本发明专利技术属于智能控制技术领域，公开了一种多智能体系统的自主分簇控制方法和装置，将环境监测模块部署在室内监测区域内，使用环境监测模块对室内环境进行监测记录，并将监测所得的室内环境参数通过智能网关发送至智能家居监控平台；智能家居监控平台获取到环境监测模块发送的室内环境参数，并对室内环境参数进行处理，分析数据判断当前室内环境状态，并根据当前室内环境状态控制智能家居设备的开启和关闭；在用户终端安装智能家居相关APP软件，智能家居监控平台通过通讯模块将当前的室内环境参数和智能家居设备的工作状态发送到用户终端APP软件。本发明专利技术以分簇路由方式将环境数据进行处理和分析，实现了对智能家居的实时监测和远程控制。测和远程控制。测和远程控制。
【技术实现步骤摘要】
一种多智能体系统的自主分簇控制方法和装置
[0001]本专利技术属于智能控制领域，尤其涉及一种多智能体系统的自主分簇控制方法和装置。
技术介绍
[0002]目前：智能家居系统能够为人类提供更加轻松、有序、高效的现代化生活方式，是未来居住模式的必然发展趋势。随着信息技术的发展，无线传感器也得到了相应的发展，无线传感器通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，因而具有灵活、便捷、快速等特点，将无线传感器和智能家居相结合，能够有效的实现智能家居的智能化和网络化。
[0003]分簇机制是无线传感器网络协议中的一个重要问题。分簇机制其实就是将网络中的传感器节点人为地分成两类，一类是簇头节点，一类是簇内节点。其中簇内节点负责感知数据，并将感知到的数据传输给簇头节点。簇头节点则主要是协调簇内各节点工作，负责数据的融合和转发。
[0004]然而现有分簇控制方法没有考虑节点的剩余能量，也没有考虑时延，进而导致某些节点能耗较大，并影响系统的寿命。
[0005]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
[0006](1)现有方法没有综合考虑节点剩余能量、时延，进而导致某些节点能耗较大，并影响系统的寿命。
技术实现思路
[0007]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种多智能体系统的自主分簇控制方法和装置。
[0008]本专利技术是这样实现的，一种多智能体系统的自主分簇控制方法，所述多智能体系统的自主分簇控制方法包括如下步骤：
[0009]S1：将环境监测模块部署在室内监测区域内，使用环境监测模块对室内环境进行监测记录，并将监测所得的室内环境参数通过智能网关发送至智能家居监控平台；
[0010]S2：智能家居监控平台获取到环境监测模块发送的室内环境参数，并对室内环境参数进行处理，分析数据判断当前的室内环境状态，并根据当前的室内环境状态控制智能家居设备的开启和关闭；
[0011]S3：在用户终端安装智能家居相关APP软件，智能家居监控平台通过通讯模块将当前的室内环境参数和智能家居设备的工作状态发送到用户终端APP软件，以便用户查收。
[0012]进一步，所述环境监测模块由部署在室内监测区域内的传感器节点组成，包括温度传感器、二氧化碳传感器、烟雾传感器、PM2.5监测传感器、湿度传感器、甲醛传感器、灰尘传感器。
[0013]进一步，所述环境监测模块采用一种基于权值的分簇路由算法将无线传感器网络
划分为许多簇，在簇形成时，依概率在无线传感器网络中选取部分传感器节点成为候选簇头，从候选簇头内选取主要簇头，具体包括：
[0014](1)对候选簇头竞争半径内的各个候选簇头进行权值计算，设候选簇头CH
i
对应的权值为当候选簇头CH
i
为可自动充电的传感器节点时，则的计算公式为：
[0015][0016]式中，表示候选簇头CH
i
的能量值，表示候选簇头CH
i
的初始能量值，表示候选簇头CH
i
在下一个能量采集周期内获得的能量值，表示候选簇头CHi的节点密度，M
max
表示网络中的最大节点密度；
[0017]当候选簇头CH
i
为普通传感器节点时，则的计算公式为：
[0018][0019]式中，表示候选簇头CH
i
的能量值，表示候选簇头CH
i
的初始能量值；
[0020](2)选取候选簇头竞争半径内权值最大的候选簇头为簇头。
[0021]进一步，所述当簇头选取完成后，对各个簇内的传感器节点数进行限制，设Sj为簇头，则其簇内的传感器节点数目不超过阈值头，则其簇内的传感器节点数目不超过阈值的表达式为：
[0022][0023]式中，dmax和dmin分别表示各个簇头到基站距离的最大值和最小值，表示簇头节点Sj到基站的距离，c表示调节参数，T0表示设置的簇内传感器节点数目的初始值。
[0024]进一步，所述环境监测模块还采用了基于加权优化树的WSN分簇路由算法，具体如下：
[0025](1)根据节点的剩余能量、可用内存、相邻节点的距离、信道质量设定数据传输代价，并以此为基础对树型拓扑结构进行加权优化，并分布式地在簇内创建树型网络拓扑结构，设计出WOTC路由算法；
[0026](2)区域的划分：考虑节点分布的密集程度，动态对监测区域进行划分，依据便是区域中节点的密集度；首先将监测区域分为四个相同的正方形区域来覆盖全部区域，并进行标号；汇聚节点在监测区域的中心位置；
