由蓄电池向负载提供电力。路灯开关无须人工操作,由智能时控器自动感应天空亮度进行控制。
Abstract: This paper proposes the solutions to the integration of the existing scheduling system, demonstrates the solutions according to the current situation of the scheduling system construction of Qingdao Energy Gas Co. Ltd., and points out the advantages of integrated scheme by comparison.
关键词: 燃气智能化;调度系统;集成
Key words: intelligent gas;scheduling system;integration
中图分类号:TU996 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2014)29-0047-02
0 引言
随着燃气企业调度中心信息化建设的不断深入,信息系统应用于管网运营业务的各个方面,而信息系统的建设往往根据业务需要分期分批建成,独立运行,各信息系统之间没有建立起有效的连接。而燃气行业的特殊性,要求调度系统在紧急情况下采取有效可行的方案控制紧急情况,能快速地作出反应,这也成为燃气公司亟待解决的一个重要问题。
笔者主要针对这一问题进行系统集成研究,将已有的和燃气调度密切相关的系统进行集成并在GIS基础上进行生产调度管理、应急指挥和各类信息展示,以此达到及时、准确、高效的智能化调度的目的。
1 燃气管网智能化综合调度系统的组成
燃气管网智能化综合调度系统由管网巡线定位系统(GPS)、远程抄表系统、客户服务系统(TCIS)、燃气管网地理信息系统(GIS)、燃气管网数据采集与监控系统(SCADA)五部分组成。
1.1 管网巡线定位系统(GPS) 该系统已经建成,主要对巡线人员的运行和巡线车辆运行进行实时监控,然后清晰、直观地显示巡线人员和巡线车辆的运行情况。
1.2 远程抄表系统 该系统的侧重点是通过对重要客户站点的运行状态进行监控,从而监控公司重要用户的用气情况,在必要的时候还可以进行远程抄表结算。其中,SCADA系统与远程抄表系统共享通信系统和远程站点。
1.3 客户服务系统(TCIS) 该系统的建立,主要用于燃气具的情况、管理公司各类用户购买燃气和用户服务信息以及用户表具信息和对用户进行服务的情况。
1.4 燃气管网地理信息系统(GIS) 该系统已经建立,主要是把企业地上各调压站分布信息化、电子化,使地下燃气管道和电子地图相结合,方便进行信息查询,将燃气设施在计算机上很清晰地显示出来,提供管道事故的应急处理方案,实现管网安检管理等功能。
1.5 燃气管网数据采集与监控系统(SCADA) ①压力遥测系统。主要是通过不断建设目前已经完成的通信系统、7座中-中压调压站系统、2座门站系统、系统上位软件及300多座民用、商用调压站系统。系统侧重点在于通过对门站、中-中压调压站及民用、商用调压站压力数据的监控和采集,监控公司燃气管道的运行情况。并且在重要站点安装了智能阀门,可远程控制阀门的开关。②燃气泄露报警系统。该系统正在不断建设中。目前已经完成了通信系统、系统上位软件及500多个站点的安装。
系统侧重点在于通过对燃气管道阀门井以及燃气管线旁的电力、网通等井内安装的燃气浓度采集设备采集的浓度值,从而监控公司燃气管线的运行情况。一旦站点有浓度值报警,将安排抢修人员立即赶赴现场,查看是否有管道泄漏情况发生。
2 燃气管网智能化综合调度系统存在的问题与集成思路
