污水處理智能化系統(tǒng)的Multi-Agent通信技術與實現
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1 基于Multi-Agent的污水處理分布式智能化系統(tǒng)
基于Multi-Agent的污水處理智能化系統(tǒng)模型結構如圖1所示。系統(tǒng)中每個Agent根據環(huán)境信息完成各自承擔的工作，多個Agent分工協(xié)作，形成一個有組織、有秩序的群體，共同完成特定的任務。
執(zhí)行Agent位于現場層，實現參數采集及現場控制的功能；沖突消解Agent是該智能化系統(tǒng)的核心，其功能是通過對任務規(guī)劃信息、故障信息、系統(tǒng)狀態(tài)信息以及其他Ａgent的協(xié)作請求信息等的融合，對 Agent行為所產生的沖突進行消解；數據服務Agent的功能是為其他Agent提供統(tǒng)一、靈活的訪問實時數據庫的接口；軟測量Agent的功能是通過易測變量與難測變量之間的數學關系，實現難測變量的測量；故障診斷Agent是一個專家系統(tǒng)，可對污泥膨脹、污泥解絮、曝氣池泡沫等故障現象進行診斷，并提出解決對策。
Agent間相互交換信息、進行協(xié)調或合作、解決超出單個Agent能力或知識的問題，并真正具有社會性的關鍵是Agent間可以通信。因此， Agent通信是Multi-Agent系統(tǒng)研究的重要問題之一。
2 MAS的通信語言
Agent通信語言(Agent Communication Language，ACL)提供了Agent之間交換信息和知識的工具，使Agent之間相互作用達到求解問題的目的。ACL使Agent通信建立在知識級別（Knowledge Level）上，從而使Agent間的通信效率大大高于傳統(tǒng)的分布式計算中的通信。
目前主要有兩種ACL，一種是1993年美國ARPA的KSE 研究小組提出的KQML(Knowledge Query and Manipulation Language)；另一種是1997年歐洲的FIPA(Foundation for Intelligent Physical Agents)協(xié)會制定的開放性標準FIPA-ACL。FIPA標準由一系列規(guī)范組成，用于規(guī)范一個應用程序內部Agent之間和不同應用程序Agent之間的互操作，并對多Agent應用程序互操作中相應的功能模塊進行標準化。由于FIPA-ACL在構建新的原語方面具有很強的能力,并且采用SL(Semantic Language)作為它的內容語言來描述Agent的狀態(tài)，所以，FIPA-ACL有逐漸代替KQML的趨勢。
2.1 FIPA-ACL的系統(tǒng)組成
FIPA標準由一系列規(guī)范組成，每個規(guī)范對多Agent應用程序互操作中相應的功能模塊進行標準化。FIPA-ACL規(guī)范集合在整個FIPA規(guī)范中的位置及其內部的功能規(guī)范組成結構如圖2所示。
由圖2可見，FIPA-ACL規(guī)范集合是整個FIPA標準中極其重要的組成部分，它與Agent管理規(guī)范集合、Agent消息傳輸規(guī)范集合構成了FIPA標準的主體部分。Interaction Protocols規(guī)范集合定義了FIPA-ACL可采用的互操作協(xié)議(如請求互操作協(xié)議)；Communicative Acts規(guī)范集合則將Agent在使用FIPA-ACL進行通信過程中的各種語言行為單元（如：request、agree、refuse等）規(guī)范為一個CAL(Communicative Acts Library)庫規(guī)范；Content Languages規(guī)范集合定義了應用在FIPA-ACL消息的內容上不同的表示方式（如：SL），它們可提供不同標準的編碼形式。
2.2 FIPA-ACL通信機制
Agent之間的通信是通過構造、封裝、傳輸ACL消息進行的，ACL消息的主要結構如表1所示。
Agent A為了和Agent B進行通信，首先應該構建ACL消息。如果B提供的服務應采用請求互操作協(xié)議，則ACL的Protocol參數就設為fipa-request。A是此次互操作對話的發(fā)起者，它與B的第一次通信應視為請求互操作協(xié)議的第一個請求動作，這在CAL庫規(guī)范中描述為request行為，所以ACL的performative參數應為request。封裝好整個ACL消息后，Agent A選用適當的編碼方式將其編碼，形成有效載荷（Payload），然后再添加信封，信封中包含A和B進行通信所使用協(xié)議對應的協(xié)議地址。最后，A采用此傳輸協(xié)議將信息傳送給Agent B。Agent B收到A發(fā)送的消息并根據消息具體的內容加以判斷后，按照請求互操作協(xié)議所規(guī)定的操作流程對A進行回答。
3 系統(tǒng)的通信技術與實現
基于FIPA-ACL的污水處理Multi-Agent智能化系統(tǒng)是在開源Java項目JADE(Java Agent Development Framework)提供的多Agent平臺上實現的。JADE完全符合FIPA標準，為多Agent系統(tǒng)的開發(fā)者提供了一個功能強大的開發(fā)框架，使開發(fā)者無需親自從頭實現FIPA的具體規(guī)范就能開發(fā)出符合FIPA標準的多Agent系統(tǒng)。
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