基于多Agent鐵路防災(zāi)減災(zāi)分布式微機監(jiān)測系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展,中國鐵路的建設(shè)規(guī)模和技術(shù)水平不斷提高,特別是近年來,我國鐵路的發(fā)展日新月異,高速、重載和高密度成為了我國鐵路發(fā)展的重要方向。一個橫貫東西、溝通南北、干支結(jié)合的具有相當(dāng)規(guī)模的鐵路運輸網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)形成并逐步完善。但鐵路作為我國國民經(jīng)濟的大動脈,每年卻因為自然災(zāi)害直接或間接造成的事故和損失十分嚴(yán)重,加之近年來,自然環(huán)境的不斷惡化,災(zāi)害發(fā)生的頻率和危害程度不斷加強,造成的損失也隨之不斷增加。在此背景下,研究設(shè)計鐵路沿線自然災(zāi)

2、害的監(jiān)測系統(tǒng),提高鐵路防災(zāi)減災(zāi)的能力,使鐵路系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測和診斷自然災(zāi)害,確保鐵路行車安全就顯得極為重要。然而,目前我國鐵路系統(tǒng)依靠微機監(jiān)測系統(tǒng)獲取自然災(zāi)害數(shù)據(jù)進行預(yù)警、診斷和處理的效率和精度還比較低,已經(jīng)無法適應(yīng)新時期自然環(huán)境不斷惡化和我國鐵路提速的要求。因此,如何結(jié)合自然災(zāi)害的成因及其規(guī)律,采用先進的監(jiān)測、診斷技術(shù)與方法,為鐵路沿線自然災(zāi)害的預(yù)警、診斷和處理提供科學(xué)的依據(jù),這對于保障鐵路的安全運行具有重大的現(xiàn)實意義。
　　由

3、于自然環(huán)境本身的復(fù)雜性及多變性,基于單一推理機制的監(jiān)測、診斷方法已經(jīng)不能滿足現(xiàn)實需要,而基于MAS技術(shù)的自然災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)能夠融合不同的監(jiān)測、診斷方法完成復(fù)雜環(huán)境的災(zāi)害監(jiān)測、診斷任務(wù)。因此,本文以MAS技術(shù)為基礎(chǔ),研究設(shè)計了基于MAS的鐵路防災(zāi)減災(zāi)分布式微機監(jiān)測系統(tǒng)。
　　基于MAS的鐵路防災(zāi)減災(zāi)分布式微機監(jiān)測系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)中監(jiān)測、診斷子系統(tǒng)由管理Agent、通信Agent、診斷Agent、數(shù)據(jù)獲取Agent、數(shù)據(jù)分析Agent、數(shù)據(jù)

4、庫Agent、規(guī)則庫Agent和用戶Agent構(gòu)成。管理Agent負責(zé)分解數(shù)據(jù)、分配診斷任務(wù)以及診斷結(jié)果的評價;通信Agent負責(zé)管理監(jiān)測、診斷系統(tǒng)內(nèi)各Agent之間的通信與協(xié)商,并負責(zé)維護診斷系統(tǒng)的Agent功能信息庫,每個新加入診斷系統(tǒng)的Agent只需要考慮維護與通信Agent的通信鏈接,從而提高了監(jiān)測、診斷系統(tǒng)的擴展性;診斷Agent結(jié)合采集的實時數(shù)據(jù)特點和歷史數(shù)據(jù)以及實際情況采用面向災(zāi)害類型的設(shè)計策略,由大風(fēng)診斷Agent0、雨

5、雪診斷Agent1、泥石流診斷Agent2、地震診斷Agent3等等組成,并對災(zāi)害程度進行評估,這是該子系統(tǒng)的核心部分;規(guī)則庫Agent為災(zāi)害類型、數(shù)據(jù)監(jiān)測和診斷提供規(guī)則,對規(guī)則庫進行維護和管理,并對用戶提供查看和修改規(guī)則的功能;數(shù)據(jù)獲取Agent和數(shù)據(jù)庫Agent負責(zé)獲取和維護實時采集的數(shù)據(jù);用戶Agent負責(zé)維護人機交互界面。
　　針對自然環(huán)境變化的復(fù)雜性,本文設(shè)計了面向Agent的模糊算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)混合診斷策略。初步診斷采用

6、模糊算法獲得災(zāi)害類型隸屬度大的類型,精確診斷采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對初步診斷得到的災(zāi)害計算嚴(yán)重程度,通過采用混合診斷策略能有效的提高診斷系統(tǒng)的精度。
　　論文設(shè)計的監(jiān)測、診斷系統(tǒng)工作流程為:數(shù)據(jù)獲取Agent接收傳感器采集的實時數(shù)據(jù)再傳給管理Agent并提出數(shù)據(jù)監(jiān)測、診斷請求,管理Agent接收到監(jiān)測、診斷請求后判斷數(shù)據(jù)類型并啟動相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析Agent,數(shù)據(jù)分析Agent獲得數(shù)據(jù)后先進行采集數(shù)據(jù)的初步診斷分析,如果數(shù)據(jù)的分析診斷結(jié)果超出安

7、全范圍,報警并啟用相應(yīng)位置的視頻監(jiān)測設(shè)備,對災(zāi)情進行實時、準(zhǔn)確現(xiàn)場再現(xiàn),同時將數(shù)據(jù)上傳診斷 Agent,通過診斷Agent對數(shù)據(jù)進行災(zāi)害診斷,然后對初步診斷結(jié)果中隸屬度大的災(zāi)害類型進行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)精確診斷,最終得到診斷結(jié)果并返回給管理Agent進行診斷結(jié)果評價。
　　最后,論文通過案例樣本數(shù)據(jù)對鐵路沿線自然環(huán)境進行仿真,仿真結(jié)果表明面向Agent的自然災(zāi)害混合診斷策略和基于MAS的鐵路防災(zāi)減災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)能較好的完成預(yù)警、監(jiān)測和診斷任務(wù)。