基于多Agent仿真的电能计量器具检定系统调度方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种采用多Agent仿真方法对电能计量器具检定系统进行模拟，以实现对检定任务的可行性判断和对检定任务完成时间的预先估计，并对检定过程各阶段的调度工作进行协调的方法。属于电能计量器具检定管理技术领域。
【背景技术】
[0002]电能计量器具包括电能表、互感器等设备，其中电能表又可以细分为单相电能表和三相电能表。电能计量器具在使用之前需要逐个进行检定。我国各省电力公司负责对本省使用的电能计量器具进行统一检定。首先，电能计量器具的检定任务非常繁重，每年需要检定的电能计量器具数量巨大，通常会达到数百万只，这给检定工作的顺利完成带来了很大压力。其次，电能计量器具的检定系统复杂，包括仓储、检定、封印三个环节，以及在这三个环节之间发生的各类物质和信息流动。一个典型的电能表自动化检定系统示意图如图1所示。在电能计量器具检定系统运行过程中，检定系统各部分之间需要相互协调，因此电能计量器具检定过程的管理难度较大。一是对检定任务的可行性的判断较为复杂，二是对检定任务的完成时间难以预知。目前尚缺乏对电能计量器具检定系统的运行过程进行协调调度的有效方法，因此对购买和使用电能计量器具的企业经营过程产生十分不利的影响。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是通过采用多Agent仿真理论对电能计量器具检定系统进行仿真模拟，通过在特定系统参数下模拟系统运行状态，对系统各部分的运行过程进行协调，并实现对检定任务的可行性判断和对检定任务完成时间的预先估计。
[0004]本发明采取以下技术方案来实现:
(I)采用多Agent仿真理论，建立电能计量器具检定系统的仓储子系统仿真模型，模拟仓储子系统的运行规则。
[0005](2)采用多Agent仿真理论，建立电能计量器具检定系统的检定子系统仿真模型，模拟检定子系统的运行规则。
[0006](3)采用所Agent仿真理论，建立电能计量器具检定系统的封印子系统仿真模型，模拟封印子系统的运行规则。
[0007](4)对电能计量器具检定系统的仓储子系统、检定子系统和封印子系统的仿真模型进行对接，将上述三个部分整合成电能计量器具检定系统的整体仿真模型。
[0008](5)在不同的生产任务下运行电能计量器具检定系统仿真模型，通过系统模拟运行情况实现对电能计量器具检定系统三个阶段的相互协调，完成检定任务可行性判断和完成检定任务所需时间的估计。
[0009]采用多主体仿真方法对电能计量器具检定系统的整个运行过程进行模拟。
[0010]将电能计量器具检定系统的仓储、检定、封印三个子系统进行对接，实现不同部分之间的整合和协调。
[0011]通过模拟一定生产任务在系统中的整个处理过程，实现对生产任务可行性和完成生产任务所需时间的预先判断和估计。
[0012]本发明的原理叙述如下:
(I)技术方案的第一部分:仓储子系统主要由立库、堆垛机、堆垛机运行通道、堆垛机等待区和从仓储系统到检定系统的接驳位构成。首先对上述装置的相对位置和运行参数进行测量。然后采用多Agent仿真方法，在仿真软件的帮助下建立仓储子系统的仿真模型，建模过程主要分成如下几步:
第一，根据立库、接驳位、堆垛机运行通道和堆垛机等待区的相对位置，在系统中生成工作场所的模拟环境。
[0013]第二，生成相应数量的堆垛机，并为堆垛机设定运行规则。即:当堆垛机收到指令将一定数量的电能计量器具从立库运送到接驳位时，所采取的行动规则如下:
〈1>路线计算。计算堆垛机从自身位置到立库相对存储位置的最短路线、立库相应存储位置到接驳位的最短路线。
[0014]<2>移动、装载于卸载。堆垛机从当前位置移动到立库相应的存储位置，然后进行装载作业；装载完成后沿最短路线移动至接驳位并进行卸载；卸载完成后运行至等待区进行等待。
[0015]第三，设计仓储系统的任务触发和运行机制。仓储系统在接到检定任务时，首先对现有库存量进行扫描，如现有库存能够满足任务需求，则触发任务；否则反馈缺货量。任务触发后，仓储系统扫描接驳位是否已满，当接驳位不满时，计算所有堆垛机到立库相应位置的最短路线，并给距离最近的堆垛机发送作业指令。如果接驳位已满，则反馈接驳位已满的信息并进行等待。
