本發(fā)明涉及智能決策，尤其涉及一種基于算網(wǎng)一體工業(yè)plc控制器的智能決策方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
1、傳統(tǒng)plc控制器采用固定優(yōu)先級(jí)或輪詢方式進(jìn)行資源調(diào)度，當(dāng)面對(duì)多個(gè)供水控制參數(shù)（如水壓、流量、水位和水質(zhì)）同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)有限的控制器處理資源時(shí)，常會(huì)導(dǎo)致決策沖突和控制延遲問(wèn)題。特別是在實(shí)際供水系統(tǒng)運(yùn)行中，各控制參數(shù)的請(qǐng)求頻率與優(yōu)先級(jí)動(dòng)態(tài)變化，固定調(diào)度策略無(wú)法適應(yīng)這種復(fù)雜的工況環(huán)境，往往造成高優(yōu)先級(jí)參數(shù)得不到及時(shí)處理或低優(yōu)先級(jí)參數(shù)長(zhǎng)時(shí)間得不到響應(yīng)的情況。
2、算網(wǎng)一體化技術(shù)為解決上述問(wèn)題提供了新思路，但在實(shí)際應(yīng)用中仍存在諸多挑戰(zhàn)。供水設(shè)備控制系統(tǒng)中各參數(shù)間存在復(fù)雜的相關(guān)性，這使得傳統(tǒng)的獨(dú)立參數(shù)優(yōu)化方法無(wú)法有效處理參數(shù)間的沖突與協(xié)同問(wèn)題；其次，供水設(shè)備通常分布在不同地點(diǎn)且能量狀態(tài)各異，如何在保證控制性能的同時(shí)最小化系統(tǒng)能耗成為亟待解決的難題；再者，當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大時(shí)，控制參數(shù)數(shù)量急劇增加，如何在有限的計(jì)算資源下實(shí)現(xiàn)高效的多參數(shù)并行決策也是傳統(tǒng)方法的瓶頸所在。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明提供了一種基于算網(wǎng)一體工業(yè)plc控制器的智能決策方法及系統(tǒng)，本發(fā)明有效優(yōu)化了控制資源的動(dòng)態(tài)分配，顯著縮短了控制參數(shù)的響應(yīng)時(shí)間并提升了系統(tǒng)整體吞吐量。
2、第一方面，本發(fā)明提供了一種基于算網(wǎng)一體工業(yè)plc控制器的智能決策方法，所述基于算網(wǎng)一體工業(yè)plc控制器的智能決策方法包括：
3、對(duì)供水設(shè)備的控制參數(shù)進(jìn)行時(shí)間片分配和plc控制器決策周期劃分，得到初始控制參數(shù)隊(duì)列；
4、根據(jù)所述初始控制參數(shù)隊(duì)列確定正常運(yùn)行狀態(tài)、高效控制狀態(tài)及決策沖突狀態(tài)的發(fā)生概率分布，得到供水參數(shù)沖突概率表；
5、基于所述供水參數(shù)沖突概率表對(duì)參數(shù)控制時(shí)間資源進(jìn)行重新分配，得到供水參數(shù)優(yōu)化控制時(shí)序；
6、將所述供水參數(shù)優(yōu)化控制時(shí)序中仍存在沖突的參數(shù)組轉(zhuǎn)化為相互獨(dú)立控制變量，并對(duì)各獨(dú)立控制變量分別執(zhí)行優(yōu)化計(jì)算，得到供水設(shè)備多參數(shù)并行控制指令；
7、對(duì)所述供水設(shè)備多參數(shù)并行控制指令進(jìn)行動(dòng)態(tài)資源調(diào)度，生成供水設(shè)備節(jié)能控制方案。
8、第二方面，本發(fā)明提供了一種基于算網(wǎng)一體工業(yè)plc控制器的智能決策系統(tǒng)，所述基于算網(wǎng)一體工業(yè)plc控制器的智能決策系統(tǒng)包括：
9、第一分配模塊，用于對(duì)供水設(shè)備的控制參數(shù)進(jìn)行時(shí)間片分配和plc控制器決策周期劃分，得到初始控制參數(shù)隊(duì)列；
10、分析模塊，用于根據(jù)所述初始控制參數(shù)隊(duì)列確定正常運(yùn)行狀態(tài)、高效控制狀態(tài)及決策沖突狀態(tài)的發(fā)生概率分布，得到供水參數(shù)沖突概率表；
11、第二分配模塊，用于基于所述供水參數(shù)沖突概率表對(duì)參數(shù)控制時(shí)間資源進(jìn)行重新分配，得到供水參數(shù)優(yōu)化控制時(shí)序；
12、優(yōu)化計(jì)算模塊，用于將所述供水參數(shù)優(yōu)化控制時(shí)序中仍存在沖突的參數(shù)組轉(zhuǎn)化為相互獨(dú)立控制變量，并對(duì)各獨(dú)立控制變量分別執(zhí)行優(yōu)化計(jì)算，得到供水設(shè)備多參數(shù)并行控制指令；
13、資源調(diào)度模塊，用于對(duì)所述供水設(shè)備多參數(shù)并行控制指令進(jìn)行動(dòng)態(tài)資源調(diào)度，生成供水設(shè)備節(jié)能控制方案。
