專利名稱：基于多Agent的室內(nèi)節(jié)電系統(tǒng)及其節(jié)電方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種樓宇節(jié)電系統(tǒng)，尤其涉及一種基于多Agent的室內(nèi)節(jié)電系統(tǒng)及其 節(jié)電方法。
背景技術(shù)：
目前應(yīng)用于樓宇中的智能節(jié)電系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外已有很多，但是大部分的節(jié)能方法采用 的是"人走燈滅"的基本思路即人離開房間后就關(guān)掉房間內(nèi)的用電設(shè)備。當(dāng)人員頻繁進(jìn)出房 間時(shí)，應(yīng)用這種節(jié)能方法就會(huì)造成設(shè)備的頻繁開關(guān)不但實(shí)現(xiàn)不了節(jié)能反而會(huì)浪費(fèi)更多的能 源，尤其是像空調(diào)這種啟動(dòng)需要消耗大量能源的設(shè)備；同時(shí)設(shè)備的頻繁開關(guān)也會(huì)減少設(shè)備 自身的使用壽命，所以我們急需一種新的節(jié)能技術(shù)來(lái)解決目前樓宇節(jié)能中存在的不足。正 是由于多Agent技術(shù)的發(fā)展和它自身的優(yōu)勢(shì)它為我們的樓宇節(jié)能提供了一種的新的思路 和方法。 國(guó)內(nèi)外將多Agent系統(tǒng)應(yīng)用于智能建筑領(lǐng)域的研究主要集中在兩方面一是定義 不同種類不同層次的Agent,實(shí)現(xiàn)智能建筑環(huán)境中各種參數(shù)的優(yōu)化控制；二是對(duì)Agent的自 學(xué)習(xí)算法和Agent間交互機(jī)制的研究。最早將MAS應(yīng)用于智能建筑中的是MIT人工智能實(shí) 驗(yàn)室Brooks教授，他在1997年提出了采用MAS的控制體系結(jié)構(gòu)。后來(lái)為了實(shí)現(xiàn)建筑物節(jié) 能，Davidsson和Boman提出了用于建筑環(huán)境控制的多Agent系統(tǒng)，該多Agent系統(tǒng)由四類 Agent組成。其中個(gè)人Agent將多個(gè)標(biāo)記Agent搜集的信息綜合分析后確定個(gè)人的參數(shù)， 房間Agent根據(jù)這些參數(shù)來(lái)設(shè)定房間的環(huán)境參數(shù)值并決定采用何種控制策略，最后由環(huán)境 Agent來(lái)實(shí)施控制策略。在前人的基礎(chǔ)上，英國(guó)艾塞克斯大學(xué)的Vic Callaghan等進(jìn)一步提 出了面向智能建筑的Agent體系結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)采用分布式人工智能技術(shù)、基于模糊邏輯的嵌 入式Agent技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。Agent被設(shè)計(jì)嵌入到房間控制器等設(shè)備中，并通過(guò)計(jì)算機(jī) 網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，傳感器和執(zhí)行器通過(guò)底層的現(xiàn)場(chǎng)總線連接起來(lái)。 在國(guó)內(nèi)，Agent技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域大多停留在理論研究和方案驗(yàn)證階段，在建筑領(lǐng)域的 研究尚不多見。福州大學(xué)在基于CORBA的多Agent智能建筑模型方面進(jìn)行了研究，并以安 保系統(tǒng)及照明系統(tǒng)為主要研究對(duì)象，在JALite開發(fā)平臺(tái)上描述了系統(tǒng)如何通過(guò)Agent進(jìn)行 任務(wù)分配及交互。重慶大學(xué)以JADE作為開發(fā)平臺(tái)，建立了一個(gè)建筑智能化系統(tǒng)集成的MAS 模型。綜上所述，可以看出多Agent在智能建筑中的應(yīng)用目前仍停留在規(guī)劃階段。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是在Davidssion和Boman的MAS模型基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，提出并實(shí)現(xiàn)了基 于多Agent的樓宇智能節(jié)電系統(tǒng)，它解決了目前的"人走燈滅"節(jié)能方法的不足，即當(dāng)房間 內(nèi)的人員離開房間，如果采用現(xiàn)在的節(jié)能方法，房間里的燈和空調(diào)等用電設(shè)備就會(huì)立刻的 自動(dòng)關(guān)掉；當(dāng)人員不一會(huì)又重新回到房間后，燈和空調(diào)等設(shè)備又會(huì)自動(dòng)的打開。在這種情況 下就會(huì)造成用電設(shè)備的頻繁開關(guān)，尤其是像空調(diào)這種用電量大的設(shè)備的頻繁開關(guān)，不僅實(shí) 現(xiàn)不了節(jié)能反而會(huì)消耗更多的能源；同時(shí)也降低了設(shè)備本身的使用壽命。
