CN108931929A - 一种智能电力设备控制信息采集方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能电力设备控制信息采集方法，其特征在于：包括N个采集器，每一个采集器仅能向一个方向传递信息，且采集器为具有自主学习能力的设备，对每个采集器的实时控制方法为：每一个采集器参与工作后，记录下采集器的工作时间T2以及设备的停歇时间T1，采集器完成采集或传输信息任务便获得奖赏值r，若任务未完成或静默待机，则对应下一个采集器获得一个惩罚值b，计算采集器V值，根据每个采集器的V值确定各自的工作偏好，更新设置每个采集器的工作时间T2＇，使得在每一个采集器工作时间内可以得到任务，最终采集器工作时间T2＇小于等于采集器停歇时间T1。本发明通过采集器的自主学习，实时调整工作时间，提高整个系统的工作效率。
Description
技术领域
本发明属于对多个数据采集器的控制技术领域，尤其涉及一种智能电力设备控制信息采集方法，实现多个独立采集器采集、传输智能电力设备的控制信息，解决信息采集和传输的有效性和及时性问题。
背景技术
在当代社会，国民经济领域的绝大多数部门以电力作为主要动力来源，人们的日常生活也与电力息息相关。随着生产生活各领域对电力需求的不断上升，越来越多的电力设备被投入使用。为保证电力设备能正常运行，及时掌握电力设备的运行状态尤为重要。
目前，电力设备一般采用传统的“故障报警”模式，即：由一个监控系统监控某条电力线路的运行情况，一个设备发生故障，如果影响到干线的电力供应时，监控系统会提出警报。上述“故障报警”的事后报警方式具有实时性不足、难以精准定位到设备的缺点，没有充分利用新型智能电力设备具备的预警、统计等智能功能。
在实际的运行环境中，电力设备数量庞大、设备种类纷繁，且越来越多的设备具有智能性。及时地将电力设备运行数据传递给终端控制机，使之能及时统计、分析、预测电力设备的运行情况，显得特别关键。但是，由于涉及的电力设备数量庞大、分布广泛，因此不可能在每个设备和终端监控机之间建立通信网络，只能采用干线串联的方式将多个采集器连接到终端监控机，数据也只能以串联方式传输。合理地协调在干线上的数据采集设备，将电力设备的控制信息及时、有效地传递给终端监控机是一项极为关键的工作，也是一项复杂的工作。而在此过程中，高效、智能的信息及时采集和传输是非常重要的基础，也是亟待解决的问题。
作为一类重要的机器学习方法，强化学习(Reinforcement Learning)是从环境状态到动作映射的学习：强化学习的智能体(agent)选择动作(action)，状态(state)随之发生改变，环境对此给出一个立即奖赏(reward)作为激励信号，强化学习通过不断地交互学习追求长期奖赏最大化。强化学习采用试错式学习的方式获取最优行为策略，与控制问题追求的目标一致，基于强化学习的控制系统，均表现出了良好的性能。
强化学习方法的智能体拥有自主学习的能力，但在平衡学习过程的探索和利用方法有局限。最大置信上界(Upper Confidence Bound)求出收益均值和奖励之和，均值越大，标准差越小，被选中的概率会越来越大，起到了利用的作用，同时那些被选次数较少的也会得到试验机会，起到了探索的作用。最大置信上界能较好地解决了探索和利用的平衡问题，使结果避免陷入局部最优。因此，结合强化学习和最大置信上界能解决控制问题，获得最优行为策略。
发明内容
本发明目的是：提供一种智能电力设备控制信息采集方法，通过方法的改进，可以对设备实时控制，以便使得设备之间高效地传递信息，提高工作效率。
本发明的技术方案是：一种智能电力设备控制信息采集方法，包括若干个采集器，一个终端监控器，若干个区域电力设备，若干个采集器采用串联的方式连接到终端控制器，每一个采集器可以执行的动作为采集信息、传输信息及静默待机，每一个采集器仅能向一个方向传递信息，且所述采集器为具有自主学习能力的设备，对每个采集器的实时控制方法为：
