CN111026008B - 一种基于蚁群算法的智能开关抢修方法及系统 - Google Patents

一种基于蚁群算法的智能开关抢修方法及系统 Download PDF

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Abstract

一种基于蚁群算法的智能开关抢修方法及系统：检测智能开关是否发出故障报警信号；故障报警信号激活与智能开关距离最近的检修嵌入式系统终端；与检修嵌入式系统终端对应的检修人员前往检修，并根据需要支援的检修嵌入式系统终端数量，按照由近到远的距离顺序释放支援信号；接受支援信号的其他检修嵌入式系统终端导航与其对应的检修人员前往检修；需要支援的检修嵌入式系统终端数量达标，结束释放支援信号。将蚁群算法应用于智能开关抢修中，形成有组织、智能化的协同导航抢修过程。解决复杂多变的电网环境中智能开关抢修时产生人手不够的问题、抢修过程效率低、难以智能化协同工作的问题。

Description

一种基于蚁群算法的智能开关抢修方法及系统
技术领域
本发明涉及智能开关技术领域，特别涉及一种基于蚁群算法的智能开关抢修方法及系统。
背景技术
智能开关是指利用控制板和电子元器件的组合及编程，以实现电路智能开关控制的单元，是以人的知识和经验为基础，根据实际误差变化规律及被控对象(或过程)的惯性，纯滞后及扰动等特性，按一定的模式选择不同控制策略的开关控制。随着智能移动终端的普及，智能开关的内涵也在发展，逐渐成为手机控的首选应用，在保留遥控开关的基础上，也拓展出智能家居中的能源消耗监控，云服务后台的节点策略建议推送等多种复合的场景增值服务模式，智能开关也在经历由单一的个体，散户走向家庭集约联动的综合能源部署阶段。
而布局区域广大的智能开关，其发生故障也是一个不确定事件，同时由于抢修人员数量有限，所以智能开关的协同抢修一直是个待解决的难点。
传统的智能开关抢修是非仿生的常规人工通信和管理方法，在复杂多变的电网环境中会产生人手不够、效率低、缺乏协同性等问题。
发明内容
(一)发明目的
本发明的目的是提供一种基于蚁群算法的智能开关抢修方法及系统，将蚁群算法应用于智能开关抢修中，形成有组织、智能化的协同导航抢修过程。
(二)技术方案
为解决上述问题，根据本发明的一个方面,本发明提供了一种基于蚁群算法的智能开关抢修方法，包括：检测智能开关是否发出故障报警信号；故障报警信号激活与智能开关距离最近的检修嵌入式系统终端；与检修嵌入式系统终端对应的检修人员前往检修，并根据需要支援的检修嵌入式系统终端数量，按照由近到远的距离顺序释放支援信号；接受支援信号的其他检修嵌入式系统终端导航与其对应的检修人员前往检修；需要支援的检修嵌入式系统终端数量达标，结束释放支援信号。
进一步的，智能开关包括：LoRa通信模块；智能开关和检修嵌入式系统终端通过LoRa通信模块进行无线网络连接与数据交换。
进一步的，检测智能开关是否发出故障报警信号之前，还包括：通过智能开关网络节点和至少一个检修嵌入式系统终端节点组成基于蚁群算法的智能网络，形式初始化蚁群算法的世界环境。
进一步的，基于蚁群算法的智能开关抢修方法还包括：检测智能开关是否恢复正常；智能开关恢复正常，检修人员结束检修，检修嵌入式系统终端更新智能开关的状态为正常。
进一步的，故障报警信号包括：智能开关的检修地点、智能开关的故障信息或需要检修的人员数量。
根据本发明的另一个方面,本发明提供了一种基于蚁群算法的智能开关抢修系统，包括：智能开关、检修嵌入式系统终端和基于蚁群算法的智能网络；基于蚁群算法的智能网络由至少一个智能开关网络节点和检修嵌入式系统终端节点组成，形式化初始化蚁群算法的世界环境，用于检测智能开关是否发出故障报警信号；智能开关发出故障报警信号，以激活与智能开关距离最近的检修嵌入式系统终端；检修嵌入式系统终端用于导航与其相对应的检修人员前往检修，并根据需要支援的检修嵌入式系统终端数量，按照由近到远的距离顺序释放支援信号；接受支援信号的其他检修嵌入式系统终端导航与其对应的检修人员前往检修，需要支援的检修嵌入式系统终端数量达标，结束释放支援信号。