為實(shí)現(xiàn)上述智能節(jié)電，避免頻繁開關(guān)設(shè)備，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案 —種基于多Agent的室內(nèi)節(jié)電系統(tǒng)，它包括若干個(gè)個(gè)人Agent、若干個(gè)環(huán)境Agent、
若干個(gè)房間Agent和至少一個(gè)管理Agent ;其中， 個(gè)人Agent用來(lái)識(shí)別人員的身份； 環(huán)境Agent用來(lái)收集房間里的環(huán)境信息； 房間Agent根據(jù)環(huán)境Agent和管理Agent發(fā)來(lái)的信息進(jìn)行綜合判斷來(lái)控制房間的用電設(shè)備； 管理Agent把各個(gè)房間Agent發(fā)來(lái)的信息進(jìn)行匯集和處理，對(duì)與房間Agent連接的各設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制； 環(huán)境Agent之間以及環(huán)境Agent與房間Agent之間通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，各個(gè)房間Agent通過(guò)以太網(wǎng)和管理Agent進(jìn)行通信。 所述個(gè)人Agent為射頻卡，射頻卡內(nèi)寫有攜帶它的人員身份信息，每個(gè)個(gè)人Agent都有自己獨(dú)立的ID號(hào)碼。 所述環(huán)境Agent包括環(huán)境微控制器，環(huán)境微控制器分別與溫度傳感器、濕度傳感器、熱釋電紅外傳感器、光照度傳感器、煙霧傳感器、二氧化碳濃度傳感器和射頻收發(fā)器連接，射頻收發(fā)器用于無(wú)線通信。 所述房間Agent包括房間微處理器，它通過(guò)射頻收發(fā)器與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接；通過(guò)以太網(wǎng)接口與以太網(wǎng)連接；房間微處理器還有多個(gè)模擬量輸出端、開關(guān)量輸出端和數(shù)字量輸出端；并通過(guò)紅外遙控發(fā)射器控制空調(diào)。 所述環(huán)境微控制器為ATMEGA 64芯片，房間微處理器13為MC9S12NE64和MEGA64芯片，射頻收發(fā)器為UM2455無(wú)線收發(fā)芯片。 —種基于多Agent的室內(nèi)節(jié)電系統(tǒng)的節(jié)電方法，它的步驟為 1)此房間的EA通過(guò)紅外傳感器檢測(cè)到人員離開房間，并將此信息上傳給房間
Agent ; 2) RA綜合EA發(fā)來(lái)的信息，以及PA廣播的消失判斷主人已經(jīng)離開房間； 3) RA通過(guò)詢問(wèn)EA得到房間設(shè)備的開關(guān)狀態(tài)，當(dāng)房間的用電設(shè)備未關(guān)時(shí)，RA開始詢
問(wèn)主人的去處； 4) RA通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信息詢問(wèn)主人的去處，與此RA在同一 網(wǎng)絡(luò)的Agent收到這條信息后判斷有沒(méi)有收到含有此RA主人ID號(hào)的PA廣播；如果收到PA廣播則應(yīng)答此RA，沒(méi)有收到PA廣播則不應(yīng)答； 5)判斷有無(wú)應(yīng)答，如無(wú)應(yīng)答則轉(zhuǎn)入下一步；如有應(yīng)答，則轉(zhuǎn)入步驟7);
6)詢問(wèn)MA有關(guān)房間主人的去處；當(dāng)詢問(wèn)EA有關(guān)主人的去處未果時(shí)，RA就轉(zhuǎn)而詢問(wèn)MA有關(guān)主人的去處，由于整個(gè)大樓內(nèi)各個(gè)房間的room Agent以及走廊和大樓出入口的Agent通過(guò)以太網(wǎng)向管理Agent發(fā)送自己所在的環(huán)境信息因此MA的數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)存有整個(gè)建筑內(nèi)的信息其中包括樓內(nèi)的人員信息； 7)判斷主人是否會(huì)很快回來(lái)，如果很快回來(lái)，則房間設(shè)備維持原狀態(tài)；如果主人還在大樓內(nèi)并且不會(huì)很快回來(lái)或是主人已經(jīng)離開大樓，則關(guān)掉燈和空調(diào)等用電設(shè)備；其中，當(dāng)RA通過(guò)詢問(wèn)EA或是MA知道主人就在本樓層或是本樓層的上下兩層則判定主人很快就會(huì)回來(lái)，否則認(rèn)定主人不會(huì)很快回來(lái)。
