智能电网 第4章 关键技术ppt课件.ppt

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1、4 智能电网的关键技术,4.1 集成通信4.2 传感与测量4.3 高级电力设施4.4 高级控制方法4.5 决策支持,智能电网建设关系到国计民生，关系到国家能源战略，作为支撑智能电网的电力通信专网将实现所有电力系统环节的全覆盖，实现与用户的双向互动。智能电网中电力通信专网建设也是一项关系到国家安全及能源战略的一项重大基础设施工程。（国家战略高度的基础性支撑平台建设工程，而不仅仅是企业行为！）,智能电网中电力通信的重要性,高速、实时、双向的信息通信,精细化、智能化管理与决策,数据采集与控制,智能电网,信息通信、智能管理和采集控制构成了智能电网不可或缺的三个要素。而高速、实时、双向的信息通信是智能电

2、网首先要解决的基本要素。,智能电网中电力通信的重要性,-4-,电力通信的地位,电力系统通信现状与存在的问题,光纤/SDH/PDH,MIS/OA/ERP 网,ATM 网,部分通道由微波补充实现,传输网,交换网,业务,电力通信的现状,应用业务,Services,数字专线,PSTN,IP 网,宽带交换网ATM,电路交换,circuit switching,数据包交换,Datagram,虚电路,Virtual circuit,分组交换,Packet switching,模拟 Analog,/,频分复用 FDM,时分复用和数字交叉连接 TDM/DXC,数字 Digital/准同步和同步数字系列 PDH/

3、SDH,电缆,Cables,光缆,Optic,微波,Microwave,卫星,Satellite,其它,媒体,Media,传输信道,Transmission,channel,交换技术,Switching,technology,网络,Networks,PCM:RS232E&M,自动化,继电保护,行政电话,远程抄表,ERP,负荷控制,视频监控,营销自动化,视频会议,生产、调度通信部门,行政、信息部门,电力营销部门,无线,230M数传电台,无线蜂窝网,无线蜂窝网,无线接入网,-7-,电力通信网架构,骨干通信网,终端接入网,7,通信系统,9,电力通信网现状,10,技术水平,11,主要问题,电网系统复杂

4、度增加,通信网架结构由一次网主导，存在薄弱环节，不随一次的通信网“填平补齐”项目，单独立项及停电施工困难。,近年来公司加快发展，“十一五”规划考虑的通信容量储备余度消耗很快，部分区段已经或接近饱和。,部分通道重载，承载多条重要线路的保护安控，多年不能安排通信设备停运检修。,配用电环节通信能力亟待加强，公共平台建设和管理机制尚未形成，地市及以下通信专业化管理力度不够。,智能电网中通信平台不仅仅是通信通道，而是智能电网的一部分，需要与智能电网业务配合进行统一规划；电力通信平台需要开放的网络架构，通用的通信标准。设备与设备之间信息可互通、可互操作；电力通信网要能够延伸到相关发电、送变电和终端用电设备

5、等电网末端，智能电网数据获取、保护和控制业务都需要有效通信网络加以支撑；电力通信平台要求保证业务可靠性、保密性，能抵御黑客或非法攻击，私密性强。,瓶颈：缺乏大容量、双向、实时的通信接入网支持,智能电网对电力通信特殊需求,智能电网通信新需求,发电、变电、调度环节：主要为固定生产场所，现有电力通信网已有较强支撑能力，通信需求主要是量变，只需在现有网络基础上继续强化、优化、完善，重点向低电压等级变电站、新能源发电站等扩展延伸；,输电环节：设施固定，但线路很长，需支持沿途监视、监测、远方控制、作业联络等新要求，提供无线与光纤相结合、固定与移动相结合的新型通信解决方案；,配电、用电环节：通信需求变化较大

6、，需要对有自动化需求的配电装置，对集中抄表装置等实现无缝隙通信覆盖，需采取无源光网、固定无线、移动无线、PLC等多种方式，结合“电力光纤到户”战略，新建通信接入网。,通信对智能电网业务支撑,发电的通信支撑,发电厂通信可分为本地监控和外联通信，支撑发电厂的运行、控制和管理，强化多种电源支撑能力，提升机网协调水平，保障系统安全稳定，推进资源优化配置。,支持新能源功率监测和接入通过电力光纤传输网与太阳能和风电厂建立远程通信，实现与电力系统的互联，对电厂新能源进行远程实时在线的监测、信息交流和控制。,支撑电厂本地监控采用现场总线、工业以太网、宽带无线局域网等通信技术，承载火电厂机组、风力发电厂风机、太