进一步的，检修嵌入式系统终端包括：通知管理模块，用于收发信号；地图导航模块，实时定位检修嵌入式系统终端所在位置、发生故障的智能开关的位置、其他检修嵌入式系统终端的位置，并导航与检修嵌入式系统终端相对应的检修人员前往检修；LoRa通信模块，用于建立检修嵌入式系统终端与智能开关的网络连接、以及检修嵌入式系统终端与其他检修嵌入式系统终端之间的网络连接，实时传输数据；嵌入式操作模块，用于判断是否需要接受支援信号、或者是否需要前往检修。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
解决复杂多变的电网环境中智能开关抢修时产生人手不够的问题、抢修过程效率低、难以智能化协同工作的问题，基于蚁群算法协同的智能开关抢修系统，由蚁群协同觅食机制灵感启发，通过第一个寻到食物的蚂蚁释放激素，协助其他蚂蚁向食物导航，从而形成有组织、智能化的协同导航过程，提高智能开关抢修效率，为智能开关智能化协同抢修方案提供新的途径。
附图说明
图1是本发明提供的基于蚁群算法的智能开关抢修方法的步骤流程图；
图2是本发明提供的于蚁群算法的智能开关抢修系统的结构原理图。
附图标记：
100-智能开关；200-检修嵌入式系统终端；201-通知管理模块；202-地图导航模块；203-LoRa通信模块；204-嵌入式操作模块；A-断路。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
图1是本发明提供的基于蚁群算法的智能开关抢修方法的步骤流程图，请查看图1，本发明提供了一种基于蚁群算法的智能开关抢修方法，包括以下步骤：
S1：通过智能开关和至少一个检修嵌入式系统终端组成基于蚁群算法的智能网络，形式初始化蚁群算法的世界环境。
S2：检测智能开关是否发出故障报警信号；
S3：故障报警信号激活与智能开关距离最近的检修嵌入式系统终端；
S4：与检修嵌入式系统终端对应的检修人员前往检修，并根据需要支援的检修嵌入式系统终端数量，按照由近到远的距离顺序释放支援信号；
S5：接受支援信号的其他检修嵌入式系统终端导航与其对应的检修人员前往检修；
S6：需要支援的检修嵌入式系统终端数量达标，结束释放支援信号。
S7：检测智能开关是否恢复正常；智能开关恢复正常，检修人员结束检修，检修嵌入式系统终端更新智能开关的状态为正常。
具体地，本发明基于蚁群算法的智能开关抢修方法由蚁群协同觅食机制灵感启发而来，首先通过第一个寻到食物的蚂蚁释放激素，召唤并协助其他蚂蚁向食物导航，再协同搬运食物。其中，基于蚁群算法的智能网络代表蚁群算法的世界环境，发生故障的智能开关代表蚁群算法的食物，检修嵌入式系统终端代表蚁群算法的蚂蚁。检修人员手持检修嵌入式系统终端搜索、导航并检修发生故障的智能开关，表示为蚁群算法中蚂蚁寻找食物并发出激素引导其他蚂蚁导航的过程。
每个检修人员均手持一个检修嵌入式系统终端位于基于蚁群算法的智能网络的各个节点，智能开关也分布于基于蚁群算法的智能网络的不同节点。
检修嵌入式系统终端能够协助检修人员收发信号或消息。
例如：当检修嵌入式系统终端距离发生故障的智能开关最近时，接收该智能开关发出的故障报警信号，同时在检修过程中判断是否要向其他检修人员发出支援请求，该支援请求包括需要支援的人数、支援的地点、故障信息等，同时提醒检修人员发送支援请求。当检修嵌入式系统终端距离发生故障的智能开关较远时，检修嵌入式系统终端将会收到第一个检修人员发出的支援请求，在判断可以接受邀请后，发送接受邀请的消息给第一个检修人员。
检修嵌入式系统终端还能够实时为检修人员定位该检修人员所在位置、发生故障的智能开关的位置、其他检修嵌入式系统终端的位置。
例如：当检修嵌入式系统终端距离发生故障的智能开关最近时，检修嵌入式系统终端导航检修人员前往故障的智能开关进行检修；当检修嵌入式系统终端距离发生故障的智能开关较远时，接受支援信号后导航检修人员前往故障的智能开关进行检修。
检修嵌入式系统终端还能够判断位于该区域的检修人员是否需要接受支援请求、或者是否需要前往检修。
例如：当手持检修嵌入式系统终端的检修人员正在作业时，检修嵌入式系统终端能够拒绝故障信号或者支援请求，当手持检修嵌入式系统终端的检修人员结束作业后，再接收故障信号或者支援请求。