本發(fā)明構(gòu)建了一個(gè)基于多Agent的技術(shù)平臺(tái)，其中相鄰房間的Agent之間以及 房間內(nèi)的各個(gè)Agent之間組成一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，并通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，各個(gè)房間的room Agent即房間Agent通過(guò)以太網(wǎng)向管理Agent (management Agent)上傳它們所在房間的信息。 1、無(wú)線網(wǎng)絡(luò) 對(duì)于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，主要解決的就是路由問(wèn)題；在多Agent體系中，當(dāng)相鄰房間之間的 Agent或是房間內(nèi)的Agent之間進(jìn)行通信的時(shí)候，發(fā)送方Agent會(huì)向無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送一幀信 息，這幀信息包含有3個(gè)字段分別是MAC幀頭、Net幀頭和數(shù)據(jù)負(fù)載。在此無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中收到 這幀信息的節(jié)點(diǎn)會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析，得到源地址與目的網(wǎng)絡(luò)地址。根據(jù)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是否為 協(xié)調(diào)器判斷是沿著樹往上還是往下搜索，若是往上，則從每一層的路由節(jié)點(diǎn)開始判斷目標(biāo) 節(jié)點(diǎn)是否在該層，若不在，則繼續(xù)往上搜索直到第零層；往下，也是依次從每個(gè)路由節(jié)點(diǎn)判 斷是否是該節(jié)點(diǎn)還是在該層或是在下一層，直到最大深度，經(jīng)過(guò)一層層的傳遞，信息最終到 達(dá)目的地址；但是如果目的節(jié)點(diǎn)不在此無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，那么發(fā)送方Agent會(huì)通過(guò)以太網(wǎng)重新 發(fā)送一條信息，詢問(wèn)管理Agent來(lái)獲取自己想要得到的數(shù)據(jù)。當(dāng)一個(gè)房間內(nèi)的房間Agent 啟動(dòng)并初始化一些參數(shù)之后(工作頻道，網(wǎng)絡(luò)ID，鄰居表等等)，環(huán)境Agent隨之自動(dòng)啟動(dòng)， 并向房間Agent進(jìn)行注冊(cè)，這一行為可由以下程序?qū)崿F(xiàn) 1)尋找可以加入的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，這個(gè)節(jié)點(diǎn)可以是房間Agent或是環(huán)境Agent,當(dāng)房 間Agent距離比較遠(yuǎn)的時(shí)候，環(huán)境Agent可以申請(qǐng)加入另一個(gè)環(huán)境Agent中，并由該環(huán)境 Agent提供數(shù)據(jù)路由服務(wù)。需要加入網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境Agent首先發(fā)送需要加入網(wǎng)絡(luò)的請(qǐng)求廣播 幀，周圍存在的環(huán)境Agent或是房間Agent也將回應(yīng)這個(gè)廣播幀，回應(yīng)的幀依然是廣播幀， 里面包含的信息為被請(qǐng)求加入的環(huán)境Agent的短地址，現(xiàn)在自己有沒(méi)有多余的地址空間來(lái) 允許加入。請(qǐng)求加入的環(huán)境Agent將會(huì)在一定時(shí)間內(nèi)監(jiān)聽這些廣播幀，選擇其中一個(gè)信號(hào) 強(qiáng)度最好的節(jié)點(diǎn)加入。 2) —旦決定了需要加入那個(gè)節(jié)點(diǎn)，該環(huán)境Agent從廣播幀中取得將要加入環(huán)境 Agent的短地址，向擁有該地址的環(huán)境Agent請(qǐng)求分配地址，同時(shí)發(fā)送的還有自己的ID號(hào)， 以供地址注冊(cè)用。 3)被請(qǐng)求加入的環(huán)境Agent，通過(guò)特定的方法生成一個(gè)短地址向房間Agent進(jìn) 行注冊(cè)。該地址的生成方式類似IP地址的分配方式，通過(guò)IP地址的不同段(IP地址 XX:XX:XX:XX，四段，類似樹狀網(wǎng)絡(luò)的四層)，可以讓加入設(shè)備知道從屬哪個(gè)環(huán)境Agent之 下，并且也知道如果有別的環(huán)境Agent申請(qǐng)加入自己的話，短地址該如何分配。