7、阳能光伏电源现场监控数据的传输和交换，确保机组稳定、高效、可靠性运行。,支持水库智能调度水电厂的远程监视与控制，实现水库智能在线调度和风险分析，提高水能利用率,输电环节的通信支撑,通过通信的手段将分布在输电线和电力线走廊上的各种监测信息传送到电力公司，实现集中监测的功能，建立覆盖输电各专业共享的网络化信息平台，实现线路资产全寿命管理，为线路勘测数字化、设计可视化、移交电子化、运行状态化、信息标准化、应用网络化提供强健的支撑。,支持线路综合防灾与安全保障信息体系的建立 通过远程视频监测，将冰冻雨雪、地震等自然灾害纳入监测、分析、预报管理，实现应急现场监测、灾害预警与应急演练分析，提高综合防灾与安

8、全保障能力,支持输电线路远程状态监测通过短距离无线、远程无线或光纤通信，建立实时在线监测系统，实现输电线路气象、导线温度、弧垂、覆冰、风偏、振动、杆塔振动、绝缘子污秽等状态监测。支撑线路风险评估、故障诊断等应用，支持线路运行状态的可控、能控和在控。,智能变电站的通信支撑,通信系统为变电站自动化系统的各种功能提供信息传输与交换的平台，支撑站内变电设备状态的运行监控、保护、自动化、计量等业务；远程通信支撑变电站的运动、调度、安稳保护、远程视频监视管理等。,智能变电站通信要求由于一些操作通过智能代理实现，各种操作的动作时间更快，对变电站通信网的实时性、互操作性、可靠性要求更高。,支持智能变电站的信息

9、采集由于更多设备具有自我状态监测功能，智能变电站通信网的覆盖范围将更广，通信节点将更多，数据量将更大。,站外联络通信的宽带、高速化扩容、增强、优化外联光纤传输网，支撑变电站可视化管理、输电线路远程监视信息、地区配用电采集信息、调度信息化等会聚信息的转接、传输。,站内通信网的光纤化、数字化、网络化采用具有网络标准、开放性好、高速率、传输容量大的工业级以太网技术，构建环形总线或星形交换式双路由网络。,智能配电的通信支撑,以光通信(无源光EPON和工业以太网)为主干技术，中压载波、无线专网（光载无线）和无线公网为辅助手段，多种通信技术相结合，形成安全、可靠、多点、实时的智能电网通信信息网络。实现配电

10、网能量流、信息流、业务流的双向运作与高度整合，构建具备集成、互动、自愈、兼容、优化等特征的智能配电系统，使配电网网架坚强、网络智能。,支持微电网接入满足分布式电源、储能系统接入的信息通信要求，支持智能配电网的运行、实时监控和灵活高效管理。,支撑配电自动化系统的建设采用多级分布式结构，综合利用多种通信技术的复合，构建一体化通信平台，具有统一网管功能，解决配网覆盖面广、多点、分散的终端信息采集与监控的难题。,支持配电网可视化智能监视和末端电源质量监测构建基于IP技术体制的宽带、高速网络，支持包括语音、图像、视频等全业务数据的灵活接入，满足各种业务的QoS要求。,智能用电的通信支撑,合理选择适用的通

11、信方式，集成应用无源光网络技术、电力线载波、短距离无线和无线公网技术，构建智能用电通信网络。实现用电信息的采集、电网与用户的互动服务。,服务三网融合低压通信接入网中采用光纤复合低压电缆（OPLC）技术，将电力光纤延伸到户，为语音、数据、视频等业务提供统一通信平台，服务国家“三网融合”战略，开展增值服务。,支持智能用电小区建设通过小区通信网络建设，全面支持智能用电小区配电自动化、客户侧分布式电源有序接入、电动汽车充电服务、智能家居与能效监控、双向互动服务等智能化、互动化管理与服务。,支持用电信息的全覆盖、全采集和费控实现对所有电力用户和关口的全面覆盖，实现计量装置在线监测和用户负荷、电量、电压等

12、重要信息的实时采集，为智能电费结算提供技术基础，推进双向互动营销,智能调度的通信支撑,电网实时监控与预警传输EMS、PMU以及继电保护、安全自动装置、故障录波等信息，实现对电网调度一体化的实时监控、在线稳定分析、安全预警、调度辅助决策。,支持智能调度一体化通过电力调度数据网，构建“横向协同、纵向贯通”的集成的、集约化调度一体化系统，对电网运行的监视、分析、控制、计划编制、评估和管理等业务提供技术支持,支撑电网调度生产与管理传输关口电能量计量、电网负荷等采集信息，发送调度控制命令，优化资源配置，提高电网可靠性和经济性。,基于SDH技术建设继电保护通道专线，提供高可靠、低时延继保、安稳信号传输要求

