基于JADE平台的能源管理多Agent系统实现方法

摘要

一种基于JADE平台的能源管理多Agent系统实现方法，属于工业自动化及多Agent智能体应用技术领域。将多Agent系统和OPC进行集成，实现灵活、可扩展的SCADA系统。该方法将SCADA系统中负责汇聚底层数据的OPC服务器中的数据进行分布式管理，分成多个对应远程控制终端PLC或RTU的智能体，进而使SCADA系统中的Web服务器部分可以进行分布式部署，这样SCADA系统中的远程操作工作站或终端可以根据需要与相关智能体数据源进行交互和通信。通过这种方式可以进行新的SCADA系统软件开发部署，也可以在现有SCADA系统中部署，通过这种方式在原系统不停机的情况下，增加新功能。这种方式大大提升了系统的扩展性、复用性及灵活性。

说明书

技术领域

本发明属于工业自动化及多Agent智能体应用技术领域，特别是涉及一种基于JADE的能源管理多Agent系统实现系统。

背景技术

近年来随着企业节能减排意识的提高，对用能情况进行综合管控成为企业重要的控制成本方式，尤其对于一些高能耗企业，如钢厂等。SCADA(Supervisory Control AndData Acquisition)系统，即数据采集与监控系统，广泛的应用于钢铁冶金、电力、石油、化工等能源管理领域。SCADA系统发展到今天已经经历了三代，较第一代和第二代，第三代基于Web的SCADA系统具有通用性强、使用维护简单、相互依赖性小等优点，但是仍然属于集中式的管控方式，在系统扩展性、复用性、并行性等方面存在弊端。

多Agent系统是由多个松散耦合、粗粒度的Agent组成，这些Agent在物理或逻辑上是分散的，但整个系统具有自治性、主动性和交互性特点。近年来，多Agent系统开始应用于工业领域，如过程控制、系统诊断、制造业、运输物流等，并且显示出一定的潜力。JADE开发平台是一个提供了多Agent系统开发中基本中间层功能的软件平台，它基于面向对象JAVA语言实现了Agent抽象，并提供了友好的API。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于JADE的能源管理多Agent系统实现系统，针对在能源管理第三代Web-SCADA系统存在的扩展性差等问题，将多Agent系统和OPC进行集成，实现灵活、可扩展的SCADA系统。该方法将SCADA系统中负责汇聚底层数据的OPC服务器中的数据进行分布式管理，分成多个对应远程控制终端PLC或RTU的智能体，进而使SCADA系统中的Web服务器部分可以进行分布式部署，这样SCADA系统中的远程操作工作站或终端可以根据需要与相关智能体数据源进行交互和通信。通过这种方式可以进行新的SCADA系统软件开发部署，也可以在现有SCADA系统中部署，通过这种方式在原系统不停机的情况下，增加新功能。这种方式大大提升了系统的扩展性、复用性及灵活性。

本发明包括一个主容器Maincontainer及多个普通容器Container。其中主容器部署在OPC数据服务器上或是其它任意可以获取OPC数据的服务器上，它除了提供AMS管理功能及DF黄页查询功能外，还包括OPC数据采集OPC-Agent，主要作用是通过SCADA系统中的OPC数据服务器获取底层某一PLC或RTU对应的数据源数据，将每个PLC或RTU进行智能体化，进而能与JADE开发平台中的其它智能体进行交互和协作，供上层Operator-Agent进行数据调用；普通容器Container部署在远程操作PC或是服务器上，可以进行分布式部署，每个容器包含远程操作Operator-Agent，负责进行数据应用及展示，或者是通过WebService的方式与其他Web应用进行交互。

将底层能源管理系统的OPC数据源分成多个Agent数据源，对应的OPC-Agent通过JeasyOpc接口获取对应底层PLC或RTU数据源数据，这样通过几个OPC-Agent可以将底层不同类型的OPC数据源利用Agent分类获取，进而多Agent系统就可以利用这些数据，通过Agent内部ACL通讯方式实现数据源OPC-Agent与远程Operator-Agent进行通讯，远程Operator-Agent根据需要获取底层OPC-Agent数据后进行数据展示或是应用。

本发明与现有的Web-SCADA系统方法相比有以下优点：一方面解决了现有系统扩展性差的问题，通过分布式的Agent应用可以迅速的部署及拓展系统功能，另一方面提高了系统的灵活性及快速性。