[0027](3)邻居表建立：首先位于监测区域中心的汇聚节点会以可以覆盖整个监测区域的功率向网络中的节点发送测试报文，然后区域中的各个节点根据接受到的报文功率的大小及方向确定自己距离基站的距离及自身所处的区域；
[0028](4)簇内生成树结构的建立：在节点邻居表完成后，便开始生成树的建立；此时各区域中的节点会首先选取簇头，然后计算节点间的数据传输代价。
[0029]进一步，所述建立加权优化的树形拓扑结构，具体包括：
[0030]1)簇头的选取：簇头作为生成树结构的根节点，其选取的机制为靠近汇聚节点且能量高的节点作为树的根节点；簇头节点为距离汇聚节点较近且能量较高的节点，在与汇
聚节点进行数据传输的时候能够减少数据传输过程中消耗的能量，增加网络的生存时间；
[0031]2)生成树的建立：当节点邻居搜素过程完成后，节点会根据上节所定义的计算方法计算节点间的数据传输代价，然后据此构建生成树结构，此树结构分为树干节点、树枝节点跟树叶节点；先生成树干，然后再生成树枝跟树叶节点。
[0032]本专利技术的另一目的在于提供一种应用所述的多智能体系统的自主分簇控制方法的多智能体系统的自主分簇控制装置，所述多智能体系统的自主分簇控制装置包括：
[0033]环境监测模块，与智能网关连接，用于对室内环境进行监测并将监测所得的室内环境参数发送至智能家居监控平台，包括对室内的温度监测、湿度监测、室内二氧化碳监测、烟雾监测、PM2.5含量监测、甲醛含量监测、灰尘含量监测，将上述各传感器节点部署至室内的监测最佳位置，各传感器节点对室内相应参数进行监测，获得的参数形式为电信号形式，通过A/D转换器将其转化为计算机内可以识别存储的数字信号形式，自主分簇控制装置将获得的数字信号格式的室内环境参数进行存储并传输至智能网关；
[0034]智能网关，与环境监测模块、智能家居监控平台连接，类型为工业智能网关F
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G100，用于接收环境监测模块中不同的传感器节点发送的环境参数，智能网关接收到环境监测模块发送的数字信号形式的室内环境参数，对其进行分类打包标注，然后将打包标注好的环境参数发送至智能家居监控平台；
[0035]智能家居监控平台，与智能网关、用户终端连接，用于接收用户终端所发出的指令，用户终端环境对室内环境数据本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多智能体系统的自主分簇控制方法，其特征在于，包括：将环境监测模块部署在室内监测区域内，使用环境监测模块对室内环境进行监测记录，并将监测所得的室内环境参数通过智能网关发送至智能家居监控平台；智能家居监控平台获取到环境监测模块发送的室内环境参数，并对室内环境参数进行处理，分析数据判断当前的室内环境状态，并根据当前的室内环境状态控制智能家居设备的开启和关闭；在用户终端安装智能家居相关APP软件，智能家居监控平台通过通讯模块将当前的室内环境参数和智能家居设备的工作状态发送到用户终端APP软件，以便用户查收。2.如权利要求1所述的多智能体系统的自主分簇控制方法，其特征在于，所述环境监测模块由部署在室内监测区域内的传感器节点组成，包括温度传感器、二氧化碳传感器、烟雾传感器、PM2.5监测传感器、湿度传感器、甲醛传感器、灰尘传感器。3.如权利要求1所述的多智能体系统的自主分簇控制方法，其特征在于，所述环境监测模块采用一种基于权值的分簇路由算法将无线传感器网络划分为许多簇，在簇形成时，依概率在无线传感器网络中选取部分传感器节点成为候选簇头，从候选簇头内选取主要簇头，具体包括：(1)对候选簇头竞争半径内的各个候选簇头进行权值计算，设候选簇头CH
i
对应的权值为当候选簇头CH
i
为可自动充电的传感器节点时，则的计算公式为：式中，表示候选簇头CH
i
的能量值，表示候选簇头CH
i
的初始能量值，表示候选簇头CH
i
在下一个能量采集周期内获得的能量值，表示候选簇头CHi的节点密度，M
max
表示网络中的最大节点密度；当候选簇头CH
i
为普通传感器节点时，则的计算公式为：式中，表示候选簇头CH
i
的能量值，表示候选簇头CH
i
的初始能量值；(2)选取候选簇头竞争半径内权值最大的候选簇头为簇头。4.如权利要求3所述的多智能体系统的自主分簇控制方法，其特征在于，所述当簇头选取完成后，对各个簇内的传感器节点数进行限制，设Sj为簇头，则其簇内的传感器节点数目不超过阈值不超过阈值的表达式为：式中，dmax和dmin分别表示各个簇头到基站距离的最大值和最小值，表示簇头节点Sj到基站的距离，c表示调节参数，T0表示设置的簇内传感器节点数目的初始值。5.如权利要求1所述的多智能体系统的自主分簇控制方法，其特征在于，所述环境监测
模块还采用了基于加权优化树的WSN分簇路由算法，具体如下：(1)根据节点的剩余能量、可用内存、相邻节点的距离、信道质量设定数据传输代价，并以此为基础对树型拓扑结构进行加权优化，并分布式地在簇内创建树型网络拓扑结构，设计出WOTC路由算法；(2)区域的划分：考虑节点分布的密集程度，动态对监测区域进行划分，依据便是区域中节点的密集度；首先将监测区域分为四个相同的正方形区域来覆盖全部区域，并进行标号；...
【专利技术属性】
技术研发人员：任红卫，刘美，
申请(专利权)人：广东石油化工学院，
类型：发明
国别省市：
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