14、本發(fā)明提供的技術(shù)方案中，通過(guò)基于貝葉斯和泊松分布模型的概率建模進(jìn)行時(shí)間片精確分配，有效優(yōu)化了控制資源的動(dòng)態(tài)分配，顯著縮短了控制參數(shù)的響應(yīng)時(shí)間并提升了系統(tǒng)整體吞吐量；采用fastica獨(dú)立分量分析技術(shù)將沖突參數(shù)轉(zhuǎn)化為獨(dú)立控制變量，實(shí)現(xiàn)了同一時(shí)間片內(nèi)多個(gè)沖突參數(shù)的并行優(yōu)化處理，大幅降低了參數(shù)處理沖突率，提高了plc控制器的資源利用效率；結(jié)合供水設(shè)備能量狀態(tài)的動(dòng)態(tài)資源調(diào)度機(jī)制，通過(guò)q-learning強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法實(shí)現(xiàn)了控制性能與能耗的多目標(biāo)優(yōu)化，在保證控制精度前提下降低了系統(tǒng)總能耗，延長(zhǎng)了供水設(shè)備的使用壽命；基于參數(shù)相關(guān)性分析和沖突敏感度指數(shù)的時(shí)間資源重分配策略，增強(qiáng)了系統(tǒng)面對(duì)參數(shù)請(qǐng)求波動(dòng)時(shí)的適應(yīng)能力，即使在參數(shù)請(qǐng)求頻率突發(fā)增長(zhǎng)情況下仍能保持穩(wěn)定工作；通過(guò)能量因子修正的任務(wù)分配機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了考慮設(shè)備剩余能量狀態(tài)的計(jì)算負(fù)載均衡，有效避免了單點(diǎn)設(shè)備資源過(guò)載問(wèn)題；基于圖著色算法的參數(shù)分組策略和多參數(shù)并行控制架構(gòu)，提升了單個(gè)算網(wǎng)一體plc控制器可同時(shí)管理的供水設(shè)備數(shù)量，顯著增強(qiáng)了系統(tǒng)的擴(kuò)展能力。
15、本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)在說(shuō)明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。
16、為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下。
1.一種基于算網(wǎng)一體工業(yè)plc控制器的智能決策方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于算網(wǎng)一體工業(yè)plc控制器的智能決策方法，其特征在于，所述對(duì)供水設(shè)備的控制參數(shù)進(jìn)行時(shí)間片分配和plc控制器決策周期劃分，得到初始控制參數(shù)隊(duì)列，包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于算網(wǎng)一體工業(yè)plc控制器的智能決策方法，其特征在于，所述根據(jù)所述初始控制參數(shù)隊(duì)列確定正常運(yùn)行狀態(tài)、高效控制狀態(tài)及決策沖突狀態(tài)的發(fā)生概率分布，得到供水參數(shù)沖突概率表，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于算網(wǎng)一體工業(yè)plc控制器的智能決策方法，其特征在于，所述根據(jù)每個(gè)時(shí)間片內(nèi)的參數(shù)請(qǐng)求頻率，計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)不同請(qǐng)求數(shù)量的出現(xiàn)概率，得到參數(shù)請(qǐng)求頻率概率分布，包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于算網(wǎng)一體工業(yè)plc控制器的智能決策方法，其特征在于，所述基于所述供水參數(shù)沖突概率表對(duì)參數(shù)控制時(shí)間資源進(jìn)行重新分配，得到供水參數(shù)優(yōu)化控制時(shí)序，包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于算網(wǎng)一體工業(yè)plc控制器的智能決策方法，其特征在于，所述將所述供水參數(shù)優(yōu)化控制時(shí)序中仍存在沖突的參數(shù)組轉(zhuǎn)化為相互獨(dú)立控制變量，并對(duì)各獨(dú)立控制變量分別執(zhí)行優(yōu)化計(jì)算，得到供水設(shè)備多參數(shù)并行控制指令，包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于算網(wǎng)一體工業(yè)plc控制器的智能決策方法，其特征在于，所述對(duì)所述供水設(shè)備多參數(shù)并行控制指令進(jìn)行動(dòng)態(tài)資源調(diào)度，生成供水設(shè)備節(jié)能控制方案，包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于算網(wǎng)一體工業(yè)plc控制器的智能決策方法，其特征在于，所述基于所述系統(tǒng)狀態(tài)-動(dòng)作映射表、所述設(shè)備計(jì)算任務(wù)分配量和所述綜合性能評(píng)價(jià)指標(biāo)執(zhí)行q-learning強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法，得到最優(yōu)控制策略，包括：
9.一種基于算網(wǎng)一體工業(yè)plc控制器的智能決策系統(tǒng)，其特征在于，用于執(zhí)行如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的基于算網(wǎng)一體工業(yè)plc控制器的智能決策方法，所述基于算網(wǎng)一體工業(yè)plc控制器的智能決策系統(tǒng)包括：