附图说明

图1为基于JADE的能源管理多Agent系统结构示意图。其中，主容器MainContainer1、普通容器Container2、AMS3、DF4、OPC-Agent，用于将底层OPC数据源转换为多Agent系统可识别的数据5、Control-Agent，用于分布式实现SCADA系统中控制过程数据应用或是展示6、OPC-Agent服务器，用于部署JADE平台中的主容器7、多Agent系统中的分布式终端设备8。

图2为OPC-Agent实现的软件流程图。

图3为Control-Agent实现的软件流程图。

具体实施方式

结合附图详细说明本发明的具体实施方式。图1为系统整体结构示意图，图2、3为具体实现的软件流程图。

一种基于JADE的能源管理多Agent系统实现方法，其结构示意图如图1所示。该能源管理系统底层数据采集部分包含2套PLC/DCS过程控制系统，一套RTU数据采集系统，采集上来的数据在SCADA系统中的OPC服务器中进行数据汇聚。基于JADE的能源管理多Agent系统实现方法是指在JADE开发平台下，开发多Agent分布式的监控管理系统，该JADE平台是由分布在网络上的若干个Agent容器组成，Agent存在于容器中，容器是提供JADE运行支撑和管理执行Agent所需服务的java进行。主要包含8部分，如图1中的1-8所示，其中：

主容器(MainContainer):图1中的1为主容器MainContainer，它是一个特殊的容器，是平台的入口点，其他的普通容器Container都在该容器中注册。该系统中，主容器中部署OPC-Agent，如图1中的5所示，用于获取底层PLC或RTU中的OPC数据源，可根据系统需要灵活的添加或是删除。主容器除了可以部署普通Agent外，还包含两个特殊的Agent，AMS和DF，在图1中对应3和4。其中，AMS负责提供平台所有Agent管理和白页服务，DF提供平台的黄页服务。

普通容器(Container)：图1中的2为普通容器Container，该容器中部署Control-Agent，如图1中的6所示。通过分布不同终端容器中部署的Control-Agent实现分布式的SCADA能源管理。区别于Web-SCADA系统中的在Web服务器上部署全部应用，在客户端进行调用的模式，分布式的多Agent应用模式通过部署在终端的Control-Agent实现分布式位的管理方式，即系统的业务应用或数据展示，分布在不同Control-Agent中实现。

OPC-Agent:图1中的5为OPC-Agent，用于将底层OPC数据源转换为多Agent系统可识别的数据。

Control-Agent：图1中的6为Control-Agent，用于分布式实现SCADA系统中控制过程数据应用或是展示。

OPC-Agent服务器：图1中的7为OPC-Agent服务器，用于部署JADE平台中的主容器，该服务器安装J2SE或J2EE的运行环境，用于支持多Agent系统的运行。

分布式终端：图1中的8为多Agent系统中的分布式终端设备，用于部署JADE平台中的普通容器，该服务器中需要部署J2SE或PersonalJava或CLDC运行环境，用于支持多Agent系统的运行。

结合附图2、3详细说明本发明的软件实现：图1中的OPC-Agent目的在于实现OPC数据源转换为Agent数据源，进而与多Agent系统中的其它Agent进行通信。Control-Agent是多Agent系统中的应用Agent，它从OPC-Agent中获取数据源后，进行数据的应用和展示。

OPC-Agent的具体实现软件流程如图2所示。该Agent是完成多Agent系统与OPC集成的关键，实现方法为：首先在Agent类中创建JOPC对象，并进行初始化，然后通过连接字符串连接SCADA系统中的OPC Server服务器，连接字符串包括服务器的IP地址及服务器名，连接成功后，创建Group和Item，跟OPC数据源中的Group和Item形成对应关系，并注册到新建的JOPC对象中。接下来根据设置的标志位开始读取OPC数据，并且一旦监测到OPC数据源数据有变化，就对数据进行封装，并通过Agent间通讯方式ACL中的Inform方式发送给对应Container容器中的Control-Agent。

在本发明中的Control-Agent主要用于控制过程数据的接收及数据的展示，是一种带GUI界面展示的Agent。具体的软件实现流程如图3所示。该Agent作为消息的接受者，首先判断消息是否为空，如果不为空，根据Inform消息结构中设定的规则解析数据的语义，并通过GUI中列表的形式进行展示。本发明中的Control-Agent仅仅用于底层OPC数据源数据的界面展示，但本发明中的Control-Agent专利保护项不仅仅限定于此，还可以用于控制过程相关软件应用的实现。