一種基于IA思想的現場總線控制系統在水工業中的應用

0、引言

現場總線的出現促進了現場設備的數字化和網絡化，并且使現場控制的功能功咿大。它基本上可以很好地解決DCS所存在的問題。基于現場總線產品的控制系統（FCS）將是工業現場控制系統的發展方向。不過目前統一的總線通訊協議尚未形成，雖然現場總線在其它領域應用較多，如：智能建筑，但是在現場控制系統中應用的并不是十分廣泛。

針對目前控制系統中存在的問題，考慮到長遠發展趨勢和實際情況，國內已經提出現場總線和DCS網絡集成的現場控制系統。同時，許多生產廠家推出了遠程智能I/O裝置，作為DCS向FCS發展的中間過度產品。

但不管怎樣改進，其控制系統的可靠性都是通過單個設備的可靠性和關鍵部件的冗余來實現的。有鑒于此，我們借鑒了分布式人工智能領域中智能代理協同工作的思想，提出一種基于IA（Intelligent Agent）思想的現場總線控制系統的研究思路。本文就該思路的學術構想、有關IA理論及其基于IA思想的現場總線控制系統的工作原理和實施方案進行了探討。

1、IA有關理論

隨著計算機網絡及其基于網絡的分布計算技術的發展，智能Agent技術已經成為人工智能領域一個新的研究熱點。那究竟什么是Intelligent Agent呢？

廣義的Intelligent Agent包括人類、物理世界里的移動機器人和信息世界中的軟件機器人。狹義的Intelligent Agent是指信息世界中的軟件機器人或機器。具體地說，能完成一定任務的一臺計算機就可算是一個Agento它是代表用戶或其他程序，以主動服務的方式完成一組操作的機動計算實體。這里講的“主動服務”有兩層含義，一方面是指主動適應：即在完成操作的過程中，利用關于操作對象的知識以及關于用戶意圖和偏好的知識；另一方面是指主動代理：即對一些任務無須用戶發出具體指令，只要當前狀態符合某種條件，就可以代表用戶或其他程序完成相應的操作。

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）移動性（Mobility）。

一個系統中一般有多個Intelligent Agent，這樣的系統就稱為多Agent系統。多Agent系統必須找出一種使各個Agent能夠協同工作的適當方法。這種方法是建立在多個Agent系統資源共享和各Agent自主性之上的。雖然獨立的Agent有各自分散的目標、知識和推理過程，但它們之間必須有一種方法能夠相互協調、相互幫助以找到整個系統的目標。這樣，多個Agent完成整個系統目標的過程便稱為多Agent之間的協作及協商[刻。它一直是多Agent系統研究的核心問題。它的實現涉及到多Agent系統的組織結構、通信、開發方法和智能體編程語言等問題。

在此，我們最關心的是多Agent系統之間的通信。它包含3個方面的內容：通信范式、通信協議和通信語言。多Agent系統的通信范式有共享全局內存、消息傳遞及二者的結合。它的通信協議包含3種含義：網絡傳輸協議、高層交互行框架和對所交換的通信原語的約束。至于多Agent系統之間的通信語言有以下要求：形式簡單，易于理解，語法可開展，方便與其它系統集成，內容具有層次性，語義規范，能保證Agent間通信的可靠性和安全性等等。