13、；基于TDM技术构建的SDH/MSTP电力调度数据网，提供电网调度、安稳、PMU等电网生产控制业务。,智能电网中的大部分工作在配电网上完成；随着智能电网研究与建设，配电通信网的建设显得越来越重要。建设一个电力专用配电通信网络？,城区配网上无合适的通信方式,(一)配电通信网的建设问题,电力通信中急需解决的问题,(二)雪灾与地震后的思考,人类社会已经进入高风险社会各种突发事件随时可能发生应把非常态管理置于常态管理之中,(二)雪灾与地震后的思考:应急备用通信与后备电源,应急与备用通信系统的建设应该建设一套基于无线的应急与备用通信系统：点对点微波+点对多点无线接入（宽带多媒体集群系统）后备电源系统建设

14、分布式电源+微电网技术微通信网：脱网自通与自组网技术,解决方案,解决方案,为满足网络向安全、高效、智能等方面的发展，同时适应未来智能电网及SG-ERP等新增业务开展的需要，采用新一代的大容量长跨距OTN与智能核心调度ASON技术相结合的方式优化改造现有骨干网，是解决当前骨干网传输瓶颈和智能化管理的一种有效措施。,骨干网技术,宽 带,智能,融合,机遇.挑战,智能用电通信技术,光通信：EPON、GPON、工业以太网,电力线通信：宽带/窄带,智能家庭通信技术,光通信：EPON,无线通信：WiFi/Zigbee/433M无线,电力线通信：宽带/窄带,串行通信：工业总线,无线通信：433M/WiFi/Z

15、igbee,智能配电通信技术,光通信：EPON、GPON、工业以太网,无线通信：GPRS、CDMA,电力线通信：宽/窄带,智能配用电通信技术,技术发展趋势,传输介质,传输技术,传输网络,技术发展趋势,骨干通信,配用通信,无线通信,综合网,统一网管,多业务支持,融合,IP化以太网化,技术发展趋势,1.电力通信专业的发展机遇通信网的规模和覆盖范围不断扩大：涵盖发电、输电（线路）、配网、用电、调度、变电6大环节的通信网络；业务拓展：电网业务、增值服务？2.电力通信产业的发展机遇满足电网，特别是智能电网业务需求的通信设备制造产业及相关服务产业；3.提升电力系统通信专业地位绝佳时机两网的融合，一次网和通

16、信网密不可分，信息通信地位及其支撑作用更加重要；,智能电网条件下电力通信的机遇,4.电力通信技术水平（科研及研制）将大大提升；5.电力通信科研创新与成果：依托中国智能电网工程，形成一批具有国际领先水平的科研成果。,智能电网条件下电力通信的机遇,智能电网条件下电力通信面临的挑战,抓住根本自主创新,人力资源的严重不足,通信网建设的若干问题,对公网通信技术的行业化改进,抓住根本，不要舍本逐末智能电网的根本：节能减排！电力通信的根本：保证生产！自主创新是国家的基本国策历史上任何一次经济的飞速发展都离不开创新技术；以智能电网为代表的能源产业将是下一代技术创新与经济发展的主体。,挑战一：抓住根本、自主创新

17、,先抓配电网和大用户，缓抓居民用户及智能电表中国的电价对居民用户不敏感中国电力市场改革还不深入中国电力通信还没有运营权,具体措施,通信及相关专业人力资源不足的问题日益明显：近五年来通信资源及设备数量至少翻了两番；而通信专业人员数量增加得很少；智能电网的通信接入网建设无人可用！尽快进行通信及相关专业人力资源的储备！,挑战二：人力资源的严重不足,广东,广西,云南,贵州,海南,1.智能电网的发展，新业务、新模式对通信的新需求；智能电网业务发展预测、业务流量预测分析、相关业务性能保障技术2.智能电网6大环节的信息通信保障；尤其是配电和用电网的通信方式急需解决3.现有信息、通信网的融合演进策略；现有通信

18、网不是推倒重来，而是如何保护现有投资，平滑过渡4.网络安全问题（一个更加突出的问题，二次防护的领域也需要扩展与修订）；5.电力通信网的规划问题（电源接入点的增加）；瓶颈：通信接入网（配电通信网）建设的问题！,挑战三：通信网建设的若干问题,智能电网中电力通信的特点：缺的不是算法，而是数据！少的不是终端，而是通道！薄弱的不是骨干网，而是接入网！,通信接入网的建设问题,通信接入网技术的对比选择,智能电网对通信网要求：具备双向性、实时性、可靠性特征，出于安全性靠虑理论上应是与公网隔离的电力通信专网具备技术先进性，能够承载智能电网现有业务和未来扩展业务最好具备自主知识产权，可具有面向智能电网业务的定制开

