CN110441482A - 一种大型复杂结构损伤诊断系统的通信模型 - Google Patents

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孙红兵
戴金桥
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Abstract

一种大型复杂结构损伤诊断系统的通信模型，它涉及通讯模型技术领域。一种大型复杂结构损伤诊断系统的通信模型它包含协调器、传感主体、损伤评估主体、信号处理主体、通信接口、监测对象、KQML协议，传感主体、损伤评估主体及信号处理主体均通过通信接口与协调器电连接，监测对象与传感主体中的通讯接口电性连接，KQML协议与协调器电连接。采用上述技术方案后，本发明的有益效果为：它的设计合理，开发新的协作模式，可以有效解决主体之间的冲突，对系统高效协调工作打下坚实基础。

Description

一种大型复杂结构损伤诊断系统的通信模型
技术领域
本发明涉及通讯模型技术领域，具体涉及一种大型复杂结构损伤诊断系统的通信模型。
背景技术
大型复杂结构损伤诊断技术是智能材料结构研究的重要分支之一，主要通过集成在结构中的功能元件(如各种传感器)获取结构损伤状态信息并对其进行安全评估，这样对于防灾减灾、确保其安全服役，具有重大的理论意义和工程指导意义。所谓主体(主体)是指能够通过相互合作来共同求解自身难以完成的复杂问题的个体。主体(主体)能够自主地通过传感器感知外界环境，经过一系列的处理，利用驱动器对外界环境作出动作，如机器人主体利用摄像头、红外测距仪等作为传感器，各种马达作为驱动器，能自主完成各种任务。大型复杂结构多主体损伤诊断系统为了有效实现诊断任务，各主体间需要高效协作。本专利分析异质主体间的信息传输存在的技术难题，研究并提出相应的解决办法；在分析基于KQML的主体通信语言构成、消息语法及一般框架的基础上，结合领域特点扩展并设计KQML通信原语，研究语义层级的本体设计方法，在此基础上提出面向大型复杂结构损伤诊断系统的基于KQML和Ontology的多主体系统分区域主动式黑板通信模型，以保证异质主体间信息交换与传输的畅通，解决在有限时间和资源的前提下合理进行资源分配、任务调度、高效协作与冲突消解，使整个系统能够连贯一致地完成目标任务。
多主体协作是指完成任务的各主体通过与其它主体相互配合、相互合作，共同完成系统预期的目标。目前，针对不同的应用环境已提出多种类型的协调与协作的机制，形成了基于合同网协议、集中规划、黑板协作等机制的协作方式。
但在实际工程结构损伤诊断的开放环境下，主体所处的环境、资源以及其它智能主体都是开放和动态变化的，使目前已有的的协作、协调方法难以直接用于开放、动态环境下的异质主体间的协作。
大型复杂结构损伤诊断系统中，存在大量异质主体，协作过程中需要传递、交换大量的信息。而这些异质主体间的信息传输存在技术上的难题，必须要研究适合的通信方式、通信语言及通信协议才能保证异构智能主体间快速高效地交换与传输信息，以有效分配系统有限的资源，合理进行任务的调度，使整个系统能够连贯一致地完成目标任务。构造有效的主体交互与通信机制，是保证多主体系统有序工作的基础，该项工作的关键是选用合适的通信语言、通信语义与通信协议，构建与之相适应的通信机制。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种大型复杂结构损伤诊断系统的通信模型，它的设计合理，开发新的协作模式，可以有效解决主体之间的冲突，对系统高效协调工作打下坚实基础。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案是：它包含协调器1、传感主体2、损伤评估主体3、信号处理主体4、通信接口5、监测对象51、KQML协议6，传感主体2、损伤评估主体3及信号处理主体4均通过通信接口5与协调器1电连接，监测对象51与传感主体2中的通讯接口5电性连接，KQML协议6与协调器1电连接。
所述的通信接口5设置三组。
所述的KQML协议6包含消息类型、KQML原理、消息格式、语义描述及通信内容。
本发明的工作原理：系统中各主体间采用KQML进行通信，任何主体想通过KQML与其他主体交换信息,都通过与之相连接的通信接口将该主体注册到协调器上，然后即可执行接收消息、调用相关函数等通信动作。主体接到请求后根据需要构造消息并将其传送给协调器，由协调器依次转发消息给目标主体。
采用上述技术方案后，本发明有益效果为：它的设计合理，开发新的协作模式，可以有效解决主体之间的冲突，对系统高效协调工作打下坚实基础。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的主体通信体系结构示意图；
图2是本发明中黑板系统的结构框图；
图3是本发明中黑板协作机制的多主体系统图；
图4是本发明中面向多主体系统的分区黑板通信模型框架。
附图标记说明：协调器1、传感主体2、损伤评估主体3、信号处理主体4、通信接口5、监测对象51、KQML协议6。
具体实施方式
