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[摘要]对继电保护专家系统的研究与开发进行简要的介绍和分析。
[关键词]继电保护 专家系统 ESODPR
中图分类号：TM4文献标识码：A 文章编号：1671-7597(2008)1210035-01
一、专家系统的发展
专家系统就是对传统人工智能问题中智能程序设计的一个非常成功的近似解决方法。专家系统的先驱斯坦福大学的Edward Feigenbaum教授把专家系统定义为“一种智能的计算机程序，它运用知识和推理过程来解决只有专家才能解决的复杂问题”。
专家系统的理论基础涉及诸多学科，其中一个主要的理论基础是认知科学。认知科学研究人类如何认知、处理信息，如何解决问题。
在20世纪50年代后期至60年代，开发人员编写了大量的以通用问题求解为目标的程序，其中最著名的是通用问题求解器（General Problem Solver）。Newell和Simon证明的最重要结果之一是大部分问题的求解或认知可以用IF……THEN类型的产生式规则表达，并将人类问题求解模型归纳为：长期记忆（规则）、短期记忆（工作内存）、认知处理器（推理机），这三者是现代基于规则的专家系统的基础。20世纪60年代中期，人工智能的主要目标是依赖少量知识和功能强大的推理方法来实现智能系统。开发人员希望利用通用问题求解器解决大量的问题，而非针对某一特定领域。
直到20世纪70年代，人们才意识到领域知识才是建造具有人类专家水平的问题求解器的关键。虽然推理方法很重要，但研究表明，专家并不是首先依赖推理来求解问题的。事实上，推理只是起到辅助的作用，人类专家主要依赖他们多年所积累的大量启发式知识和经验。只有当专家不能用他们的专家知识去求解问题时，他们才去推理。早期的基于推理开发问题求解器的尝试表明，完全依赖推理是行不通的。
人们在确定领域知识是构建现实问题求解器的关键之后，基于知识的专家系统随即获得了成功。
二、继电保护运行决策专家系统平台模式结构选择
目前主流的平台模式结构为：客户机/服务器结构（Client/Server，简称C/S）和Web浏览器/服务器结构（Browser/Server，简称B/S）。C/S结构通过将任务合理分配到客户端和服务器端，降低了系统的通讯开销，而且充分利用了两端硬件环境的优势。B/S结构是随着Internet技术的发展而兴起的。用户通过浏览器向服务器发出请求，服务器对请求进行处理，将用户所需的信息返回到浏览器。实际上，B/S结构是把二层C/S结构的事务处理逻辑模块从客户机的任务中分离出来，由Web服务器组成的功能层来负担，形成表示层、功能层和数据层三层结构。这样减轻了客户端的压力。
C/S结构一般建立在专用网络上，局域网之间再通过专门服务器提供连接和数据交换服务，有相对固定的用户群，主要在对系统的安全性要求较高的情况下使用。相比之下，B/S结构建立在广域网之上，对安全的控制主要依靠软件，控制能力相对较弱，但有更广的适用范围。
继电保护运行决策专家系统（ESODPR）主要面向继电保护运行人员，有相对固定的用户群，这点符合C/S结构的特点。从程序架构上来讲，一般采用C/S结构开发的系统更加注重流程，对用户和业务的权限采用多层次校验，对系统运行速度可以较少考虑。ESODPR对流程和权限的要求不高，但对系统运行速度有一定的要求。这里所指的系统运行速度包括：数据存取速度和推理速度。B/S结构的诞生就是为了减轻数据库服务器的负担。功能层程序将初始记录与用户的修改进行对比，如果只修改了一个字段，下一步就只对数据库中该字段进行操作。如果没有修改，就跳过。专家系统在使用过程中，与用户的交互是比较频繁的。相比之下，B/S结构更适应继电保护运行决策专家系统的特点。综上所述，本文所研究的继电保护运行决策专家系统采用B/S结构。
三、基于B/S结构的继电保护运行决策专家系统的结构
（一）系统的物理结构
基于B/S结构的运行决策专家系统由以下部分组成：多台连接到网络的计算机、计算机网络设备、数据库服务器。