2、以太網(wǎng) 基于TCP/IP的以太網(wǎng)是一種標(biāo)準(zhǔn)的開放式通信網(wǎng)絡(luò)，不同的設(shè)備之間很容易互 聯(lián)，同時(shí)以太網(wǎng)還具有相當(dāng)高的數(shù)據(jù)傳輸速率，可以提供足夠的帶寬；而且以太網(wǎng)資源共享 能力強(qiáng)，利用以太網(wǎng)很容易將I/O數(shù)據(jù)連接到信息系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)可以以實(shí)時(shí)方式與信息系 統(tǒng)上的資源、應(yīng)用軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)共享。所以我們通過(guò)以太網(wǎng)將各個(gè)房間的room Agent和管 理Agent進(jìn)行互聯(lián)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。
3、各類Agent 在多Agent的體系中，我們把Agent分為了 4類分別是個(gè)人Agent (PA)、環(huán)境 Agent (EA)、房間Agent (RA)和管理Agent (MA)。
每個(gè)房間內(nèi)至少存在一個(gè)環(huán)境Agent和一個(gè)房間Agent 。房間內(nèi)的EA和RA之間 以及相鄰房間的各Agent之間組成一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，各EA和RA之間通過(guò)無(wú)線進(jìn)行通信。
個(gè)人Agent是人員身份識(shí)別的射頻卡。當(dāng)攜帶它的人進(jìn)入建筑物內(nèi)，它就會(huì)不停 的向周圍發(fā)送廣播，以便于房間內(nèi)的EA能夠識(shí)別。當(dāng)房間的主人離開房間的時(shí)候，EA會(huì)把 此消息上傳給這個(gè)房間的RA，然后RA會(huì)向其他房間的EA和RA詢問(wèn)主人的去處，當(dāng)其他房 間的Agent沒(méi)有做出應(yīng)答時(shí)，RA就會(huì)通過(guò)以太網(wǎng)向管理Agent詢問(wèn)主人的去處。當(dāng)知道 主人已經(jīng)離開了大樓，房間Agent就會(huì)控制執(zhí)行器把房間內(nèi)的空調(diào)以及其他的用電設(shè)備關(guān) 掉；如果主人只是在附近的房間內(nèi)通過(guò)判斷，房間Agent知道主人一會(huì)就會(huì)回到房間，這時(shí) 房間的設(shè)備不動(dòng)作維持現(xiàn)狀。這樣就避免了頻繁開關(guān)空調(diào)等用電設(shè)備的情況，以達(dá)到節(jié)能 的效果。 本發(fā)明的有益效果是在建筑物內(nèi)應(yīng)用基于多Agent的智能節(jié)能技術(shù)，特別是在 大型的建筑物、超高層建筑，應(yīng)用多Agent的智能節(jié)電技術(shù)對(duì)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能具有重 要意義 (1)基于多Agent的智能節(jié)電技術(shù)，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)多Agent之間的信息交互這 樣就避免了現(xiàn)場(chǎng)布線的繁瑣。 (2)利用開放式的以太網(wǎng)，管理Agent可以很方便的獲取各個(gè)房間的環(huán)境信息，并 可以與其他房間Agent實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。 (3)通過(guò)多Agent之間的交互，可以很方便的確定建筑物內(nèi)人員的位置，并據(jù)此進(jìn) 一步的實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能，避免現(xiàn)有"人走燈滅"的情況。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為環(huán)境Agent結(jié)構(gòu)圖；
圖3為房間Agent結(jié)構(gòu)圖；
圖4為射頻收發(fā)器電路；
圖5為以太網(wǎng)接口電路；
圖6為本發(fā)明節(jié)能算法流程圖。 其中，l.個(gè)人Agent, 2.環(huán)境Agent, 3.房間Agent，4.管理Agent，5.溫度傳感器， 6.濕度傳感器，7.熱釋電紅外傳感器，8.光照度傳感器，9.煙霧傳感器，IO.環(huán)境微控制器， 11.射頻收發(fā)器，12.輸入調(diào)理電路，13.房間微處理器，14.模擬量輸出端，15.數(shù)字量輸出 端，16.開關(guān)量輸出端，17.以太網(wǎng)接口。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。 圖1中，本發(fā)明包括個(gè)人Agentl、環(huán)境Agent2、房間Agent3、和管理Agent4 ;其中，