2.1 存在问题 ①SCADA系统界面实时显示的数据将所监测设备的信息表达得一目了然,但它割裂了设备与其具体地理位置的关系,难以为事故抢修、排查故障提供准确的定位服务;②GIS对空间数据的组织功能和管理分析是综合调度管理系统的基础和前提。但是监控设备的实时信息不能在GIS图上实时表达,GIS本身对实时数据的支持较弱,单纯的GIS不能满足供气系统的决策支持和实时调度的需要;③TCIS是集呼叫中心、用户资料管理、客户服务、业务受理为一体的综合系统。但在办理用户投诉、用户报装、业务咨询等业务时,坐席值班人员无法知道供气设备的实时信息和用户的具体地理位置,无法给工作人员下达位置明确的工作表单,也不能为用户提供准确及时的信息服务,造成工作被动。④GPS只是对抢修车辆和巡线人员在地图上进行了准确的定位;
2.2 集成思路 各信息系统在燃气调度中起着重要的作用,任何一个系统不能够满足管网实时调度管理要求时,就需要按照数据共享以及功能分担的原则将系统进行集成。
SCADA能够对调压站、门站以及泄漏报警设备站点和流量站点等进行数据监控和采集,并在有突发问题的时候能够自动报警,使调度人员立即知道突发异常的准确位置。而客服系统在收到报修信息的时候,也要尽快提供给调度人员准确的报修位置,还可以利用车辆GPS定位系统对抢修车辆和巡检车辆进行定位。我们从上述情况不难看出,燃气调度工作与地理位置密切相关。
3 燃气管网智能化综合调度系统集成后的框架与功能
3.1 功能框架 系统设计的总体目标就是要将生产输配运行管理与企业过程服务管理进行有效的结合,形成快速反应、智能调度、综合报表、业务评估和决策分析等管理行为,提高工作效率、服务质量以及应对突发事件的能力。
①智能输配调度,就是系统集成后功能互补和数据共享的智能反应,在应对突发事件时可快速、准确地形成应对方案。②场站动态监控,就是对门站、储备站等重要燃气设施通过视频监控系统进行动态监管,保证场站的正常、安全运行。③便捷用户管理,主要是面向用户提供服务支持及售气收费管理流程提供支持,使燃气公司在平时的工作中能更有效地根据客户需求开展相关工作。④管网在线监测,就是通过SCADA系统对管网运行数据进行实时采集,保证管网运行工况的安全运行。
3.2 集成后智能化调度系统具体功能 ①管线巡检统计分析。巡检员根据任务或时间段生成相应业务报表,提供报表化、图形化的业务分析数据。燃气系统维修保养方面可建立计算机故障数据汇集系统,以及设备维修保养的监测系统。②实时数据采集与监控智能反映。在GIS的平台上可以显示静态的地形图和燃气管网图,而SCADA能实时地显示燃气输配设施的运行状态、各项数据等信息,两者功能互补。③燃气管网要素信息查询及区域统计和模拟操作。通过在管网图上单击鼠标等简单的操作,能够以弹出窗口的形式显示指定燃气管网配件的属性信息,选择最优停运设备,并自动生成停气通知单。④智能应急抢修。当调度中心收到抢修信息后能够依靠空间定位功能自动在GIS平台上进行定位并根据管网情况生成应对方案和相关信息表。⑤辅助决策。辅助决策功能在GIS平台提供燃气管网设备属性和位置信息的时候,根据SCADA提供给管网运行工况的数据,减少灾害事故的发生和泄漏的损失。⑥地图打印。燃气GIS本身属于AM/FM的范畴,具有强大的自动成图和设施管理功能,主要是以GIS为平台的调度系统,以此便于实现燃气管线专题地图的打印。
上述表明,以GIS为基础的调度系统,大大减轻了调度人员的工作量,在提高燃气生产调度水平的同时,也大大提升了员工对突发事件的处理能力和响应速度,更好地实现了其智能化调度的价值。
参考文献:
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【关键词】 目标函数 鲁棒优化 多智能体协调 电梯群控