在步骤S2中，检测智能开关是否发出故障报警信号，如果发出故障报警信号，则进行步骤S3；如果未检测到智能开关发出故障报警信号，则继续检测其他智能开关，直至检测出发出故障报警信号的智能开关为止，再进行步骤S3。
在步骤S7中，当结束释放支援信号，且所有的检修人员检修完毕后，检测智能开关是否恢复正常；如果智能开关恢复正常，则检修人员结束检修，检修嵌入式系统终端更新智能开关的状态为正常。之后再返回步骤2，继续检测其他智能开关知否发出故障信号。
如果智能开关没有恢复正常，故障未解除或者还有其他故障产生，则检修人员继续作业，直至故障解除。
在一实施例中，智能开关包括：LoRa通信模块；智能开关和检修嵌入式系统终端通过LoRa通信模块进行无线网络连接与数据交换。
具体地，智能开关中的LoRa通信模块能够将智能开关的故障信息传输到检修嵌入式系统终端上，同时给发生故障的智能开关进行定位。
优选的，检修嵌入式系统终端中也包括一个LoRa通信模块。
LoRa通信模块是基于蚁群算法的智能开关抢修的通信基础，是完成智能开关协同抢修的关键模块。
在一实施例中，故障报警信号包括：智能开关的检修地点和智能开关的故障信息或需要检修的人员数量。
具体地，当一个智能开关发生故障后，第一时间向最近的检修嵌入式系统终端发送故障报警信号，包括地点、故障信息，以便于检修人员预先进行判断是否能够检修，如果最近的检修人员拒绝检修，则再向其他距离较近的检修嵌入式系统终端发送故障报警信号。
该智能开关可以根据自身发生的故障判断需要检修的人员数量，同时将人员数量包括进故障报警信号中；或者第一个抵达的检修人员可以通过具体地故障判断是否需要支援或者需要支援的人员数量。
图2是本发明提供的于蚁群算法的智能开关抢修系统的结构原理图，请参看图2，本申请还提供了一种基于蚁群算法的智能开关抢修系统，包括：智能开关100、检修嵌入式系统终端200和基于蚁群算法的智能网络。
基于蚁群算法的智能网络包括至少一个智能开关100和至少一个检修嵌入式系统终端200，任意两个智能开关100连接的位置为一个节点，任意两个检修嵌入式系统终端200连接的位置为一个节点，由节点组成的基于蚁群算法的智能网络形式化初始化为蚁群算法的世界环境，用于检测智能开关是否发出故障报警信号。
图2中由圆圈示意性的表示智能开关100，由方框示意性的表示检修嵌入式系统终端200，其中对一个智能开关100进行了放大处理。表示每一个智能开关100中均设置有LoRa通信模块，最终在所有的智能开关100之间建立LoRa通信网络。
图中实线表示预先设定好的任意两个智能开关100之间的连接；虚线表示任意两个智能开关100之间的动态连接，即某一智能开关100正处于检修中；点划线表示检修嵌入式系统终端200和智能开关100之间的连接。
图中A表示断路，即当任意两个连接的智能开关100中有一个智能开关100出现故障后，则自动断开连接，且停止工作。
智能开关100发出故障报警信号，以激活与智能开关100距离最近的检修嵌入式系统终端200；检修嵌入式系统终端200导航与其相对应的检修人员前往检修，并根据需要支援的检修嵌入式系统终端200数量，按照由近到远的距离顺序释放支援信号。
接受支援信号的其他检修嵌入式系统终端200导航与其对应的检修人员前往检修，需要支援的检修嵌入式系统终端200的数量达标后，结束释放支援信号。
具体地，本申请的基于蚁群算法的智能开关抢修系统是建立在嵌入式系统硬件的结构设计、蚁群仿生网络的构建、蚁群算法智能搜索与协同的基础上，检修嵌入式系统终端200、智能开关100和LoRa通信模块是硬件的一部分。
在一实施例中，在构建基于蚁群算法的智能开关抢修系统的硬件模块时，需要先构建检修嵌入式系统终端，检修嵌入式系统终端包括：通知管理模块201、地图导航模块202、LoRa通信模块203、嵌入式操作模块204。
其中，通知管理模块201用于收发信号，包括收取智能开关发来的故障报警信号、智能开关的地点、故障信息以及需要的检修人员数量。
地图导航模块202用于实时定位检修嵌入式系统终端所在位置、发生故障的智能开关的位置、其他检修嵌入式系统终端的位置，并导航与检修嵌入式系统终端相对应的检修人员前往检修。