19、发和业务升级能力智能电网中通信接入网技术的对比选择公网与专网：专网！宽带网与窄带网：宽带网！光纤网还是宽带无线接入网：OPPC+EPON.vs.BWA？,1G（Analog）,2G（Digital）,3G（IMT2000）,3G（LTE/AIE）,2.4GHz5.8GHzWLAN,高速WLAN,WPAN,WiMAX802.16e,IMT-advanced4G,CDMA2000 EVDOTD-SCDMA/HSPAWCDMA/HSPA,IS95/CDMA2000-1x/GSM,AMPSETACSJTACSNMT,RFIDZigBeeMANet,PAN,802.11a/g/b,14.4kbps,14

20、4kbps,384kbps,50Mbps,100Mbps,数据速率,移动性,低速,中速,高速,1995,2000,2005,2010+,无线通信技术标准的演进,泛在异构网络,SCDMA,SCDMA宽带无线,Bluetooth,WiMAX802.16d,电力宽带无线接入解决方案,BS,IP,IP,网络业务平台,网络管理系统,BS,IPPBX,PBX,PRI,配电网通信系统的应用情况,公网GPRS通道,230M电台无线信道,电力通信塔,移动通信基站,移动通信机房,230M电台主站,前置机,前置机,服务器,其它工作站,负控工作站,配变监控工作站,专线DDN/ASDL/ISDN,配电自动化终端,LAN

21、,终端,信道,主站系统,RS232,暂无合适的通信方式,无线宽带专用通信网：一次性解决配电网通信问题,电力通信塔,SAC及网管服务器,其它工作站,负控工作站,配变监控工作站,LAN,终端,信道,主站系统,McWiLL基站,电力通信塔,McWiLL基站,电力通信塔,McWiLL基站,无线频率资源,数字蜂窝GSM：890-915/935-960MHz数字蜂窝DCS-1800：1710-1785/1805-1880MHz数字蜂窝IS-95：824-849/869-894MHzWiMax:暂无可用的频率资源宽带无线接入SCDMA：1785-1805MHz模拟集群350MHz（公安系统专用）数字集群：8

22、06-821/851-866MHz数传电台：频谱范围223.525-231.650MHz；信道带宽 25KHz；15个全双工信道，10个半双工信道,无线频率资源的申请,附：国内频率使用情况,智能电网对通信技术提出了区别于公众通信网的特殊要求：数据量要求；上下行传输速率的不同要求；针对不同业务的不同技术要求；实时性要求；环境适应性要求；网络管理要求；网络安全性要求；应急通信要求；对电力业务终端的要求。,挑战四：对现有公网通信技术的行业化改进,智能电网条件下配电网通信的特点,以数据通信为主不同的业务有不同的特点和需求：线损管理（变电台区考核）：数据量适中，实时性要求不高。用户智能电表远程双向通信：

23、数据量适中，实时性要求适中。分布式电源与储能设备的接入控制与管理：实时性高、可靠性高。大用户负荷管理与控制：实时性高，可靠性高，广播、组播。配电网自动化与智能调度：实时性高，可靠性高，广播、组播。,不同业务对通信的不同需求,不同业务走不同的信道？信息安全角度考虑实时性与组播需求：宽带数据集群通信？分布式电源与储能设备的接入控制与管理负荷管理与控制配电网自动化与智能调度,针对其它需求的改进,环境适应性要求从民用级到工业级网络管理要求把智能电网终端作为网元级管理单元信息安全需求加密与鉴权技术在接入网中的应用应急通信要求宽带无线接入：从蜂窝网到自组网的演进对电力业务终端的要求“电力业务终端+通信模块

24、”需要改进扩展通信模块功能使之成为电力终端含通信模块的业务终端含计量模块的智能终端？,对通信厂商的建议,当环境发生变化时，能够生存下来的物种未必是最强大的物种，而是能适应环境的物种。谁能尽快解决智能电网通信接入的若干问题，谁就能在智能电网建设中抢占先机。,1.电力宽频通信技术,2.无线通信技术,2.无线通信技术,3.其他通信技术,3.其他通信技术,智能电网：电力通信发展的新契机,4.2 传感与测量,智能电网,利用信息技术和新能源技术对传统电网进行改造,面向智能电网的物联网解决方案,配电,变电,输电,信息应用,信息处理,信息传输,感知延伸互动,线路状态,视频安全,气象条件,一次设备,二次设备,潮

25、流分布,电能质量,链式传感网,极端环境传感网,大规模传感网,电力宽带专用网（光纤/宽带无线接入）+3G,电力综合信息平台数据库,导线状态分析,杆塔状态分析,气象条件分析,一次设备状态分析,二次设备状态分析,输电线路检修,变电站检修,用电,计量考核,居民用电,电能调度管理,电能质量控制,配电自动化,精细用能管理,信息双向互动,用户用电信息计量管理,电力物联网标准制定,（1）智能输电,面向输电线安全监控的传感器,面向输电线安全监控的链式传感网,TD-SCDMAMcWiLL,应用环境,环境因素户外环境气象因素(温度、雨雪)变化会引起通信质量的变化电磁干扰研究表明,高压输电线路对无线通信的干扰作用不明