每一个采集器参与工作后，记录下设备的工作时间T2以及设备的停歇时间T1，采集器在三个可执行动作中选择一个动作执行；若选择动作为采集信息或传输信息，在完成任务后获得奖赏值r，若任务未完成，则对应下一个采集器获得一个惩罚值b；若选择动作为静默待机，则获得惩罚值b，将奖赏值r或惩罚值b加入到对每一个采集器在每一个时段的最大置信上界值V中，循环X次后，每个设备的最大置信上界值V被累加，根据每个采集器累加后的最大置信上界值V通过强化学习方法计算确定每一个采集器的工作偏好，更新设置每个采集器的工作时间T2＇，使得每一个采集器工作时间内可以得到各自的任务，最终采集器工作时间T2＇小于等于设备停歇时间T1。
上述技术方案中，所述采集器为运用于智能电力设备控制信息的采集传感器，该传感器为单向接收或发送信息，每一个传感器仅能存储一条信息；所述终端控制器为运用于智能电力设备控制信息的终端接收器，该接收器接收信息，并在显示器上显示设备运行情况；所述区域电力设备是能向所述采集器发送控制信息的智能电力设备。
上述技术方案中，采集器和终端控制器之间通过一条通信线路连接，采集器以串联方式连接，通信线路的终点为终端控制器。
上述技术方案中，所述采集信息是指采集器收集智能电力设备发送的控制信息；所述传输信息是指采集器向通信线路中的下一个采集器或终端控制器发送控制信息；所述静默待机是指采集器不执行任何操作。
上述技术方案中，所述每一个采集器的工作偏好为，确定每一个采集器自启动到完成一项任务，再到接受下一项任务所需要的时间T，每一个采集器的时间T具有差异，构成每一个采集器的工作偏好。
进一步的技术方案是，所述强化学习方法计算为，在循环X次后，获得各个采集器累加X次的最大置信上界值V，并计算出平均值比较各个采集器的最大置信上界值V，取出V值大于平均值的各个采集器对应的工作时间，计算出平均值将该平均值tn作为更新的工作时间。
上述技术方案中，所述实时控制方法的步骤是：
1)由信息发送器选择N个采集器，每个采集器只能向前或向后连接另外的采集器，每个采集器至多存储一条信息，各个采集器学习能力相同；
2)初始化：启动采集器停歇时间T1，启动后采集器工作时间T2，其中T1<＝T2；
3)每一个采集器成功接收、成功发送一个消息或成功采集到信息得到奖赏r，设定每个有消息的采集器发送失败、未进行信息采集或静默，则在下一个采集器加上惩罚b；
4)每个采集器在每次工作时间之后都能得到一个最大置信上界值V值：
V＝rt1+rt2+……+rtn+mb，
其中，t1,t2…tn表示每次获得奖赏的时间，r为每次完成接受或发送任务的奖赏，b为惩罚值，m是未完成任务的次数和静默待机次数之和；
5)每个采集器工作结束后保留V值和tn的值，其中tn为获得最后一个奖赏的时间；
6)循环X次后，各个采集器分别计算出V值的平均值X为循环预设定值；
7)比较各个采集器的V值与值的大小，取出大于的采集器V值及其对应的tn值，计算tn的平均值作为新的采集器工作时间T2＇的值；
8)当T2＇<＝T1时，停止循环，否则转到步骤2)。
进一步的技术方案是，所述步骤2)中，还设置一间隔时间T3，若采集器上有消息未发送，则在间隔时间T3后该采集器尝试再发送一次，所述未发送为待接收采集器未开启或存储有未发送信息，所述间隔时间T3大于工作时间T2。
本发明的优点是：本发明通过记录每次采集器参与工作后的输出时间(工作时间和停歇时间)，然后根据V值确定了采集器的工作偏好，最后更新每个采集器的工作时间，使得采集器在该工作时间内可以得到信息的接收或发送，提高整体采集器的信息传送效率，有助于对智能电力设备控制系统中各类采集器的实时控制。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1是本发明实施例一的流程图；