现代建筑多以高层建筑为主,电梯已经逐渐成为了现代建筑内部的主要垂直交通工具,电梯群控调度的重要性也得到了凸显。由于传统研究方式偏向人工化,在工作效率以及工作开展质量方面都稍显不足,于是业内人士开始着手对该项工作开展方式进行了优化,鲁棒优化与多智能体协调就此开始在该项工作中得到了应用。为对这两种手段进行合理运用,使其功能与价值能够得到有效发挥,相关人员首先应鲁棒优化以及电梯群控内涵进行明确。
一、鲁棒优化以及电梯群控
1、鲁棒优化。在传统数学规划建模时,会在输入数据与标称值假设条件之下进行数学规划经典范例建模,同时会运用数学规划对模型进行求解,从而得到最佳解答。但由于数据存在着不确定性,所以一旦数据取值与标称值产生差异时,整体计算就会没有约束条件不足,而对最终计算结果造成影响。而鲁棒优化方式可以有效解决数据不确定性,以保证最终的计算效果。运用鲁棒优化方式进行计算的目的,就是为了保证所有约束条件都能与相关要求相符合,即使在不理想的情况下也能对目标函数进行准确计算,从而得到最优函数,完成对相关问题的解答[1]。
2、电梯群控.电梯群控系统由信息传输系统、单梯控制器以及电梯群控器三部分组合而成,其中信号传统系统主要负责系统通讯工作,不仅要对轿厢以及乘客信息进行传输,同时还担负着将派梯信息传送到各个电梯的责任;控制器则以对单梯的操作为主,会负责电梯开关门、启动以及减速等控制工作,且还会对轿厢运行转向与停靠进行控制;而群空器是整体系统的核心所在,会通过调度的方式来对其功能进行运用[2]。这也说明了调度对于该系统运行的重要性,因此科学的调度方式,也是技术人员需要关注的关键。
二、鲁棒优化与多智能体协调电梯群控调度
2.1鲁棒优化与多智能体协调调度方式
1、建模。鲁棒优化法的运用关键就是要对目标函数进行确定,以便以此为中心,开展后续计算与分析,从而得到最优解决方案。由于电梯的不确定性主要是因为交通流的不确定,所以技术人员应将目前交通流与预测的一下交通流作设为输入条件,将预测误差作为不确定参数,进而进行鲁棒最优化模型建立,通过计算制定出最佳派梯调控方案[3]。
2、确定目标函数。在对交通流情况进行确定后,技术人员就需对调度目标进行明确。若将调度成本设置为R,楼层数与电梯数分别设为m与n,Piu为在i层上外呼乘客数量,Pid为i层下外呼乘客数量,则目标函数为:
通过对目标函数的分析与计算,技术人员并可以准确得到该模式的最优鲁棒对等式,以便其以此为依据对电梯群控进行调度。
3、调度应用。在进行调度时,技术人员首先要对多智能体分布以及调度结构进行明确,并要保证智能体可以独立进行决策,且要对其在电梯运行中的动态化响应位置进行确定;其次,要运用之前计算得到的目标函数以及相应的对等式,来对电梯调度问题进行求解,并结合多智能体协调技术,来对计算滞后性问题进行解决;最后,要运用协调机制对局部规划派梯冲突进行解决,进而完成调度方案的制定。
2.2多智能体协调
该技术极为适合对复杂系统调度问题进行解决,具有较为强大的计算功能与协调功能,在运用其对电梯群控系统进行调度时,首先会运用该项技术对各个单梯中的多智能体进行规划与知识数据采集,并会将知识点存入到数据共享区域之中,以方便对各多智能体实施检测与协调;其次会按照具体的智能体协调要求,结合电梯调度协调体系于局部知识储存信息与时间到达预测情况,有针对性对调控方案进行调整与优化;最后,要反复执行上述几项步骤,直到调度任务完整为止。这种调度方式能够将复杂问题简单化,可以将群控器计算任务分化到各电梯的多智能体之中,整体计算效率极为理想。
结束语:鉴于电梯群控调度对于电梯运行的重要作用,相关技术人员应对多智能体协调以及鲁棒优化等手段进行深入研究,并制定出最佳的运用方式,从而有效解决电梯交通流不确定以及其他方式的问题,保证电梯群控系统的高质量运行,使各个电梯可以始终保持平稳、高效的运行状态,为民众创建出更加理想的电梯使用环境。
参 考 文 献
[1]王芳,宗群,张景龙,李俊芳.电梯群的可调整鲁棒优化调调度度[J].控制理论与应用,2012,01:27-33.