26、显,挑战性问题,拓扑结构链式拓扑结构关键问题关键节点或链路失效影响网络通信距网关近的节点通信量大，容易发生碰撞和拥塞太阳能电池供电，需要节能,研究方案,基于动态功率控制的多径路由方法每个传感器节点到网关至少有两条通信路径使用动态功率控制，修复受损的链路或越过失效的节点,研究方案,基于事件驱动的多优先级拥塞控制机制根据消息的紧急程度设定优先级紧急事件发送优先于周期性数据事件发生时,拥塞点发反向抑制报文抑制拥塞,研究方案,基于细粒度补偿的多跳时间同步细化误差补偿周期,智能输电传感网系统结构,(2)智能变电站设备在线监测,监测对象变压器油色谱分析、油温、变压器铁芯接地、局部放电、变压器套管介质损耗等

27、断路器六氟化硫气体监测、绝缘、断路器触头动作速度和行程等避雷器漏电流检测,主变：油色谱分析、油温、铁芯接地、局部放电、套管介损等,断路器：局部放电、SF6气体压力、泄漏、湿度等,氧化锌避雷器：阻性电流、总泄漏电流,变电站极端环境下的传感器网络,应用需求,注：性能指标参考DLT630-1997终端设备多、单台设备数量少、实时性要求不同,恶劣的变电站环境,挑战性问题：极端环境下保证网络传输的可靠性,遮挡屏蔽环境高振动高湿度极限温度-40+85高电磁噪声电动机、变频器等对讲机开关电火花,智能变电站传感网系统结构,(3)智能配、用电一体化应用,监测对象配电网电能质量的实时监测台区变考核、防窃电大用户远

28、程负荷控制：实时远程拉合闸控制和网络预付费、用电信息远程发布应用居民用户用电实时、精确计量，用电事件上报、告警居民家电设备用电的精细管理与计量,智能电表分时电价即时电量计量双向通信电能质量监测窃电检测家电控制远程升级,智能插座 智能断电 能耗计量 远程控制 安全保护,面向计量与用户交互的传感网,应用模式,TD-SCDMAMcWiLL,水表Water Meter,照明控制Lighting Controls,暖通系统HVAC System,负荷控制设备Load Control Device,居家显示器In-Home Display,气表Gas Meter,负荷系统Load System,可编程调温

29、器Programmable Communicating Thermostat,Mesh网状网组网,Star/Tree/Mesh混合组网,信息发布抄表控制命令,电力宽带通信网络,用电信息,用电信息,用电信息,用电信息,用电信息,用电信息,挑战性问题,单节点的成本很低，在资源受限的传感网中实现IPv6（轻载IP V6）8位处理器、4K8K RAM内外网隔离条件下实现与社会用户的感知与互动,智能配用电传感网系统结构,智能电网感知互动平台,TD-SCDMA/McWiLL,水表Water Meter,照明控制Lighting Controls,暖通系统HVAC System,负荷控制设备Load Con

30、trol Device,居家显示器In-Home Display,气表Gas Meter,负荷系统Load System,可编程调温器Programmable Communicating Thermostat,Mesh网状网组网,Star/Tree/Mesh混合组网,用电信息采集平台,智能电网感知互动平台,3G/ADSL/以太网/WiFi网关,安全网闸,电力物联网分层结构,其它对象,家居对象,电力对象,传感网络,感知对象,电表、设备监测传感器等,水气热表、智能家电等,安防监控传感器摄像头等,PLC、短距离无线通信、红外通信、局部总线、射频等,感知/互动,互动终端,感知终端,网关,电力接入专网,

31、互联网,电力光纤网,宽带无线网,3G,以太网,ADSL,电力主干网,网络层,应用层,感知延伸层,感知互动平台,现有电力平台,其它应用：,电力现场视频智能识别与监控,电力设备与物资的全信息化管理RFID、二维条形码在办公设备、生产设备、电力物资管理中的应用,4.3 高级电力设施,4.3.1 电力电子装置,4.3 高级电力设施,4.3.1 电力电子装置,4.3 高级电力设施,4.3.2 超导装置,4.3 高级电力设施,4.3.3 分布式发电及储能,4.3 高级电力设施,4.3.3 分布式发电及储能,4.3 高级电力设施,4.3.3 分布式发电及储能,4.3 高级电力设施,4.3.4 复杂系统,4.

