基于Agent技术的环境信息监测系统设计与实现

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随着城市环境物联网建设的不断深入,现有环境监测设备价格昂贵、功能单一和智能度不高等缺点逐步暴露出来。为了提高城市环境信息监测的智能化水平和自动化水平,本文研究利用将嵌入式技术与Agent技术相结合,并配合无线传输技术和数据库技术实现环境信息监测系统,为环境物联网提供底层数据支撑。系统使用天嵌科技提供的嵌入式系统作为硬件平台,由Fedoral0操作系统实现资源管理。在硬件层次上,系统由环境信息采集模块、智能控制模块、网络通信模块组成。环境信息采集模块包括多种环境信息传感器,主要是声音传感器和温度传感器;智能控制模块是由ARM9架构的S3C2440A为核心的天嵌开发板实现;网络通信模块引入了Wifi无线网络技术来实现短距离数据传输。在硬件平台上,本文给出了软件系统架构,并利用形式化方法对软件系统进行建模,在此模型基础上编写相关驱动软件、应用软件和Webservice中间件,其中,驱动软件包括环境信息传感器驱动和电源控制驱动,环境信息传感器驱动用来驱动传感器工作,电源控制驱动用来监控系统电源容量、改变系统状态以达到降低系统功耗的目的;应用软件主要包括环境信息传感器应用软件、数据库操作软件、策略解析软件、策略下载软件等,论文使用标准XML描述Agent行为策略并给出了解析算法;Webservice中间件是采用gsoap实现的,以数字和图形化的形式展示环境信息。Petri网作为一种形式化方法,建立在严格数学基础上,又具有图形化表示方法,其在对Agent并行行为的描述比其他形式化方法更有优势。本文利用Petri网建立环境信息监测系统模型,将系统分为5个Petri子网,分别为用户接口Agent子网、功耗管理Agent子网、智能控制Agent子网、信息采集Agent子网、数据管理Agent子网,并给出这五个子网的Agent的行为特征定义。Agent行为特征包括活动目标、触发条件、内部动作、活动4个属性,论文通过对上述4个属性的描述,准确表示了系统Agent的行为。Agent行为策略由触发条件和动作序列构成,其中动作序列是Agent内部动作的有序集合,通过离散数学中的合式公式表示。在此所建模型的基础上,论文提出了对等Agent的概念,描述了对等Agent的逻辑结构以及对等Agent能力表(PCT),定义PCT的基本操作,最后给出了PCT在环境信息监测Agent系统的应用实例。本文最终在经过硬件架构、设备选型、软件架构、功能模块、嵌入式操作系统、数据库等设计的基础上构建了实际的基于Agent技术的环境信息监测模型,并通过大量实验对系统的实用性进行了验证,实验证明本系统作为一安装方便、可智能定制的环境监测终端,为城市环境监测提供了有力的底层支撑。
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