[0016](2)技术方案的第二部分:检定子系统主要由从仓储子系统到检定子系统的接驳位、检定子系统到封印系统的接驳位、检定台、AGV、AGV等待区和供AGV运行的电磁轨道构成。首先对上述装置的相对位置和运行参数进行测量，然后采用多Agent仿真方法，在仿真软件的帮助下建立检定子系统的仿真模型，建模过程主要分成以下几步:
第一，根据接驳位、检定台、AGV等待区和供AGV运行的电磁轨道等固定装置的相对位置，在系统中生成工作场所的模拟环境。
[0017]第二，生成一定数量的AGV并为AGV设定运行规则。对于任意空闲的AGV，当接到指令将一定数量的工件从固定装置A运送到固定装置B时，所采取的行动规则如下:
〈1>路线计算。AGV计算自身位置到固定装置A的最短路线，以及固定装置A到固定装置B的最短路线。
[0018]〈2>移动、装载与卸载。AGV根据步骤〈1>的计算结果，首先由自身位置运动到固定装置A，然后进行装载作业；装载完成后，再由固定装置A移动到固定装置B，然后进行卸载作业。
[0019]<3>规避碰撞。AGV在移动过程中，实时对沿轨道向前延伸2米处所有可能通路的占用情况进行探测。如轨道被占用，则停止移动并等待3-5秒后进行继续向前运动。为防止两个以上AGV的相互等待陷入死循环，等待时间为3-5秒之间的一个随机数。
[0020]对于任意空闲的AGV，当没有接到工作指令且不在等待区时，所采取的行动规则如下: <1>路线计算。AGV计算自身位置到所有可用等待区的最短路线。
[0021]<2>移动到等待区。AGV根据步骤〈1>计算出的计算结果，移动到距离最近的等待区进彳丁等待。
[0022]第三，设计检定子系统的任务触发和运行机制。检定子系统通过接驳位和检定台来触发任务。当仓储子系统到检定子系统的接驳位不为空时，系统扫描相应的检定台是否空闲。如果没有空闲的检定台，则进行等待；如果有相应的空闲检定台，系统计算所有AGV完成现有任务，然后到仓储子系统到检定子系统的接驳位装载电能表并将其运送到相应检定台的最短路线和所需要的最短时间。然后将任务指派给所需时间最短的AGV。当检定台不为空且完成检定作业时，系统计算所有AGV完成现有任务，然后到检定台装载完成检定的电能表，并将其运送至检定子系统到封印子系统的接驳位所需的最短路线和对应的最短时间，将任务指派给所需时间最短的AGV。
[0023](3)技术方案的第三部分:封印子系统由工作台、堆垛机、立库、堆垛机运行通道、堆垛机等待区和从检定子系统到封印子系统的接驳位构成。首先对上述装置的相对位置和运行参数进行测量。然后采用多Agent方法，在仿真软件的帮助下建立封印子系统的仿真模型，建模过程主要分成如下几步:
第一:根据立库、接驳位、堆垛机运行通道、堆垛机等待区和工作台的相对位置，在系统正生成工作场所的模拟环境。
[0024]第二，生成相应数量的堆垛机，并未堆垛机设定运行规则。即当堆垛机收到指令将一定数量的电能计量器具从固定设施A运送到固定设施B时，所采取的行动规则如下:
〈1>路线计算。计算堆垛机从自身位置到固定设施A的最短路线、固定设施到A到固定设施B的最短路线。
[0025]〈2>移动、装载与卸载。堆垛机从当前位置移动到固定设施A，然后进行装载作业；装载完成后沿最短路线移动至固定设施B并进彳丁卸载；卸载完成后运彳丁至等待区进彳丁等待。
[0026]第三，设计封印子系统的任务触发和运行机制。封印子系统的任务触发机制有两种，接驳位触发和工作台触发。当接驳位不为空时，扫描所有封印工作台，如果没有空闲的封印工作台，则进行等待。如果有空闲的工作台，则计算所有空载堆垛机到接驳位的最短距离和所需的最短时间，将作业指令发送给所需时间最短的堆垛机。当工作台不为空且完成封印任务时，计算所有空载堆垛机到相应工作台的最短距离和所需的最短时间，将作业指令发送给所需时间最短的堆垛机。
[0027](4)技术方案的第四部分:将电能计量器具检定系统的三个部分对接。首先是检定任务可行性判定的对接。当检定任务下达后，首先扫描仓储子系统立库，然后扫描封印子系统立库。仓储子系统立库有足够的存货，封印子系统立库的剩余空间减去系统正正在处理的电能计量器具数量后仍有足够存储空间，则检定任务可行；否则不可行。然后是仓储子系统和检定子系统之间的对接。将仓储子系统接驳位的数据和检定子系统接驳位的数据保持实时一致即可实现仓储子系统和检定子系统的对接。最后是检定子系统和封印子系统的对接。将检定子系统和封印子系统接驳位的数据保持实时一致，即可实现检定子系统和封印子系统的对接。