32、3 高级电力设施,4.3.5 复合导线,4.3 高级电力设施,4.3.5 复合导线（1）地线复合光缆（OPGW）：即架空地线内含光纤。这种光缆使用可靠，不需维护，但一次性投资价格较高，适用于新建线路或旧线路更换地线时使用。（2）地线缠绕光缆（GWWOP）：用专用机械把光缆缠绕在架空地线上。这种光纤经济、简易，也具有较高的可靠性，但也存在着芯数少，容易折断（如枪击、鸟害）等缺点。（3）无金属自承式光缆（ADSS）：它可以提供数量大的光纤芯数，安装费用比OPGW低，一般不需停电施工，还能避免雷击。且光缆重量轻，价格适中，安装和维护都比较方便。,4.4 高级控制方法,1.分布式智能体,4.4 高级控

33、制方法,1.分布式智能体,4.4 高级控制方法,2.分析工具,4.4 高级控制方法,2.分析工具,4.4 高级控制方法,3.业务应用,4.4 高级控制方法,3.业务应用,4.4 高级控制方法,3.业务应用,4.5 决策支持,一、DSS的产生与发展二、DSS的基本概念三、DSS的构造与系统结构四、新一代DSS的研究与发展,计算机是当代发展最为迅速的科学技术之一，其应用几乎已深入到人类活动和生活的一切领域，大大提高了社会生产力，引起了经济结构、社会结构和生活方式的深刻变化和变革。计算机科学技术具有极大的综合性质，与众多科学技术相交叉而反过来又渗入更多的科学技术，促进它们的发展。计算机科学与其他学科

34、相交叉产生了许多新学科，推动着科学技术向更广阔的领域发展。,DSS的产生与发展,智能决策支持系统IDSS（Intelligent Decision Support Systems）是决策支持系统DSS 与人工智能AI（Artificial Intelligence）相结合的产物，它将人工智能中的知识表示与处理的思想引入到DSS，其独特的研究方法和广泛的发展前途使之一出现就成为决策支持技术研究的热点。,决策支持系统是以信息技术为手段，应用管理科学、计算机科学及有关学科的理论和方法，针对半结构化和非结构化的决策问题，通过提供背景材料、协助明确问题、修改完善模型、列举可能方案、进行分析比较等方式，为

35、管理者做出正确决策提供帮助的人机交互信息系统。,智能决策支持系统是以信息技术为手段，应用管理科学、计算机科学及有关学科的理论和方法，针对半结构化和非结构化的决策问题，通过提供背景材料、协助明确问题、修改完善模型、列举可能方案、进行分析比较等方式，为管理者做出正确决策提供帮助的智能型人机交互信息系统。,IDSS是一个新的正在发展的研究领域，涉及IDSS的文献大量涌现。有文献将IDSS称为基于知识的DSS。尽管这些研究侧重点不尽相同，但它们的一个共同特点就是人工智能技术融于传统的DSS之中，弥补传统DSS单纯依靠模型技术与数据处理技术，以及用户高度卷入而可能出现意向性偏差的缺陷。,一、DSS的产生

36、与发展,1.1 DSS的产生背景电子数据处理EDP（Electronic Data Processing）管理信息系统MIS（Management Information Systems）决策支持系统DSS（Decision Support Systems）,电子数据处理EDP（Electronic Data Processing）提高了工作效率，把人们从繁琐的事务处理中解脱出来。缺点：仅局限于具体信息处理，不共享，不考虑整体或部门情况。,管理信息系统 MIS（Management Information Systems）：整体分析，系统设计，信息共享，部门协调。缺点：难于适应多变的内、外部管

37、理环境，对管理人员的决策帮助十分有限。,决策支持系统DSS（Decision Support Systems）：70年代中期Keen和Scott Morton在管理决策系统（1971）一书中提出。目标：对管理者做决策提供技术支持。,技术背景：运筹学模型发展已经比较完善，多目标决策分析突破了单一效用理论的框架，计算机软、硬件及网络技术的迅猛发展，人工智能特别是知识处理技术的发展，数据库技术、图形显示技术、各类工具软件的发展与完善，构成了DSS形成与发展的技术基础。,1.2 DSS的发展70年代，Scott Morton在管理决策系统（1971）一书中首次提出DSS。Peter G.W.Keen等

38、人编写了一套丛书，阐明DSS的主要观点，初步构造出DSS的基本框架。1978至1988年，DSS得到迅速发展，许多实用系统被开发出来，投入实际应用，产生明显效益。1988至现在，DSS技术持续发展，目前已基本成熟。新一代DSS研究仍然十分活跃。,1.3 DSS的理论基础信息论 计算机技术 管理科学与运筹学 信息经济学 行为科学人工智能,(1)信息论信息是现代科学技术中普遍使用的一个重要概念。信息论是运用信息的观点，把系统看作是借助于信息的获取、传送、加工处理、输出而实现其有目的性行为的研究方法。,(2)计算机技术计算机软件技术计算机硬件技术计算机网络技术计算机图形处理技术计算机知识处理技术等。

