Modeling of a multi-agent subsystem for solving the problem of power management in a Smart Home System

Abstract

В статье описана архитектура системы домашней автоматизации. Система состоит из двух частей: централизованной, представляющей решение линейных задач и являющейся регулярной сервисной частью, и мультиагентной, отмеченной сингулярной сервисной частью. Для описания поведения элементов регулярной сервисной части вводится понятие служб. Данные службы разделены на три вида: службы конечных пользователей, которые непосредственно обеспечивают комфорт для жителей, промежуточные службы, которые управляют накоплением энергии, и вспомогательные службы, которые производят электроэнергию для промежуточных и конечных пользователей. Для решения проблем, связанных с неопределенностью, предлагается трехслойная архитектура мультиагентной подсистемы: локальный слой, реактивный слой и упреждающий слой. Так же обозначены временные и постоянные службы, и соответствующие им агенты подсистемы для описания поведения в реактивных и упреждающих механизмах. Агенты реактивного механизма ведут себя в соответствии с процессом стимул-реакция с возможностью коммуникации. Роль такого агента заключается в контролировании своего уровня удовлетворенности. Если критический уровень удовлетворенности достигнут, агент инициализирует запуск процесса обмена сообщениями. Основной принцип работы упреждающего механизма состоит в том, чтобы разделить проблему на независимые подзадачи. Решение вычисляет прогнозируемый план для каждой подзадачи с использованием алгоритма имитации отжига. This article describes the architecture of a house automation system. The system consists of two parts: a centralized one, which represents the solution of linear problems and is a regular service part, and a multiagent one, marked with a singular service part. The concept of services is introduced to describe the behavior of the elements of the regular service part. These services are divided into three types: end-user services that directly provide comfort for residents, intermediate services that manage energy storage, and auxiliary services that produce electricity for intermediate and end-users. A three-layer architecture of a multiagent subsystem is proposed to solve the problems associated with uncertainty: a local layer, a reactive layer, and a proactive layer. Temporary and permanent services are also designated, and their corresponding subsystem agents are used to describe behavior in reactive and proactive mechanisms. The agents of the reactive gear behave following the stimulus-response process with the possibility of communication. The role of such an agent is to monitor their level of current satisfaction. If the critical level of satisfaction is reached, the agent initializes the start of the messaging process. The basic principle of the proactive mechanism is to divide the problem into independent subtasks. The solution calculates the predicted plan for each subproblem using an annealing simulation algorithm.