個(gè)人Agentl是人員身份識(shí)別的射頻卡；大樓內(nèi)的每個(gè)辦公人員都攜帶有一個(gè)個(gè) 人Agent1。 環(huán)境Agent2用來(lái)收集房間里的環(huán)境信息，其中包括有房間里的溫濕度、光照度、 設(shè)備的開關(guān)狀態(tài)等等；
房間Agent3根據(jù)環(huán)境Agent2發(fā)來(lái)的有關(guān)的房間的環(huán)境參數(shù)信息和管理Agent4 發(fā)來(lái)的有關(guān)主人的更具體的位置信息進(jìn)行綜合判斷來(lái)控制房間的用電設(shè)備；
管理Agent4對(duì)整個(gè)大樓的信息進(jìn)行匯集和優(yōu)化，可以對(duì)任意與房間Agent3連接 的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。大樓內(nèi)的所有房間Agent3都通過(guò)以太網(wǎng)向管理Agent4發(fā)送自己所 在房間的溫度、光照度、存在人員情況和房間內(nèi)的設(shè)備開關(guān)狀態(tài)等等，同時(shí)管理Agent4也 可以通過(guò)以太網(wǎng)給各個(gè)房間Agent3下傳控制命令實(shí)現(xiàn)對(duì)房間內(nèi)的設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。
在同一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)環(huán)境Agent2之間以及環(huán)境Agent2與房間Agent3之 間通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。各個(gè)房間Agent3通過(guò)以太網(wǎng)向管理Agent4上傳它們所在房間 的信息。正是由于各個(gè)Agent之間的交互，所以房間Agent3可以很好的理解房間以及周圍 環(huán)境信息，依此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)房間設(shè)備的節(jié)電控制。 個(gè)人Agentl是一個(gè)射頻卡，里面寫有攜帶它的人員身份。個(gè)人Agent同樣采用 2455芯片設(shè)計(jì)，但是它不作為這個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。PA僅僅發(fā)送一個(gè)有ID廣播幀， 這個(gè)廣播幀，可以被無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的任何節(jié)點(diǎn)收到(EA或者RA)，最終RA根據(jù)獲得該廣播幀的 節(jié)點(diǎn)的ID號(hào)，來(lái)確定人員的位置。 圖2中，環(huán)境Agent2集成了溫度傳感器5、濕度傳感器6、熱釋電紅外傳感器7、光
照度傳感器8和煙霧傳感器9，以上傳感器將檢測(cè)到的環(huán)境信息轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸入到環(huán)境
微控制器10中，其中溫度傳感器5用來(lái)檢測(cè)房間的溫度情況，濕度傳感器6用來(lái)檢測(cè)房間
的濕度，熱釋電紅外傳感器7用來(lái)檢測(cè)人員進(jìn)出房間的情況，光照度傳感器8用來(lái)檢測(cè)室內(nèi)
和室外的光照強(qiáng)度，煙霧傳感器9通過(guò)檢測(cè)煙霧的濃度來(lái)實(shí)現(xiàn)火災(zāi)防范； 同時(shí)環(huán)境Agent2還有用于無(wú)線通信的收發(fā)設(shè)備即射頻收發(fā)器ll和接收房間內(nèi)電
氣設(shè)備開關(guān)狀態(tài)的輸入調(diào)理電路12。其中，環(huán)境微控制器10為ATMEGA 64芯片。 環(huán)境Agent2的功能主要是收集房間的環(huán)境信息，包括溫度、濕度、光照度和二氧
化碳濃度以及人員存在情況等等；其中對(duì)溫濕度、光照度等信息的收集主要是通過(guò)集成
傳感器來(lái)感知房間的環(huán)境，而對(duì)于人員的情況信息的收集主要是通過(guò)無(wú)線通信的收發(fā)設(shè)
備——射頻收發(fā)器用來(lái)接收個(gè)人Agentl發(fā)來(lái)的廣播。除此之外環(huán)境Agent2還有接收房間
內(nèi)電氣設(shè)備開關(guān)狀態(tài)的輸入調(diào)理電路12。調(diào)理電路把表征房間內(nèi)用電設(shè)備開關(guān)狀態(tài)的信號(hào)