39、,(3)管理科学与运筹学管理科学MS（Management Science）：面向管理者，研究决策问题，如决策目标、决策效能等。运筹学OR（Operations Research）：提供一系列优化、仿真、决策等模型。,(4)信息经济学 在信息时代，研究信息的产生、获得、传递、加工处理、输出等方面的价值问题。从经济学的角度，研究信息产生和获得的成本是多少？利润是多少？即研究信息价值问题。,(5)行为科学 研究决策者的决策风格、在决策过程中的决策行为等，指导DSS的设计和开发。涉及到决策者的心理学。,(6)人工智能 将人工智能技术用于管理决策是一项开拓性工作。当前研究的IDSS就是DSS与AI技术

40、相结合的产物，它用领域专家的知识来选择和组合模型，完成问题的推理和运行，为用户提供智能的交互式接口。,人工智能技术作为计算机应用研究的前沿，近十年取得了惊人的进展，呈现了光明的前景。专家系统、智能机器人和模式识别是人工智能中最活跃、最富有成果的三个研究领域。,其中专家系统（Expert Systems,即ES）研究，取得了许多实用化的成果。当今世界上已经有上万个专家系统，应用于医疗、诊断、探矿、军事、调度、质谱分析、计算机配置、辅助教育等各种领域，并已开始涉足财务分析、计划管理、工程评估、法律咨询等管理决策领域。,DSS和ES：处于不同的学科范畴，有着不同的解决问题的方法。DSS主要运用数据和

41、模型，ES主要运用知识和推理。在管理科学领域，一个是方兴未艾，一个是后起之秀，各有特色。但是它们的互相结合和互相渗透，将会把计算机用于决策支持技术推向一个新的高度。,决策的正确性关系到经营效果和事业成败，决策理论、决策方法和决策工具的科学化和现代化是正确性的重要保证。人工智能将为DSS提供有效的理论和方法。例如，知识的表示和建模，推理、演绎和问题求解及各种搜索技术，再加上功能很强的人工智能语言，都为DSS的发展走向更加实用的阶段提供强有力的理论和方法的支持。,1.4 DSS与相关技术的关系决策与预测的关系DSS与MS/OR的关系DSS与MIS的关系DSS与ES的关系,(1)决策与预测的关系决策

42、：创造未来，基于预测，实现将来一个目标。预测：预言未来，基于分析、研究、仿真、实验。例如：灾害预测与防灾决策、日常预测与决策、经营预测与决策、宏观预测与决策、贯序预测与决策、为重大决策作预备性研究等。,(2)DSS与MS/OR的关系MS：处理结构化问题，运用分析的观点。OR：处理结构化问题，研究对象主要集中在数学规划、决策论、对策论等理论和方法上。DSS：处理战略、规划等半结构化和非结构化一类的决策问题。,(3)DSS与MIS的关系MIS：收集、传递、存储、加工处理各种信息，监测运营数据，利用历史数据预测未来，用指定的数学方法分析数据，提供全面数据和分析报告。面向管理人员，提供低层次的决策支持

43、。DSS：面向决策者，提供适当的决策支持，是MIS的高级阶段。,(4)DSS与ES的关系 IDSS=DSS+ESES：利用知识和推理机，处理半结构化和非结构化问题。DSS：使用数据和模型，处理结构化问题，与ES结合后，可处理半结构化和非结 构化问题。,一、DSS的产生与发展二、DSS的基本概念三、DSS的构造与系统结构四、新一代DSS的研究与发展,二、DSS的基本概念,2.1 决策过程,设计方案,评价方案,确定目标,实施方案,环 境,2.2 决策问题的类型决策问题的类型（按结构化程度分为）：结构化决策问题半结构化决策问题非结构化决策问题三类。,结构化程度：对某一过程的环境和规律，能否用明确的语

44、言（数学的或逻辑学的，形式的或非形式的）给予清晰的描述（定量的或推理的）。,结构化问题：能够描述清楚的问题。三个阶段都能使用确定的算法或决策规则。非结构化问题：不能够描述清楚，而只能凭直觉或经验作出判断的问题。三个阶段都不能使用确定的算法或决策规则。半结构化问题：介于两者之间的问题。一个或二个阶段能使用确定的算法或决策规则。,2.3 决策问题的性质和层次,2.4 决策风格按获取数据的方式分：感知型（S）直觉型（N）感知型喜欢与特定问题有关的硬数 据。直觉型喜欢描写可能性的整体信息。,按处理数据的方式分：思考型（T）感觉型（F）思考型喜欢用逻辑或其他规范化的手 段去推理。感觉型喜欢用个人的术语来