参看图1-图4所示，本具体实施方式采用的技术方案是：它由协调器1、传感主体2、损伤评估主体3、信号处理主体4、通信接口5、监测对象51、KQML协议6组成，传感主体2、损伤评估主体3及信号处理主体4均通过通信接口5与协调器1电连接，监测对象51与传感主体2中的通讯接口5电性连接，KQML协议6与协调器1电连接，协调器1是该体系结构的核心，协调各主体高效工作，协调器1的职能相当于中间调停人，负责建立各单元的连接、接收系统中主体的注册请求以及保存已注册主体的地址信息。通过协调器1的协调，能有效避免主体的资源浪费，提高系统的协作效率。
所述的通信接口5一共设置三组。
所述的KQML协议6包含消息类型、KQML原理、消息格式、语义描述及通信内容。
系统通信中引入本体将使主体对结构损伤诊断领域中的概念有共同理解，可以有效提高交流和协作的效率。本体设计是构造多主体系统的重要内容，是实现KQML通信的基础，是主体间交互的支撑。本体包含概念、关系、函数、公理及实例等5个基本建模元语。概念是指功能、行为、策略等事物的抽象，一般采用框架对其定义，包括概念名称，与其它概念的关系及对概念的自然语言描述。关系是领域概念间的交互作用，用n维笛卡尔积的子集表示：
R:C1×C2×...×Cn，在语义上关系对应于对象元组的集合。
在本体论中，C可以用三元组表示D是某个领域，W是D中有关事务的状态集，是领域空间＜D,W＞概念关系的集合。
本体设计可理解为定义系统中的概念和描述概念间的关系。针对损伤诊断领域D，定义六个概念(Concept)：
Concept 1：适于损伤诊断领域的多主体系统；
Concept 2：传感器类型(sensor_type)；
Concept 3：传感器感知数据(sensor_dada)；
Concept 4：驱动器驱动数据(Drive_wave)；
Concept 5：结构损伤特征因子(Damage_characteristic)；
Concept 6：结构损伤(Damage)。
每个概念赋予数据属性(data attribute)与目标属性(object attribute)。对概念的自身属性加以描述的，则称为数据属性，对概念间的关系加以描述的称为目标属性。
根据KQML的通信原语和大型复杂结构损伤诊断领域的概念，可以定义出损伤评估主体(DEA)、信号处理主体(SPA)和传感主体(SA)间的通信协议，以此来实现系统各智能主体间的通信。通信协议中的消息包括行为原语和以冒号开头的参数组成，表1列出了冲击损伤SPA与SA间的协议。
表1 SPA与SA间的通信协议
黑板是个共享的局部或全局共享工作区，每个损伤诊断主体可将自己处理的中间结果存放到黑板相应的空间，同时需要对黑板的状态进行监控，一旦发现黑板上的信息足以支持他完成工作任务时，就读取黑板信息并执行相应的任务，并把执行结果重新记录到黑板上。系统中其他评估主体也在观察新增加的信息，并不断使其趋于完善，直到获得满意的结果。黑板协作示意图如图2所示。利用系统中设置的黑板结构，可以使系统更加有效、准确、快速地完成复损伤的诊断与评估工作。
黑板模型结构最早是由卡内奇-梅隆工科大学提出的问题求解模型，并被成功用于语音理解系统。黑板的本质是一种综合数据库，是内存中的共享问题求解空间，用来存储各种知识源及任务求解结果的集合，可以记作X＝{x1,…,xk}，元素x是黑板中存放的数据对象，用标识符表示。通过黑板机制，可以使复杂问题与任务的表达与组织简单化，为综合利用各种知识源来求解复杂问题及任务带来了便利，并成为各种大型知识库中建立知识处理系统的重要手段。
在基于黑板协作机制的多主体系统主要包括黑板空间、知识源及各种功能的智能主体组成，每个智能主体都是独立的专家，能独立或相互协作来解决某一特定问题，各智能主体间的协作与协调利用黑板提供的共享问题求解空间进行，如图3所示。在协作过程中，每个智能主体都能随时查阅黑板上的内容，如发现黑板区域有自己感兴趣的知识源，能够及时到黑板相应的区域读取该数据，并结合读取过来的新信息展开计算与任务求解，将求解后的新结果再放到黑板的相应的区域，以提供给其他智能主体在任务求解过程中继续使用，周而复始，直到任务获得满意的完成。
基于黑板的通信模型结构可以解决分布在不同软件、硬件环境下的多个异构主体间的通信难题，实现异构知识的识别与通信。在多主体系统通信中，本课题提出分区式黑板结构模型，为系统中各方主体提供彼此都能操作的全局工作区域和局部工作区域，主体能够根据不同情况，自由选择黑板相应的区域，为主体交换信息提供方便，也可以实现并发控制与实时控制等。图4为黑板通信分区结构模型框架，主要由控制单元、黑板单元、规则库和知识库等组成。
系统中黑板单元提供了全局黑板、控制黑板、规则黑板及事实黑板四种类型，用于提供共享工作区，系统中各智能主体可以利用这些黑板交换相应的信息、数据和知识。在面向多主体系统的黑板通信模型结构中，系统中任何智能主体都可以根据需要随时访问黑板，读取感兴趣的信息或者写入自己的处理结果。黑板监视器始终处于活动状态，时刻监视黑板区域信息的变化情况，一旦有新信息出现，即可通知需要的智能主体，从而系统中各智能主体通过黑板来共享智能主体的任务和结果。为了避免主体的盲目搜索信息而浪费大量时间，可以利用过滤器抽取感兴趣的信息，也可以在黑板中为各主体划出不同的区域。