[关键词]云计算;车辆调度系统;汽车物流
[中图分类号]U495[文献标识码]A[文章编号]1005-6432(2014)43-0175-03
中国经济的持续发展和人民生活水平的日益提高,使中国市场的汽车消费迅速膨胀,为中国汽车物流企业提供了广阔的市场需求空间,促进了中国汽车物流企业的发展壮大。汽车物流是汽车供应链上原材料、零部件、整车以及售后配件在各个环节之间的实体流动过程[1]。汽车物流在汽车产业链中起到桥梁和纽带的作用,是实现汽车产业价值流顺畅流动的根本保障,也是物流领域的重要组成部分,具有与其他物流种类所不同的特点。然而,在面对不断发展的汽车产业带来的机遇的同时,汽车物流在车辆调度、路径规划,装载率优化方面遇到诸多问题。车辆调度[2]作为汽车物流的其他各个环节的基础,扮演着非常重要的角色。提高车辆调度的效率成为了提高汽车物流效率,降低物流成本的关键性因素之一。
1背景分析
在分析了诸如安吉天地[3]、武汉中原、重庆中集等大型的汽车物流公司之后,可以总结出汽车物流企业的基本组织结构形式是企业物流总部+运输子公司。而且现有的调度模式主要有两种:总部调度模式和现场调度模式。
如图1,从总部车辆调度模式的流程中可以看出,这种调度模式简单易行,而且分工明确,能够更好地与客户进行沟通。该模式将调度权利集中在总部,在应用之初,规模较小时取得了很好的结果。但随着汽车物流客户量的增加,这种调度模式便遇到了瓶颈。相比之下,现场调度模式离运输端较近,可以更多地考虑实际运输情况,提高运输效率,降低运输成本。然而,现场调度模式仍然具有一些难以解决的缺陷。该调度模式容易导致以下三个方面的问题:①各运输公司各自为政,彼此缺乏有效协调配合,导致全局统筹调度面临挑战;②订单波动时,会出现一些运输公司运力供小于求,而其他的供大于求。从而导致运力资源的不合理利用;③对于非常规订单以及应急订单,此模式难以有效调度。
图1总部调度模式(上)和现场调度模式(下)
上述两种调度模式都有各自的优缺点,但是两者有一个共同的缺点,都是从物流企业总部或者运输公司的两者的其中一个角度出发进行调度。忽略了总部和各运输公司的统筹调度的模式。基于此,本文提出了基于云计算的智能车辆调度系统的模式(如图2所示),旨在将运输公司与物流公司的信息进行充分的交流,协调双方之间的资源,提高车辆调度的效率。
图2智能车辆调度系统调度模式
2车辆调度的优化思路
云计算技术[4]是指将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上,使各种应用系统能够根据需要获取计算力、存储空间和信息服务。提供资源的网络被称为“云”。“云”中的资源可以无限扩展,可以随时获取,按需使用,随时扩展,按使用量付费。正是由于云计算的这种特性,可以利用云计算让汽车物流企业的内外部运力资源、先进技术、先进的系统进行整合,上传至云端,利用云计算技术整合企业资源,使物流企业总部和运输公司的信息、运力资源得到相互协调,构建一个基于云计算的智能车辆调度系统(如图3所示),完成对车辆的调度。
图3系统总体框架图
该系统通过云计算技术可以及时了解信息平台中各运输公司运力情况,自动地将订单任务分配给各个运输车辆,完成对车辆的任务的调度。如图3可见,当用户通过PC(Personal Computer)或PDA(Personal Digital Assistant)等设备向智能车辆调度系统发送运输请求时,可以由云计算技术的动态组合功能模块和优化配置功能模块,来实现区域订单信息和区域运力信息的匹配。并将匹配信息传送至智能车辆调度系统的中央数据库,由中央数据库进一步对信息进行加工处理,通过调用云计算平台中的数据库的算法模型,结合真实路网和电子地图的信息,可以生成各车辆调度方案,并及时将信息反馈给运输车辆。运输车辆也可通过移动设备将车辆的实时信息反馈给信息平台。从而省去了传统的车辆调度的许多中间环节,实现车辆与调度中心直接的交流,灵活、高效、准时地完成了车辆的调度任务。
