流域防洪工程的聯(lián)合調(diào)度作為一項十分重要的非工程防洪措施，是充分發(fā)揮流域綜合防洪效益的關(guān)鍵技術(shù)。流域防洪調(diào)度決策支持系統(tǒng)（DSS）是現(xiàn)行流域防洪聯(lián)合調(diào)度的基本實現(xiàn)手段之一，近年來一直是國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)[1-3]。研究者們針對系統(tǒng)中的許多關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了積極的探索，并且取得了豐碩的研究成果[4-5]。

　　摘要：針對傳統(tǒng)的流域防洪調(diào)度決策支持系統(tǒng)“智能性”不足問題，基于Multi-AgentSystem（MAS）理論與技術(shù)，建立了流域?qū)崟r防洪智能調(diào)度系統(tǒng)架構(gòu)。具體來說，按照流域防洪系統(tǒng)多Agent分解模式，將流域防洪系統(tǒng)分解成相對獨(dú)立、有限聯(lián)系的若干智能體，提出了單體功能Agent的組成與設(shè)計方法，建立了多Agent系統(tǒng)的組織與運(yùn)行機(jī)制，以及不同層級Agent之間的通信方式等。這一體系架構(gòu)為實現(xiàn)流域防洪調(diào)度“智能化”開辟了一條新的途徑。

　　關(guān)鍵詞：自動化專業(yè)方面的論文,流域防洪,多Agent系統(tǒng),智能調(diào)度,實時調(diào)度

　　目前，防洪調(diào)度DSS已形成了包含數(shù)據(jù)庫、模型庫、方法庫和知識庫的典型框架結(jié)構(gòu)[6]，從而構(gòu)成了以計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通訊、遙感等技術(shù)為基礎(chǔ)，通過對防汛信息的自動采集、實時傳輸、綜合分析和智能處理，為防洪調(diào)度提供有效信息支撐的服務(wù)體系。但是，隨著流域防洪工程體系的不斷擴(kuò)大，防洪調(diào)度決策支持系統(tǒng)越來越顯示出局限性：首先是“靈活性”不足，現(xiàn)行DSS大多追求系統(tǒng)的整體模擬，在防洪情勢時空變化的情況下不能靈活實現(xiàn)動態(tài)建模；其次，人機(jī)交互任務(wù)繁重，當(dāng)防洪節(jié)點(diǎn)較多時，決策者往往難以從紛繁的決策支持信息中抓住“重點(diǎn)”，給決策造成很大困難；再次，流域防洪DSS對降水、洪水、工程的不確定性識別和風(fēng)險動態(tài)評價研究薄弱。因此，建立具有“智能性”的流域防洪DSS，使之具備感知信息和決策環(huán)境變化的能力，并能自主地協(xié)調(diào)處理由于變化帶來的一系列關(guān)聯(lián)問題，無論在理論還是在實踐上都極具意義。

　　Agent是一種在分布式系統(tǒng)或者協(xié)作系統(tǒng)中，能夠持續(xù)自主地發(fā)揮作用的計算實體，通常稱為智能體[7]。多Agent系統(tǒng)（Multi-AgentSystem，MAS）理論與技術(shù)是分布式人工智能的一個研究熱點(diǎn)，是目前解決復(fù)雜系統(tǒng)的方法和技術(shù)前沿[8-10]，其自主性、交互性、反應(yīng)性等特點(diǎn)為解決防洪調(diào)度DSS存在的“智能性”不足問題提供了一條可行途徑。其基本思路是將復(fù)雜的問題化為多個解決簡單小問題的Agent，通過這些Agents的協(xié)作，解決超出單一Agent能力的復(fù)雜問題。MAS特別適宜于那些能根據(jù)空間、時間或功能劃分的應(yīng)用問題。流域水系統(tǒng)管理與調(diào)度問題，就具有這樣時空可劃分的特點(diǎn)，國內(nèi)外己有部分學(xué)者涉足了MAS在跨流域調(diào)水管理與仿真[11]、流域洪水預(yù)報[12]、水庫調(diào)度[13]、水資源配置[14]等方面的應(yīng)用，對MAS在該領(lǐng)域的適用性以及應(yīng)用進(jìn)行了有益的探索，并取得了一定的成果。但是，現(xiàn)有的相關(guān)研究大多僅局限于信息的組織與利用上，尚未涉及到智能建模和智能決策的層面。

　　本文擬以流域防洪工程體系聯(lián)合調(diào)度為研究對象，構(gòu)建基于MAS理論的流域?qū)崟r防洪智能調(diào)度系統(tǒng)框架，探討防洪系統(tǒng)的分解和“智能”調(diào)度系統(tǒng)總體架構(gòu)的設(shè)計，功能性單體Agent的設(shè)計，多Agent系統(tǒng)的組織與運(yùn)行機(jī)制，以及不同層級Agent之間的通信模式等關(guān)鍵問題。

　　1系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計

　　基于MAS的流域?qū)崟r防洪智能調(diào)度系統(tǒng)分為三層：接口層、應(yīng)用層和支持層（見圖1）。系統(tǒng)的每一層由多個相互獨(dú)立，又并行處理的Agent組成，這些Agent通過相互通信、協(xié)作，共同完成本層的系統(tǒng)的任務(wù)。

　　接口層是整個調(diào)度系統(tǒng)的外層，用戶提出的任務(wù)需要經(jīng)過本層轉(zhuǎn)為相應(yīng)的系統(tǒng)命令而進(jìn)入應(yīng)用層。接口層負(fù)責(zé)為用戶提供一系列的分布并行處理的外部服務(wù)：鍵盤解釋命令、語言編譯器、文件目錄以及與用戶有關(guān)的系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)，以及負(fù)責(zé)提供系統(tǒng)與外界環(huán)境的接口，將外界環(huán)境的實時變化信息（如水庫水位、河道水位、各控制節(jié)點(diǎn)流量、降雨量等）傳送到系統(tǒng)內(nèi)部。因此本層主要包括負(fù)責(zé)人機(jī)交互的界面Agent，以及負(fù)責(zé)信息分析、處理和發(fā)布的實時信息Agent。

　　應(yīng)用層是調(diào)度系統(tǒng)的核心部分，由一組具有特定功能的模塊組成。各模塊通過通信完成各自的任務(wù)，或通過協(xié)作共同完成系統(tǒng)特定的任務(wù)。該層主要任務(wù)包括：不同單元的實時洪水預(yù)報、不同類型的工程調(diào)度、河道洪水演進(jìn)、調(diào)度方案風(fēng)險評估以及調(diào)度方案管理等。主要防洪工程分水庫群、蓄滯洪區(qū)群和河系堤防等三大類，每一類又由若干單體（或分支）組成。因此根據(jù)防洪系統(tǒng)的調(diào)度需求，該層分別建立洪水預(yù)報Agent、水庫調(diào)度Agent、河段洪水演進(jìn)Agent、蓄滯洪區(qū)調(diào)度Agent、風(fēng)險分析Agent、調(diào)度方案管理Agent等，各功能Agent從控制Agent處接受任務(wù)，并通過自身的功能完成相應(yīng)的分配任務(wù)，并將結(jié)果反饋給控制Agent。

　　支持層由數(shù)據(jù)庫、模型庫和知識庫以及相應(yīng)的管理模塊組成，為系統(tǒng)提供一系列的數(shù)據(jù)支持、模型支持以及知識查找等服務(wù)，主要包括數(shù)據(jù)訪問Agent、模型Agent和知識Agent等。