调度人员和继电保护运行人员通过网络浏览器进行人机交互。网络服务器负责处理用户的请求，执行必要的推理运算，同时管理数据库服务器与客户端交互的信道，将处理结果发送给用户。数据库服务器包括本地数据库服务器和上级数据库服务器。其中本地数据库服务器指的是ESODPR的数据库服务器，负责继电保护知识的存储和管理；而上级数据库服务器指的是地区电网调度管理信息系统的数据库服务器，主要提供推理中所必需的设备信息和非实时状态参数。
（二）系统的软件结构
软件结构采用经典的三层结构，即表示层、功能层和数据层。
表示层：表示层包含系统的显示逻辑，位于客户端，对应专家系统的用户界面。用户通过浏览器向服务器发出服务请求，Web服务器验证用户身份后，对其进行响应，通过HTTP协议把所需的协议传给客户端，客户端接收传来的主页文件并将其显示在浏览器里，实现交互。
功能层：功能层包含系统的事务处理逻辑，位于服务器端，包括推理机、解释机和知识获取机。功能层主要负责接受用户请求，执行扩展的应用程序并与数据库进行连接，向数据库服务器提出数据处理申请，而后台数据库服务器将数据处理的结果提交给服务器，再由服务器将结果传回客户端。
数据层：数据层中包含系统的数据处理逻辑，位于数据库服务器端，由知识库和基础数据库组成。数据层负责接受服务器提出的操作数据库的请求，实现对数据库查询、修改、更新等功能。处理完成后，把结果提交给服务器。
由于客户机把事务处理逻辑部分交给了服务器，维护人员不用再负责客户端程序的维护工作，可集中精力对服务器进行维护更新。这种三层结构的层与层之间是相互独立的，任何一层的改变不影响其他层的功能。
（三）系统的功能结构简图
继电保护运行决策专家系统按照功能划分主要有五部分组成：人机接口、事实库、知识库、推理机和知识管理。其结构如图2-5所示：
参考文献：
[1]王威，张沛超，郁惟镛，等．面向对象的继电保护日常运行操作专家系统的运用．继电器，2001，29（9）.
[2]张沛超，郁惟镛，张德泉，等．基于开放结构的网调继电保护日常运行管理专家系统的研究．电网技术，1998，22（12）.
[关键词]继电保护 专家系统 ESODPR
中图分类号：TM4文献标识码：A 文章编号：1671-7597(2008)1210035-01
一、专家系统的发展
专家系统就是对传统人工智能问题中智能程序设计的一个非常成功的近似解决方法。专家系统的先驱斯坦福大学的Edward Feigenbaum教授把专家系统定义为“一种智能的计算机程序，它运用知识和推理过程来解决只有专家才能解决的复杂问题”。
专家系统的理论基础涉及诸多学科，其中一个主要的理论基础是认知科学。认知科学研究人类如何认知、处理信息，如何解决问题。
在20世纪50年代后期至60年代，开发人员编写了大量的以通用问题求解为目标的程序，其中最著名的是通用问题求解器（General Problem Solver）。Newell和Simon证明的最重要结果之一是大部分问题的求解或认知可以用IF……THEN类型的产生式规则表达，并将人类问题求解模型归纳为：长期记忆（规则）、短期记忆（工作内存）、认知处理器（推理机），这三者是现代基于规则的专家系统的基础。20世纪60年代中期，人工智能的主要目标是依赖少量知识和功能强大的推理方法来实现智能系统。开发人员希望利用通用问题求解器解决大量的问题，而非针对某一特定领域。
直到20世纪70年代，人们才意识到领域知识才是建造具有人类专家水平的问题求解器的关键。虽然推理方法很重要，但研究表明，专家并不是首先依赖推理来求解问题的。事实上，推理只是起到辅助的作用，人类专家主要依赖他们多年所积累的大量启发式知识和经验。只有当专家不能用他们的专家知识去求解问题时，他们才去推理。早期的基于推理开发问题求解器的尝试表明，完全依赖推理是行不通的。
人们在确定领域知识是构建现实问题求解器的关键之后，基于知识的专家系统随即获得了成功。
二、继电保护运行决策专家系统平台模式结构选择