3车辆调度系统的实现
基于云计算的智能车辆调度系统相比于普通的车辆调度系统,其信息获取的方式更加方便、快捷、准确。该系统的构建不仅要考虑实用性、可扩展性、稳定性、流畅性等原则[5],还要考虑到系统的整体性设计。如图所示系统的整体性设计,如图4所示。
图4车辆调度系统整体性设计
其中,TMS(Transportation Management System)系统、GPS(Global Position System)系统、GSM(Global System for Mobile Communications)系统、GIS(Geographic Information System)系统和信息显示等系统都通过云计算技术来进行数据交换;云计算技术让各个系统进行协调配合,共同完成车辆调度问题,其处理步骤如下。
(1)GPS,GIS系统对车辆的具置信息进行定位,然后与车载终端进行数据传输;
(2)车载终端通过GSM系统,发送信息平台,通过信息平台对车载终端发出的信息进行预处理;
(3)当用户使用智能车辆调度系统时,云计算平台将运力资源与任务信息进行匹配。并通过调用算法库的算法来完成车辆调度的安排;
(4)智能调度系统产生的调度方案,通过云计算平台将信息传递给TMS系统,TMS系统把众多的车辆调度方案,发送给各个车载终端;
(5)车载终端将车辆调度方案通过显示系统,形象地显示在车辆的显示屏上,供司机参考决策。
4智能车辆调度系统实现的功能
41现有车辆资源的整合与管理
通过该系统,可以清晰地了解到现有运力的总体分布情况,以便更好地进行资源的总体的调度与管理。
① 通过车载终端和GPS系统可以确定所有车辆的地理位置情况;
② 通过GSM系统和显示系统可以确定运力情况,如车辆类型(尺寸)、车辆是否在执行任务等信息;
③ 通过GIS系统,可以明确车辆路线长度及路径所涉及地点的坐标和当前线路的路况等信息。
42车辆利用效率的提升
基于云计算的智能车辆调度系统的实现,可以实现运力资源与调度中心的直接的信息交流,从而使车辆调度更加灵活、高效。例如,基于该系统,可以采用以下两种方法提高车辆的利用率,增加车辆调度的灵活性。
(1)任务招标模式:增加了车辆调度的灵活性,同时又使每辆车的资源利用率尽可能达到最大化,如图5所示。图5任务招标流程
(2)任务执行监督:车辆执行任务期间,此系统可以定时地了解车辆的运行状况和任务执行的情况等信息。
43车辆调度应急事件处理功能
在运输过程中出现紧急事件时,车载终端能够及时地把突发事件具体情况反馈给智能车辆调度系统,车辆管理系统通过GPS和GIS系统对具体事件进行确认,同时,智能车辆调度系统将信息与中央数据库进行信息整合与重组,形成解决方案。并通过GSM进行反馈。
5总结
基于云计算的智能车辆调度系统采用先进的云计算技术,结合了诸如GPS、GIS、TMS等先进的技术,解决了汽车物流行业车辆调度难的问题。该系统的调度模式结合了现场调度和总部调度两种模式的优点,灵活高效地利用现有的运力信息。提高了物流效率,降低了物流成本。
参考文献:
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