Інформаційна мультиагентна система керування житловими будинками

Abstract

Концепція «розумного будинку» цікава і перспективна. На даний момент велика кількість компаній, в тому числі в Україні, пропонують послуги зі створення таких будинків. Сама технологія реалізується дешево і просто (безпровідно або з використанням існуючих силових кабелів), а ось керування розумними будинками є досить складним. На сьогоднішній день багато компаній працюють над тим як ефективніше реалізувати керування такими будинками. В магістерський роботі було розглянуто новий підхід до керування житловими будинками, а саме використання мультиагентних систем. У розумному будинку вся електроніка і побутова техніка – від кліматичних систем до телевізорів – управляється мультиагентною системою. «Розумний будинок» включає світло і музику, коли гості і близькі входять в будинок і переміщуються по численних кімнатах. При цьому світловий та музичний супровід у міру пересування відвідувача по «розумним» апартаментам змінюється відповідно до побажань господаря, які збережені в налаштуваннях. Людині не потрібно задавати температурний режим в приміщеннях або налаштовувати освітлення – встановлена «інтелектуальна» система розпізнає, яка температура і освітлення необхідні в даний момент для повного комфорту. Отже можна зробити висновок, що в результаті виконання магістерської роботи було досягнуто основну мету. Було розроблено мультиагентну систему яка ефективно виконує поставлені для неї завдання. Переваги мультиагентної системи керування житловими будинками – це гнучкість, що дає можливість додавати нові підсистеми у будинку і легко модифікувати існуючі без переписування великої частини програми, а також такі системи здатні самовідновлюватись. У зв’язку з інтенсивним розвитком комп’ютерних технологій все більше організацій інтенсивно використовують інформаційні системи (ІС) для автоматизації як простих дій так і складних процесів виробництва. Проте більшість сучасних ІС ґрунтується на жорстко запрограмованих алгоритмах. Така строга визначеність системи не дає можливості вирішувати завдання в яких часто виникають непередбачувані ситуації, а в деяких випадках навіть може призвести до різного роду аварійних ситуацій. Саме тому на сьогоднішній день стрімко розвиваються системи які побудовані за принципами агентно-орієнтованої методології. Агентно-орієнтований підхід – різновид представлення програм, або парадигма програмування, в якій основними концепціями є поняття агента і його поведінки, які залежать від середовища, в якому він знаходиться. Метою роботи є розроблення мультиагентної системи для керування житловими будинками, прогнозування та усунення різного роду аварій. Також система має забезпечувати найкомфортніші умови для проживання, вивчаючи мешканців та налаштовуючи для них будинок. Об’єктом дослідження є процеси прийняття рішень у функціонуванні житлового будинку, використовуючи агентів які взаємодіють між собою. Ключовим моментом є дослідження взаємодії у мультиагентній системі, координація дій для досягнення цілей та розв’язання задач у ситуації кооперації або суперництва. У ситуації кооперації агенти намагаються об’єднати свої зусилля, щоб досягти групою результатів, яких вони не могли б досягти поодинці. У ситуації суперництва агенти намагаються досягти найкращих індивідуальних або групових результатів. Предметом дослідження є системи управління будинком, яка має забезпечити керування комплексом всіх інженерних систем будинку. Сучасна система інтелектуального будинку охоплює такі підсистеми: освітлення, клімат-контролю, захисту, підсистема запобігання технічним аваріям та ін. Залежно від потреб споживачів та особливостей оточуючого середовища можливі різні варіанти реалізації зазначених вище підсистем. Така система містить різні технічні засоби для збирання, опрацювання та впливу на оточуюче середовище (комп’ютери, мікроконтролери, давачі, камери тощо). Забезпечення саме інтелектуальних рис створюється за допомогою відповідного програмного забезпечення. З кожним роком рівень інтелектуалізації таких систем постійно зростає. Тому застосування мультиагентної системи для реалізації інтелектуального будинку є актуальним та своєчасним завданням. Практичне значення даної магістерської кваліфікаційної роботи полягає у новому підході до реалізації систем керування житловими будинками, а саме використання мультиагентних технологій, що дає можливість зробити декомпозицію системи завдяки чому вона стає більш гнучкою і розширюваною.The concept of "smart house" is interesting and promising. At the moment, a large number of companies, including in Ukraine, offer services for the creation of such houses. The technology itself is implemented cheaply and simply (wireless or using existing power cables), but managing smart homes is quite complicated. Today, many companies are working on how to more effectively manage such buildings. The master's thesis considered a new approach to the management of residential buildings, namely the use of multi-agent systems. In a smart home, all electronics and household appliances – from climate systems to televisions – are controlled by a multi-agent system. The "smart house" includes lights and music as guests and loved ones enter the house and move through the many rooms. At the same time, as the visitor moves through the "smart" apartments, the light and music accompaniment changes according to the owner's wishes, which are saved in the settings. A person does not need to set the temperature regime in the premises or adjust the lighting - the installed "intelligent" system recognizes what temperature and lighting are necessary at the moment for complete comfort. Therefore, it can be concluded that the main goal was achieved as a result of the master's work. A multi-agent system was developed that effectively performs the tasks assigned to it. The advantages of a multi-agent residential building management system are flexibility, which makes it possible to add new subsystems in the building and easily modify existing ones without rewriting a large part of the program, and such systems are also capable of self-healing. In connection with the intensive development of computer technologies, more and more organizations intensively use information systems (IS) to automate both simple actions and complex production processes. However, most modern IS is based on hard-coded algorithms. Such a strict definition of the system does not make it possible to solve tasks in which unpredictable situations often arise, and in some cases it can even lead to various emergency situations. That is why systems built on the principles of agent-oriented methodology are rapidly developing today. An agent-oriented approach is a type of program representation, or a programming paradigm, in which the main concepts are the notion of an agent and its behavior, which depend on the environment in which it is located. The purpose of the work is to develop a multi-agent system for managing residential buildings, predicting and eliminating various types of accidents. Also, the system should provide the most comfortable conditions for living, studying the residents and setting up the house for them. The object of the research is decision-making processes in the functioning of a residential building, using agents that interact with each other. The key point is the study of interaction in a multi-agent system, coordination of actions to achieve goals and solving problems in a situation of cooperation or rivalry. In a cooperative situation, agents try to combine their efforts to achieve as a group results that they could not achieve individually. In a competitive situation, agents try to achieve the best individual or group results. The subject of the study is the building management system, which should ensure the management of the complex of all engineering systems of the building. The modern system of an intelligent building includes the following subsystems: lighting, climate control, protection, the subsystem for preventing technical accidents, etc. Depending on the needs of consumers and the characteristics of the surrounding environment, various options for the implementation of the above subsystems are possible. Such a system contains various technical means for collecting, processing and influencing the environment (computers, microcontrollers, sensors, cameras, etc.). The provision of intelligent features is created with the help of appropriate software. Every year, the level of intellectualization of such systems is constantly increasing. Therefore, the application of a multi-agent system for the implementation of an intelligent building is an urgent and timely task. The practical significance of this master's thesis consists in a new approach to the implementation of residential building management systems, namely the use of multi-agent technologies, which makes it possible to decompose the system, thanks to which it becomes more flexible and expandable.