輸入到環(huán)境微控制器10中，環(huán)境Agent2據(jù)此判斷當(dāng)前房間內(nèi)的設(shè)備的開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)房間
內(nèi)的環(huán)境參數(shù)發(fā)生變化的時(shí)候，比如房間的主人離開房間，環(huán)境Agent就會(huì)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)
向此房間的room Agent報(bào)告。 在EA的設(shè)計(jì)這方面，我們采用的ATMEGA 64芯片有豐富的外擴(kuò)接口 ，包括8路A/ D輸入，普通I/0接口， SPI， TWI等等，基本上覆蓋了市面常見的各類傳感器接口。目前的 設(shè)計(jì)中，我們使用了單總線溫濕度傳感器(DHT21，奧松公司產(chǎn)品)，該傳感器占用一個(gè)I/O 口 ；紅外傳感器，一個(gè)I/O 口 ；光敏電阻，占用一路A/D。除了 UM2455所占用的一個(gè)SPI 口 之外，MEGA64空余的其他管腳全部外接，這樣可以使用一個(gè)EA完成多種環(huán)境參數(shù)的測(cè)量。 網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)EA協(xié)同工作就可以監(jiān)視比較大范圍內(nèi)的各種環(huán)境參數(shù)，完全滿足了 RA對(duì)環(huán) 境信息的獲取要求。 硬件平臺(tái)的搭建采用達(dá)盛電子公司的UM2455無(wú)線收發(fā)芯片+AVR ATMEGA 64處理 器。UM2455芯片工作于(2. 4-2. 48Ghz) ISM免費(fèi)頻段的，具有16個(gè)擴(kuò)頻通信信道的，傳輸速 率為625KBPS，具有CSMA-CCA功能，采用直接序列擴(kuò)頻通訊，抗干擾力強(qiáng)。該芯片通過(guò)SPI接口與CPU連接，占用較少的CPU管腳。工作電壓為2. 4-3. 6V可以采用電池供電，發(fā)射電 流20毫安，接收電流23毫安。覆蓋范圍可以從幾十米到幾百米。當(dāng)處于休眠狀態(tài)時(shí)，耗電 量也非常小。其休眠態(tài)耗電僅luW。 圖3中，房間Agent3包括房間微處理器13，它通過(guò)射頻收發(fā)器11與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連 接；通過(guò)以太網(wǎng)接口 17與以太網(wǎng)連接；房間微處理器13還有多個(gè)模擬量輸出端14和數(shù)字 量輸出端15以及開關(guān)量輸出端16。 房間微處理器13為MC9S12NE64和MEGA64芯片。 房間Agent3通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和房間內(nèi)的環(huán)境Agent、相鄰房間的環(huán)境Agent以及 room Agent之間進(jìn)行通信，來(lái)獲取房間內(nèi)以及周圍的環(huán)境參數(shù)，如房間的溫度和濕度，光照 度以及房間內(nèi)是否有人等信息。房間Agent3把從各個(gè)Agent收集來(lái)的信息進(jìn)行融合，產(chǎn) 生Agent內(nèi)部能接受和理解的表現(xiàn)形式；然后房間Agent3根據(jù)自己的意圖，對(duì)信息進(jìn)行相 應(yīng)的處理形成具體的規(guī)劃，并作用于執(zhí)行器來(lái)控制房間內(nèi)的用電設(shè)備。根據(jù)用電設(shè)備控制 方式的不同，把房間Agent3的輸出電路分為模擬量輸出、數(shù)字量輸出和開關(guān)量輸出。環(huán)境 Agent2 —樣，房間Agent3和周圍的Agent通信的時(shí)候也是通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)的；不同的 是房間Agent3除了有無(wú)線通信的方式外，它還可以通過(guò)以太網(wǎng)與管理Agent4之間進(jìn)行通 信。房間Agent3把所在房間設(shè)備的控制策略與房間的環(huán)境參數(shù)等信息上傳給管理Agent4， 如果房間Agent3需要其他房間的環(huán)境信息時(shí)，而通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)又無(wú)法得到所需要的信息 時(shí)，這時(shí)房間Agent3就會(huì)通過(guò)以太網(wǎng)向管理Agent4詢問(wèn)所需要的信息。
