污水處理智能化系統(tǒng)的Multi-Agent通信技術(shù)與實(shí)現(xiàn)
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3.1 通信方式的確定
MAS通信主要有四種連接方式：黑板模式、聯(lián)邦方式、廣播方式、點(diǎn)到點(diǎn)方式。通信傳遞方式有消息傳遞、方案?jìng)鬟f兩種。本系統(tǒng)Agent之間通信前都通過(guò)Agent管理平臺(tái)提供的服務(wù)查詢(xún)機(jī)制來(lái)定位欲通信的Agent，然后兩個(gè)Agent進(jìn)行直接通信；而Agent之間傳輸?shù)男畔⑹腔ゲ僮髅?、參?shù)和操作結(jié)果，沒(méi)有設(shè)計(jì)到方案?jìng)鬟f。所以本系統(tǒng)采用的是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的消息傳遞通信方式。
3.2 通信策略
本系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)服務(wù)Agent、沖突消解Agent、故障診斷Agent分別為整個(gè)系統(tǒng)中的其他Agent提供數(shù)據(jù)查詢(xún)和寫(xiě)入服務(wù)、沖突識(shí)別和消解服務(wù)、故障診斷服務(wù)，請(qǐng)求每種服務(wù)的Agent必須要先定位到服務(wù)提供者，這就要求一種服務(wù)注冊(cè)和定位機(jī)制。FIPA標(biāo)準(zhǔn)中定義了在Agent系統(tǒng)中必須存在的DF(Directory Facilitator)Agent。上述三個(gè)服務(wù)提供者啟動(dòng)時(shí)就會(huì)在DF中注冊(cè)自己提供的服務(wù)，如：某個(gè)執(zhí)行Agent需要沖突消解服務(wù)時(shí)，它會(huì)通過(guò)查詢(xún)DF來(lái)得到?jīng)_突消解Agent的通信地址和服務(wù)使用的互操作協(xié)議等信息，然后根據(jù)互操作協(xié)議規(guī)定的對(duì)話方式與協(xié)調(diào)Agent通信。
JADE提供了默認(rèn)的DF Agent，服務(wù)提供者（如數(shù)據(jù)服務(wù)Agent）欲注冊(cè)自己的服務(wù)，其主要代碼如下：
Service Description sd=new Service Description( )；
//創(chuàng)建服務(wù)描述對(duì)象，描述服務(wù)屬性
DF Agent Description DFad=new DF Agent Description( )；
//創(chuàng)建自身描述對(duì)象，描述自身信息
Codec language=new SLCodec( )；//采用SL內(nèi)容語(yǔ)言規(guī)范
Ontology ontology=Basic Ontology.getInstance( )；
//采用基本本體語(yǔ)言構(gòu)建服務(wù)描述對(duì)象
sd.setName(getLocalName( ))；
sd.setType(″SwageDisposeDataService″)；//為服務(wù)命名，其他Agent查詢(xún)服務(wù)時(shí)就用此名字
sd.addProtocols(InteractionProtocol.FIPA_REQUEST)；
//服務(wù)所采用的互操作協(xié)議
sd.addLanguages(language.getName( ))；
sd.addOntologies(ontology.getName( ))；
//構(gòu)建自身描述對(duì)象
DFad.addProtocols(InteractionProtocol.FIPA_REQUEST)；
DFad.addLanguages(language.getName( ))；
DFad.addOntologies(ontology.getName( ))；
DFad.setName(getAID( ))；
//使自身具有構(gòu)建的服務(wù)描述對(duì)象
DFad.addServices(sd)；
try{
DFService.register(this，DFad)；//在平臺(tái)提供的默認(rèn)DF中注冊(cè)自己的服務(wù)
}catch(FIPAException e){
//處理異常
}
當(dāng)沖突消解Agent需要此服務(wù)時(shí)，可通過(guò)下面的代碼來(lái)搜索DF，并定位到此服務(wù)的提供者，即數(shù)據(jù)服務(wù)Agent[6]。
…… //部分變量申明與上段代碼相同
DFAgentDescription dfd[ ]；//用于存儲(chǔ)提供此服務(wù)的
//Agent描述信息（服務(wù)提供者可能不止一個(gè)）
//構(gòu)建服務(wù)描述對(duì)象
sd.setType(″SwageDisposeDataService″)；
sd.addLanguages(language.getName( ))；
sd.addOntologies(ontology.getName( ))；
sd.addProtocols(InteractionProtocol.FIPA_REQUEST)；
DFad.addServices(sd)；
try{
dfd=DFService.search(this，DFad)；//在默認(rèn)DF中搜索服務(wù)提供者
…… //與服務(wù)提供者通信
}catch (FIPAException e){
//處理異常
}
3.3 通信協(xié)議
本系統(tǒng)Agent之間通信都采用請(qǐng)求互操作協(xié)議，即ACL消息的protocol參數(shù)均為fipa-request，用UML表示的該協(xié)議流程如圖3所示。本文引用地址：http://www.butianyuan.cn/article/157574.htm
Agent提供服務(wù)所需的參數(shù)和操作結(jié)果都包含在ACL消息的content參數(shù)中。
3.4 通信內(nèi)容
在本系統(tǒng)中，Agent之間的通信內(nèi)容是封裝在自定義的CSO(Communication Seriable Object)類(lèi)中，通過(guò)JADE提供的串行化接口，可將CSO對(duì)象作為ACL消息的content參數(shù)在任意Agent之間傳遞，能達(dá)到很好的可擴(kuò)展效果。CSO的類(lèi)結(jié)構(gòu)如下：
public class CSO implements Serializable {
private String[ ] arg；//服務(wù)參數(shù)
private float[ ] value；//服務(wù)結(jié)果
private String comment；//注釋
……
}
系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)服務(wù)Agent提供數(shù)據(jù)查詢(xún)和數(shù)據(jù)寫(xiě)入服務(wù)，它根據(jù)服務(wù)使用者在CSO.arg[ ]中傳送的參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)操作，并將查詢(xún)結(jié)果存儲(chǔ)在CSO.value[ ]中返回給請(qǐng)求者。沖突消解Agent接收?qǐng)?zhí)行Agent的沖突識(shí)別請(qǐng)求(此請(qǐng)求不帶參數(shù))，并根據(jù)沖突識(shí)別算法的需要請(qǐng)求數(shù)據(jù)服務(wù)Agent的數(shù)據(jù)查詢(xún)服務(wù)或故障診斷Agent的故障診斷服務(wù)，將消解結(jié)果命令或無(wú)沖突命令存放于CSO.arg[0]中，再向執(zhí)行Agent傳送。故障診斷Agent向沖突消解Agent提供故障診斷服務(wù)時(shí)也需要從CSO.arg[ ]中獲取參數(shù)，并將診斷結(jié)果存放于CSO.value[ ]中，以表明請(qǐng)求診斷的故障是否出現(xiàn)。
本文基于FIPA-ACL提出了污水處理Multi-Agent智能化系統(tǒng)的通信技術(shù)，確定了其通信方式、通信策略與通信協(xié)議，并給出了JADE 3.1軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)上的實(shí)現(xiàn)方法。
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