图2是本发明实施例一的信息传递示意框图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例：参见附图1、2所示，一种智能电力设备控制信息采集方法，包括N个采集器，一个终端监控器，N个区域电力设备，N个采集器采用串联的方式连接到终端控制器，每一个采集器可以执行的动作为采集信息、传输信息及静默待机，每一个采集器仅能向一个方向传递信息，且所述采集器为具有自主学习能力的设备，对每个采集器的实时控制方法为：
每一个采集器参与工作后，记录下设备的工作时间T2以及设备的停歇时间T1，采集器在三个可执行动作中选择一个动作执行；若选择动作为采集信息或传输信息，在完成任务后获得奖赏值r，若任务未完成，则对应下一个采集器获得一个惩罚值b；若选择动作为静默待机，则获得惩罚值b，将奖赏值r或惩罚值b加入到对每一个采集器在每一个时段的最大置信上界值V中，循环X次后，每个设备的最大置信上界值V被累加，根据每个采集器累加后的最大置信上界值V通过强化学习方法计算确定每一个采集器的工作偏好，更新设置每个采集器的工作时间T2＇，使得每一个采集器工作时间内可以得到各自的任务，最终采集器工作时间T2＇小于等于设备停歇时间T1。
所述采集器为运用于智能电力设备控制信息的采集传感器，该传感器为单向接收或发送信息，每一个传感器仅能存储一条信息；所述终端控制器为运用于智能电力设备控制信息的终端接收器，该接收器接收信息，并在显示器上显示设备运行情况；所述区域电力设备是能向所述采集器发送控制信息的智能电力设备。
如图2所示，采集器和终端控制器之间通过一条通信线路连接，采集器以串联方式连接，通信线路的终点为终端控制器。
所述采集信息是指采集器收集智能电力设备发送的控制信息；所述传输信息是指采集器向通信线路中的下一个采集器或终端控制器发送控制信息；所述静默待机是指采集器不执行任何操作。
所述每一个采集器的工作偏好为，确定每一个采集器自启动到完成一项任务，再到接受下一项任务所需要的时间T，每一个采集器的时间T具有差异，构成每一个采集器的工作偏好。
所述强化学习方法计算为，在循环1000次后，获得各个设备累加1000次的最大置信上界值V，并计算出平均值比较各个设备的最大置信上界值V，取出V值大于平均值的各个设备对应的工作时间，计算出平均值将该平均值tn作为更新的工作时间。
所述实时控制方法的步骤是：
1)由信息发送器选择N个采集器，每个采集器只能向前或向后连接另外的采集器，每个采集器至多存储一条信息，各个采集器学习能力相同；
2)初始化：启动采集器停歇时间T1，启动后采集器工作时间T2，若有消息未发送，则每间隔时间T3设备再次尝试发送一次消息，其中T1<＝T2，T3>T2，所述消息未发送，可能是待接收采集器未开启或存储有未发送信息，导致消息未发送成功，间隔时间T3后，再尝试发送；
3)每一个采集器成功接收、成功发送一个消息或成功采集到信息得到奖赏r，设定每个有消息的采集器发送失败、未进行信息采集或静默，则在下一个采集器加上惩罚b；
4)每个采集器在每次工作时间之后都能得到一个最大置信上界值V值：
V＝rt1+rt2+……+rtn+mb，
其中，t1,t2…tn表示每次获得奖赏的时间，r为每次完成接受或发送任务的奖赏，b为惩罚值，m是未完成任务的次数和静默待机次数之和；
5)每个采集器工作结束后保留V值和tn的值，其中tn为获得最后一个奖赏的时间；
6)循环X次后，各个采集器分别计算出V值的平均值X为循环预设定值；
7)比较各个采集器的V值与值的大小，取出大于的采集器V值及其对应的tn值，计算tn的平均值作为新的采集器工作时间T2＇的值；
8)当T2＇<＝T1时，停止循环，否则转到步骤2)。
Claims (8)
1.一种智能电力设备控制信息采集方法，包括若干个采集器，一个终端监控器，若干个区域电力设备，若干个采集器采用串联的方式连接到终端控制器，每一个采集器可以执行的动作为采集信息、传输信息及静默待机，每一个采集器仅能向一个方向传递信息，且所述采集器为具有自主学习能力的设备，对每个采集器的实时控制方法为：