管理Agent4實(shí)際上就是一個(gè)擁有專用能源管理軟件電腦，它作為整個(gè)建筑的信 息管理中心，將每個(gè)房間的人員存在情況和設(shè)備的運(yùn)行情況保存到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中，并可以 根據(jù)優(yōu)化算法對(duì)建筑內(nèi)的各個(gè)子系統(tǒng)如照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)等等進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化以實(shí)現(xiàn)最大 的節(jié)約能源。 圖4中，射頻收發(fā)器11為UM2455無(wú)線收發(fā)芯片。
圖5中，為以太網(wǎng)RJ45接口電路。
本發(fā)明的工作過(guò)程如圖6所示 1)此房間的EA通過(guò)紅外傳感器檢測(cè)到人員離開房間，并將此信息上傳給房間 Agent ; 2) RA綜合EA發(fā)來(lái)的信息，以及PA廣播的消失判斷主人已經(jīng)離開房間； 3) RA通過(guò)詢問(wèn)EA得到房間設(shè)備的開關(guān)狀態(tài)，當(dāng)房間的用電設(shè)備未關(guān)時(shí)，RA開始詢
問(wèn)主人的去處。 4) RA通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信息詢問(wèn)主人的去處，與此RA在同一網(wǎng)絡(luò)的Agent收到這 條信息后判斷有沒(méi)有收到含有此RA主人ID號(hào)的PA廣播；如果收到PA廣播則應(yīng)答此RA， 沒(méi)有收到PA廣播則不應(yīng)答。 5)判斷有無(wú)應(yīng)答，如無(wú)應(yīng)答則轉(zhuǎn)入下一步；如有應(yīng)答，則轉(zhuǎn)入步驟7); 6)詢問(wèn)MA有關(guān)房間主人的去處；當(dāng)詢問(wèn)EA有關(guān)主人的去處未果時(shí)，RA就轉(zhuǎn)而詢
問(wèn)MA有關(guān)主人的去處，由于整個(gè)大樓內(nèi)各個(gè)房間的room Agent以及走廊和大樓出入口的
Agent通過(guò)以太網(wǎng)向管理Agent發(fā)送自己所在的環(huán)境信息因此MA的數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)存有整個(gè)建筑
內(nèi)的信息其中包括樓內(nèi)的人員信息。 7)判斷主人是否會(huì)很快回來(lái)，如果很快回來(lái)，則房間設(shè)備維持原狀態(tài)；如果主人還在大樓內(nèi)并且不會(huì)很快回來(lái)或是主人已經(jīng)離開大樓，則關(guān)掉燈和空調(diào)等用電設(shè)備。當(dāng)RA 通過(guò)詢問(wèn)EA或是MA知道主人就在本樓層或是本樓層的上下兩層則判定主人很快就會(huì)回 來(lái)，否則認(rèn)定主人不會(huì)很快回來(lái)。
權(quán)利要求
一種基于多Agent的室內(nèi)節(jié)電系統(tǒng)，其特征是，它包括若干個(gè)個(gè)人Agent、若干個(gè)環(huán)境Agent、若干個(gè)房間Agent和至少一個(gè)管理Agent；其中，個(gè)人Agent用來(lái)識(shí)別人員的身份；環(huán)境Agent用來(lái)收集房間里的環(huán)境信息；房間Agent根據(jù)環(huán)境Agent和管理Agent發(fā)來(lái)的信息進(jìn)行綜合判斷來(lái)控制房間的用電設(shè)備；管理Agent把各個(gè)房間Agent發(fā)來(lái)的信息進(jìn)行匯集和處理，對(duì)與房間Agent連接的各設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制；環(huán)境Agent之間以及環(huán)境Agent與房間Agent之間通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，各個(gè)房間Agent通過(guò)以太網(wǎng)和管理Agent進(jìn)行通信。
2. 如權(quán)利要求l所述的基于多Agent的室內(nèi)節(jié)電系統(tǒng)，其特征是，所述個(gè)人Agent為射 頻卡，射頻卡內(nèi)寫有攜帶它的人員身份信息，每個(gè)個(gè)人Agent都有自己獨(dú)立的ID號(hào)碼。
3. 如權(quán)利要求1所述的基于多Agent的室內(nèi)節(jié)電系統(tǒng)，其特征是，所述環(huán)境Agent包括 環(huán)境微控制器，環(huán)境微控制器分別與溫度傳感器、濕度傳感器、熱釋電紅外傳感器、光照度 傳感器、煙霧傳感器、二氧化碳濃度傳感器和射頻收發(fā)器連接，射頻收發(fā)器用于無(wú)線通信。
4. 如權(quán)利要求1所述的基于多Agent的室內(nèi)節(jié)電系統(tǒng)，其特征是，所述房間Agent包括 房間微處理器，它通過(guò)射頻收發(fā)器與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接；通過(guò)以太網(wǎng)接口與以太網(wǎng)連接；房間 微處理器還有多個(gè)模擬量輸出端、開關(guān)量輸出端和數(shù)字量輸出端；并通過(guò)紅外遙控發(fā)射器 控制空調(diào)。
