现代工业正朝着大型化和复杂化方向发展,而传统工业监测和控制系统却由此显示出海量信息下人机交互功能的相对低效。这个瓶颈迫使研究者们去努力寻求突破传统理论和技术的框架,结合知识工程、生物工程等其它相关学科去展开多层次和多目标的综合研究,以求产生一些新构思、新概念和新方法来设计工控人机界面,从而实现更为简易、高效的人机交互,以适应现代工业的发展。 本文首先分析了现代工业监测和控制系统的发展趋势及其界面系统的属性、特点和应用发展要求。在此基础上,依托人机交互与人工智能、图形图像等领域的交叉研究成果,提出并创建了以多Agent系统(MAS)为后台支撑,以虚拟信息空间为前台交互界面的三维场景式工控人机界面体系,通过智能化、拟人化和个性化的交互模式,形象、直观、高效地完成工业实时监控任务。最后,通过两个应用实例,建立了本文提出的新型工控人机系统的基本框架,为现代工控人机系统的发展提供了一条可供参考的研究与实现途径。 本文的研究沿着问题—理论—应用这条主线展开,主要研究成果体现在以下6个方面: 1)提出了基于MAS的工控界面框架体系。首先,提出工控界面Agent的组织结构模型,并通过定义“普遍认同原则”和“可重复验证原则”,建立工控界面Agent的思维推理模型。由此创建工控界面Agent实例和工控界面MAS基本框架。然后,提出基于本体论的知识共享模型和基于KQML及XML的通信模型,建立工控界面MAS的通信机制。最后,通过自适应用户建模,将用户与整个工控界面MAS融为一体,构成工控界面“泛MAS框架体系”。 2)提出了基于粗糙集理论的Agent数值化模型建立方法。首先,给出了工控界面Agent的静态和动态属性的定义。然后,创新地运用粗糙集知识表达系统和知识分类方法,提出了建立工控界面Agent数值化模型的方法,并结合前文的Agent实例进行了验证,将整个工控界面MAS置于一个可描述的统一框架下。从而为工控界面Agent结构、属性、状态在计算机内的数值化处理和多Agent之间协作的有效开展创造了条件。