45、考虑问 题。,组合起来，共有四种类型的决策风格：系统型（ST）思辩型（NT）司法型（SF）直观推断型（NF）,一、DSS的产生与发展二、DSS的基本概念三、DSS的构造与系统结构四、新一代DSS的研究与发展,三、DSS 的构造与系统结构,DSS的构造研究主要解决DSS的组成问题，即组成DSS的部件。现在，经典提法是：DSS=四库系统+对话系统（人机界面）四库系统：数据库系统、模型库系统、方 法库系统、知识库系统。,三、DSS 的构造与系统结构,DSS的构造研究主要解决DSS的组成问题，即组成DSS的部件。现在，经典提法是：DSS=四库系统+对话系统（人机界面）四库系统：数据库系统、模型库系统、

46、方 法库系统、知识库系统。,近年来，有的学者提出增加DSS的组成部件，从而形成5库、6库、7库、8库等群库结构。即：DSS=群库系统+对话系统（人机界面）群库系统：数据库、模型库、方法库、知识库、文本库、图形库、语音库、工具库、地理信息库。,DSS的系统结构主要研究DSS各主要部件的连接关系。,3.1 人机界面技术主要研究内容集中在：可视化图形界面技术基于多媒体技术的界面技术自然语言界面技术,3.2 数据库系统数据库系统包括数据库及其管理系统，其基本技术与一般数据库及其管理系统基本相同。但也有自己的特点。,共同点：数据的独立性 最小冗余度 最大的共享性 统一管理与控制 适当的反映时间 整体性（

47、完整性）可修改性和可扩充性 安全和保密 简明性,DSS数据库系统的特点：面向决策支持过程组织和管理数据 面向模型、面向模型生成来使用数据 数据描述方式要面向不同的决策者,3.3 模型库系统模型是以某种形式对一个系统的本质 属性的描述，揭示系统的功能、行为及其变化规律。模型库系统以库的形式对模型进行组 织和管理，包括模型库及模型库 管理系统。,模型库（Model Base）提供模型的存储和表示模式。模型库管理系统提供模型的提取、访问、更新和合成等操作。,人们认识客观世界一般有三种方法：逻辑推理法 实验法 模型法模型法是我们认识客观世界的最得力、最方便、最有效的方法。,注意，并非所有模型都是数学模

48、型，并非所有模型都是定量的。例如，门捷列夫元素周期表。,3.3.1 模型群 解决软科学所涉及的问题时，可利用的模型已达100多个，根据他们的功能和用途可分为若干模型群。,（1）预测模型群 定性模型：特尔斐法、主观概率预测法、交叉影响巨阵法等定量模型：回归预测、平滑预测、马尔柯夫链预测等回归预测：一元回归、多元线性回归、非线性回归等；平滑预测：平均预测法、指数预测法等,（2）系统结构模型群 主要用来分析社会经济系统以及其他系统的结构，反映系统各要素之间的主要联系和关联作用，从宏观上和结构上来揭示系统的运行规律。系统结构模型、层次分析模型、投入产出模型、系统动力学模型等。,（3）数量经济模型群：计

49、量经济模型、经济 控制论模型等。（4）优化模型群：线性规划、非线性规划、动态规划、目标规划和最优控制等（5）不确定模型群：模糊数学模型、灰色模 型、随机模型等（6）决策模型群：单目标风险性决策、多目 标决策，以及一些不确定性决策方法等（7）系统综合模型群：即大系统理论。,3.3.2 模型体系 解决某一特定系统工程问题的一系列模型。（从概念上）,3.3.3 模型库模型库提供模型的存储和表示模式。模型库管理系统提供模型的提取、访问、更新和合成等操作。模型的表示形式：模型的程序表示：基于程序的表示方法。模型的数据表示：基于数据的表示方法。模型的逻辑表示：基于知识的表示方法。,3.3.4 当前研究课题

50、模型的自动生成技术模型管理的人工智能方法模型管理与数据管理的结合,3.4 方法库系统 方法库系统（MBS）综合了数据库和程序库。方法库类似于程序库，包含面向多种应用的程序包或功能程序。,方法库管理系统对程序方法提供多种功能操作。具有扩充的程序组件可与多种数据库系统相连接可随时加入新的程序组件,3.5 知识库系统3.5.1 基本概念数据客观事物的属性、数量、位置及 其相互关系等的抽象表示。信息数据所表示的含义（语义），因 而说“数据是信息的载体”。知识信息之间结构化的关联关系。,3.5.2 知识的分类事实指人类对客观事物属性的值或状 态的描述。（不包含任何变量）规则表示因果关系的知识，分为前提（