每一个采集器参与工作后，记录下设备的工作时间T2以及设备的停歇时间T1，采集器在三个可执行动作中选择一个动作执行；若选择动作为采集信息或传输信息，在完成任务后获得奖赏值r，若任务未完成，则对应下一个采集器获得一个惩罚值b；若选择动作为静默待机，则获得惩罚值b，将奖赏值r或惩罚值b加入到对每一个采集器在每一个时段的最大置信上界值V中，循环X次后，每个设备的最大置信上界值V被累加，根据每个采集器累加后的最大置信上界值V通过强化学习方法计算确定每一个采集器的工作偏好，更新设置每个采集器的工作时间T2＇，使得每一个采集器工作时间内可以得到各自的任务，最终采集器工作时间T2＇小于等于设备停歇时间T1。
2.根据权利要求1所述的智能电力设备控制信息采集方法，其特征在于：所述采集器为运用于智能电力设备控制信息的采集传感器，该传感器为单向接收或发送信息，每一个传感器仅能存储一条信息；所述终端控制器为运用于智能电力设备控制信息的终端接收器，该接收器接收信息，并在显示器上显示设备运行情况；所述区域电力设备是能向所述采集器发送控制信息的智能电力设备。
3.根据权利要求1所述的智能电力设备控制信息采集方法，其特征在于：采集器和终端控制器之间通过一条通信线路连接，采集器以串联方式连接，通信线路的终点为终端控制器。
4.根据权利要求1所述的智能电力设备控制信息采集方法，其特征在于：所述采集信息是指采集器收集智能电力设备发送的控制信息；所述传输信息是指采集器向通信线路中的下一个采集器或终端控制器发送控制信息；所述静默待机是指采集器不执行任何操作。
5.根据权利要求1所述的智能电力设备控制信息采集方法，其特征在于：所述每一个采集器的工作偏好为，确定每一个采集器自启动到完成一项任务，再到接受下一项任务所需要的时间T，每一个采集器的时间T具有差异，构成每一个采集器的工作偏好。
6.根据权利要求1所述的智能电力设备控制信息采集方法，其特征在于：所述强化学习方法计算为，在循环X次后，获得各个采集器累加X次的最大置信上界值V，并计算出平均值比较各个采集器的最大置信上界值V，取出V值大于平均值的各个采集器对应的工作时间，计算出平均值将该平均值tn作为更新的工作时间。
7.根据权利要求1所述的智能电力设备控制信息采集方法，其特征在于：所述实时控制方法的步骤是：
1)由信息发送器选择N个采集器，每个采集器只能向前或向后连接另外的采集器，每个采集器至多存储一条信息，各个采集器学习能力相同；
2)初始化：启动采集器停歇时间T1，启动后采集器工作时间T2，其中T1<＝T2；
3)每一个采集器成功接收、成功发送一个消息或成功采集到信息得到奖赏r，设定每个有消息的采集器发送失败、未进行信息采集或静默，则在下一个采集器加上惩罚b；
4)每个采集器在每次工作时间之后都能得到一个最大置信上界值V值：
V＝rt1+rt2+……+rtn+mb，
其中，t1,t2…tn表示每次获得奖赏的时间，r为每次完成接受或发送任务的奖赏，b为惩罚值，m是未完成任务的次数和静默待机次数之和；
5)每个采集器工作结束后保留V值和tn的值，其中tn为获得最后一个奖赏的时间；
6)循环X次后，各个采集器分别计算出V值的平均值X为循环预设定值；
7)比较各个采集器的V值与值的大小，取出大于的采集器V值及其对应的tn值，计算tn的平均值作为新的采集器工作时间T2＇的值；
8)当T2＇<＝T1时，停止循环，否则转到步骤2)。
8.根据权利要求7所述的智能电力设备控制信息采集方法，其特征在于：所述步骤2)中，还设置一间隔时间T3，若采集器上有消息未发送，则在间隔时间T3后该采集器尝试再发送一次，所述未发送为待接收采集器未开启或存储有未发送信息，所述间隔时间T3大于工作时间T2。
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