目前主流的平台模式结构为：客户机/服务器结构（Client/Server，简称C/S）和Web浏览器/服务器结构（Browser/Server，简称B/S）。C/S结构通过将任务合理分配到客户端和服务器端，降低了系统的通讯开销，而且充分利用了两端硬件环境的优势。B/S结构是随着Internet技术的发展而兴起的。用户通过浏览器向服务器发出请求，服务器对请求进行处理，将用户所需的信息返回到浏览器。实际上，B/S结构是把二层C/S结构的事务处理逻辑模块从客户机的任务中分离出来，由Web服务器组成的功能层来负担，形成表示层、功能层和数据层三层结构。这样减轻了客户端的压力。
C/S结构一般建立在专用网络上，局域网之间再通过专门服务器提供连接和数据交换服务，有相对固定的用户群，主要在对系统的安全性要求较高的情况下使用。相比之下，B/S结构建立在广域网之上，对安全的控制主要依靠软件，控制能力相对较弱，但有更广的适用范围。
继电保护运行决策专家系统（ESODPR）主要面向继电保护运行人员，有相对固定的用户群，这点符合C/S结构的特点。从程序架构上来讲，一般采用C/S结构开发的系统更加注重流程，对用户和业务的权限采用多层次校验，对系统运行速度可以较少考虑。ESODPR对流程和权限的要求不高，但对系统运行速度有一定的要求。这里所指的系统运行速度包括：数据存取速度和推理速度。B/S结构的诞生就是为了减轻数据库服务器的负担。功能层程序将初始记录与用户的修改进行对比，如果只修改了一个字段，下一步就只对数据库中该字段进行操作。如果没有修改，就跳过。专家系统在使用过程中，与用户的交互是比较频繁的。相比之下，B/S结构更适应继电保护运行决策专家系统的特点。综上所述，本文所研究的继电保护运行决策专家系统采用B/S结构。
三、基于B/S结构的继电保护运行决策专家系统的结构
（一）系统的物理结构
基于B/S结构的运行决策专家系统由以下部分组成：多台连接到网络的计算机、计算机网络设备、数据库服务器。
调度人员和继电保护运行人员通过网络浏览器进行人机交互。网络服务器负责处理用户的请求，执行必要的推理运算，同时管理数据库服务器与客户端交互的信道，将处理结果发送给用户。数据库服务器包括本地数据库服务器和上级数据库服务器。其中本地数据库服务器指的是ESODPR的数据库服务器，负责继电保护知识的存储和管理；而上级数据库服务器指的是地区电网调度管理信息系统的数据库服务器，主要提供推理中所必需的设备信息和非实时状态参数。
（二）系统的软件结构
软件结构采用经典的三层结构，即表示层、功能层和数据层。
表示层：表示层包含系统的显示逻辑，位于客户端，对应专家系统的用户界面。用户通过浏览器向服务器发出服务请求，Web服务器验证用户身份后，对其进行响应，通过HTTP协议把所需的协议传给客户端，客户端接收传来的主页文件并将其显示在浏览器里，实现交互。
功能层：功能层包含系统的事务处理逻辑，位于服务器端，包括推理机、解释机和知识获取机。功能层主要负责接受用户请求，执行扩展的应用程序并与数据库进行连接，向数据库服务器提出数据处理申请，而后台数据库服务器将数据处理的结果提交给服务器，再由服务器将结果传回客户端。
数据层：数据层中包含系统的数据处理逻辑，位于数据库服务器端，由知识库和基础数据库组成。数据层负责接受服务器提出的操作数据库的请求，实现对数据库查询、修改、更新等功能。处理完成后，把结果提交给服务器。
由于客户机把事务处理逻辑部分交给了服务器，维护人员不用再负责客户端程序的维护工作，可集中精力对服务器进行维护更新。这种三层结构的层与层之间是相互独立的，任何一层的改变不影响其他层的功能。
（三）系统的功能结构简图
继电保护运行决策专家系统按照功能划分主要有五部分组成：人机接口、事实库、知识库、推理机和知识管理。其结构如图2-5所示：
参考文献：
[1]王威，张沛超，郁惟镛，等．面向对象的继电保护日常运行操作专家系统的运用．继电器，2001，29（9）.
[2]张沛超，郁惟镛，张德泉，等．基于开放结构的网调继电保护日常运行管理专家系统的研究．电网技术，1998，22（12）.