由协调管理主体负责通知系统中其它主体关于黑板各部份的更新情况，对黑板进行维护，使系统中各主体能够及时了解黑板各区的信息的变化，根据自己的情况自动做出处理。
控制模块与黑板监视器实时监视黑板上信息变化情况，知识库及规则库用于存放各类知识与推理规则，包括用户自定义的一些知识、专家诊断识别知识、常见公式、产生式规则、推理规则等。有的知识可以直接调用，有的则要经过处理才可以使用。系统中采用的产生式规则采用if…then范式，形式如下：
If(result 1)and(result 2)and…and(result n)then(action)(CR)
其中：CR(credibility)表示规则的可信度(0≤CR≤1)。
本发明的工作原理：系统中各主体间采用KQML进行通信，任何主体想通过KQML与其他主体交换信息,都通过与之相连接的通信接口将该主体注册到协调器上，然后即可执行接收消息、调用相关函数等通信动作。主体接到请求后根据需要构造消息并将其传送给协调器，由协调器依次转发消息给目标主体。
采用上述技术方案后，本发明有益效果为：它的设计合理，开发新的协作模式，可以有效解决主体之间的冲突，对系统高效协调工作打下坚实基础。
以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种大型复杂结构损伤诊断系统的通信模型，其特征在于：它包含协调器(1)、传感主体(2)、损伤评估主体(3)、信号处理主体(4)、通信接口(5)、监测对象(51)、KQML协议(6)，传感主体(2)、损伤评估主体(3)及信号处理主体(4)均通过通信接口(5)与协调器(1)电连接，监测对象(51)与传感主体(2)中的通讯接口(5)电性连接，KQML协议(6)与协调器(1)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种大型复杂结构损伤诊断系统的通信模型，其特征在于：所述的通信接口(5)设置三组。
3.根据权利要求1所述的一种大型复杂结构损伤诊断系统的通信模型，其特征在于：所述的KQML协议(6)包含消息类型、KQML原理、消息格式、语义描述及通信内容。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997007638A1 (en) * 1995-08-15 1997-02-27 Broadcom Eireann Research Limited A communications network management system
KR19990020310A (ko) * 1997-08-30 1999-03-25 윤종용 디지털 교환시스템에서 종합정보통신망과의 망 접속 방법
CN1614948A (zh) * 2004-11-11 2005-05-11 南京航空航天大学 基于多主体协作的分布式结构健康监测系统
CN104197988A (zh) * 2014-09-04 2014-12-10 厦门大学 大型结构传感资源冲突和功能复用协作融合监测系统
CN205883320U (zh) * 2016-06-28 2017-01-11 淮阴师范学院 一种复合材料无损检测装置
CN107872468A (zh) * 2016-09-22 2018-04-03 淮阴师范学院 一种基于无线传感网络及多主体协作的结构健康监测系统
KR20190036387A (ko) * 2017-09-27 2019-04-04 한국전력공사 지중 전력구 감시장치 및 그 제어방법

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997007638A1 (en) * 1995-08-15 1997-02-27 Broadcom Eireann Research Limited A communications network management system
KR19990020310A (ko) * 1997-08-30 1999-03-25 윤종용 디지털 교환시스템에서 종합정보통신망과의 망 접속 방법
CN1614948A (zh) * 2004-11-11 2005-05-11 南京航空航天大学 基于多主体协作的分布式结构健康监测系统
CN104197988A (zh) * 2014-09-04 2014-12-10 厦门大学 大型结构传感资源冲突和功能复用协作融合监测系统
CN205883320U (zh) * 2016-06-28 2017-01-11 淮阴师范学院 一种复合材料无损检测装置
CN107872468A (zh) * 2016-09-22 2018-04-03 淮阴师范学院 一种基于无线传感网络及多主体协作的结构健康监测系统
KR20190036387A (ko) * 2017-09-27 2019-04-04 한국전력공사 지중 전력구 감시장치 및 그 제어방법

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