5. 如權(quán)利要求4所述的基于多Agent的室內(nèi)節(jié)電系統(tǒng)，其特征是，所述環(huán)境微控制器為 ATMEGA 64芯片，房間微處理器13為MC9S12NE64和MEGA64芯片，射頻收發(fā)器為UM2455無(wú) 線收發(fā)芯片。
6. —種采用權(quán)利要求l所述的基于多Agent的室內(nèi)節(jié)電系統(tǒng)的節(jié)電方法，其特征是，它 的步驟為1) 此房間的EA通過(guò)紅外傳感器檢測(cè)到人員離開房間，并將此信息上傳給房間Agent ;2) RA綜合EA發(fā)來(lái)的信息，以及PA廣播的消失判斷主人已經(jīng)離開房間；3) RA通過(guò)詢問(wèn)EA得到房間設(shè)備的開關(guān)狀態(tài)，當(dāng)房間的用電設(shè)備未關(guān)時(shí)，RA開始詢問(wèn)主 人的去處；4) RA通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信息詢問(wèn)主人的去處，與此RA在同一網(wǎng)絡(luò)的Agent收到這條信 息后判斷有沒(méi)有收到含有此RA主人ID號(hào)的PA廣播；如果收到PA廣播則應(yīng)答此RA，沒(méi)有 收到PA廣播則不應(yīng)答；5) 判斷有無(wú)應(yīng)答，如無(wú)應(yīng)答則轉(zhuǎn)入下一步；如有應(yīng)答，則轉(zhuǎn)入步驟7);6) 詢問(wèn)MA有關(guān)房間主人的去處；當(dāng)詢問(wèn)EA有關(guān)主人的去處未果時(shí)，RA就轉(zhuǎn)而詢問(wèn)MA 有關(guān)主人的去處，由于整個(gè)大樓內(nèi)各個(gè)房間的room Agent以及走廊和大樓出入口的Agent 通過(guò)以太網(wǎng)向管理Agent發(fā)送自己所在的環(huán)境信息因此MA的數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)存有整個(gè)建筑內(nèi)的 信息其中包括樓內(nèi)的人員信息；7) 判斷主人是否會(huì)很快回來(lái)，如果很快回來(lái)，則房間設(shè)備維持原狀態(tài)；如果主人還在 大樓內(nèi)并且不會(huì)很快回來(lái)或是主人已經(jīng)離開大樓，則關(guān)掉燈和空調(diào)等用電設(shè)備；其中，當(dāng) RA通過(guò)詢問(wèn)EA或是MA知道主人就在本樓層或是本樓層的上下兩層則判定主人很快就會(huì)回來(lái)，否則認(rèn)定主人不會(huì)很快回來(lái)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于多Agent的室內(nèi)節(jié)電系統(tǒng)及其節(jié)電方法。它通過(guò)跟蹤離開房間的主人所在位置決定是否自動(dòng)關(guān)閉相關(guān)用電設(shè)備從而達(dá)到節(jié)電的目的，克服了目前的“人走燈滅”節(jié)能方法中，人員頻繁出入房間導(dǎo)致頻繁開關(guān)燈具等用電設(shè)備的不足。其結(jié)構(gòu)為它包括若干個(gè)個(gè)人Agent、若干個(gè)環(huán)境Agent、若干個(gè)房間Agent和至少一個(gè)管理Agent；其中，個(gè)人Agent用來(lái)識(shí)別人員身份；環(huán)境Agent收集房間里的環(huán)境信息；房間Agent根據(jù)環(huán)境Agent和管理Agent發(fā)來(lái)的信息進(jìn)行綜合判斷來(lái)控制房間的用電設(shè)備；管理Agent對(duì)整個(gè)大樓的信息進(jìn)行匯集和優(yōu)化，可以對(duì)與房間Agent連接的任意設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。環(huán)境Agent之間以及環(huán)境Agent與房間Agent之間通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息的交互，各個(gè)房間Agent通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與管理Agent之間的通信。
文檔編號(hào)G05B19/418GK101763107SQ201010106590
公開日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2010年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月5日
發(fā)明者張桂青, 張琳, 柳海龍, 汪明, 申斌, 閆俏 申請(qǐng)人:山東建筑大學(xué)