LoRa通信模块203用于建立检修嵌入式系统终端与智能开关的网络连接、以及检修嵌入式系统终端与其他检修嵌入式系统终端之间的网络连接，实时传输数据。
嵌入式操作模块204用于判断是否需要接受支援信号、或者是否需要前往检修。
智能开关的LoRa通信模块是每个智能开关之间、智能开关与检修嵌入式系统终端之间通信的主要工具，并与专用电网的其他部分建立网络连接和数据通信。
本发明旨在保护一种基于蚁群算法的智能开关抢修方法及系统：检测智能开关是否发出故障报警信号；故障报警信号激活与智能开关距离最近的检修嵌入式系统终端；与检修嵌入式系统终端对应的检修人员前往检修，并根据需要支援的检修嵌入式系统终端数量，按照由近到远的距离顺序释放支援信号；接受支援信号的其他检修嵌入式系统终端导航与其对应的检修人员前往检修；需要支援的检修嵌入式系统终端数量达标，结束释放支援信号。将蚁群算法应用于智能开关抢修中，形成有组织、智能化的协同导航抢修过程。解决复杂多变的电网环境中智能开关抢修时产生人手不够的问题、抢修过程效率低、难以智能化协同工作的问题。基于蚁群算法协同的智能开关抢修系统，由蚁群协同觅食机制灵感启发，通过第一个寻到食物的蚂蚁释放激素，协助其他蚂蚁向食物导航，从而形成有组织、智能化的协同导航过程，提高智能开关抢修效率，为智能开关智能化协同抢修方案提供新的途径。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (5)

1.一种基于蚁群算法的智能开关抢修方法，其特征在于，包括：
通过智能开关网络节点和至少一个检修嵌入式系统终端组成基于蚁群算法的智能网络，形式初始化蚁群算法的世界环境；
检测智能开关是否发出故障报警信号；
所述故障报警信号激活与所述智能开关距离最近的检修嵌入式系统终端；
与所述检修嵌入式系统终端对应的检修人员前往检修，并根据需要支援的所述检修嵌入式系统终端数量，按照由近到远的距离顺序释放支援信号；
接受所述支援信号的其他所述检修嵌入式系统终端导航与其对应的检修人员前往检修；
需要支援的所述检修嵌入式系统终端数量达标，结束释放支援信号；
检测所述智能开关是否恢复正常，智能开关恢复正常，检修人员结束检修，检修嵌入式系统终端更新智能开关的状态为正常。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述智能开关包括：LoRa通信模块；
所述智能开关和所述检修嵌入式系统终端通过所述LoRa通信模块进行无线网络连接与数据交换。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述故障报警信号包括：所述智能开关的检修地点、所述智能开关的故障信息或需要检修的人员数量。
4.一种基于蚁群算法的智能开关抢修系统，其特征在于，包括：智能开关、检修嵌入式系统终端和基于蚁群算法的智能网络；
所述基于蚁群算法的智能网络由至少一个智能开关网络节点和检修嵌入式系统终端节点组成，形式化初始化蚁群算法的世界环境，用于检测智能开关是否发出故障报警信号；
所述智能开关发出所述故障报警信号，以激活与所述智能开关距离最近的检修嵌入式系统终端；
所述检修嵌入式系统终端用于导航与其相对应的检修人员前往检修，并根据需要支援的所述检修嵌入式系统终端数量，按照由近到远的距离顺序释放支援信号；
接受所述支援信号的其他所述检修嵌入式系统终端导航与其对应的检修人员前往检修，需要支援的所述检修嵌入式系统终端数量达标，结束释放支援信号。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述检修嵌入式系统终端包括：
通知管理模块，用于收发信号；
地图导航模块，实时定位所述检修嵌入式系统终端所在位置、发生故障的智能开关的位置、其他检修嵌入式系统终端的位置，并导航与所述检修嵌入式系统终端相对应的检修人员前往检修；
LoRa通信模块，用于建立所述检修嵌入式系统终端与所述智能开关的网络连接、以及所述检修嵌入式系统终端与其他所述检修嵌入式系统终端之间的网络连接，实时传输数据；
嵌入式操作模块，用于判断是否需要接受支援信号、或者是否需要前往检修。
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