摘 要

物联网技术和传感器网络的迅猛发展为多智能体系统决策技术的应用提供了基础，是信息技术发展的重大突破，广泛应用于国民生活的各行各业中。而多智能体属于分布式人工智能的一个重要分支，可以将抽象并且复杂的事件分解成易于管理和实现的小任务，各个任务直接可以根据通讯协议进行通信，进行协同合作，消除彼此之间的冲突和矛盾。多智能体决策系统是通过获取准确的实际状况，做出对各个智能体分派具体任务的决策，使彼此之间紧密合作，完成复杂的任务目标。

但基于物联网的多智体系统决策由于存在与传感网络技术之间信息通讯语言的问题，往往不能实时了解各种影响因素的情况，导致无法快速准确的做出决策。针对这种情况，本文以火灾事故处理为应用对象进行基于物联网的多智能体系统决策技术研究。如何建立有效的物联网信息查询机制、为基于物联网的多智能体决策系统提供必要的决策信息支持，成为研究的关键问题。为实现基于物联网信息的多智能决策系统，需要对物联网进行语义建模，构建一个以语义Web技术为核心的物联网语义描述覆盖网；再根据物联网语义覆盖层所提供的关于物联网的语义知识，对复杂多智能体任务进行有效的分解，使分解得到的各个子任务在执行过程中可以实时准确的查取对应传感器的数据，获得对该决策的信息技术支持。实现对火灾事故快速精准地救援和灭火，将事故损失降为最低的目的。

关键词：多智能体决策系统；物联网；传感器网络；任务分解；语义查询

ABSTRACT

The Internet of Things (IoT) technology and the rapid development of sensor network provide the basis of the application of multi-agent strategy system，which is a great breakthrough in the development of information technology and widely used in many industries. The multi-agent is an important branch of distributed artificial intelligence, and the abstract and complex event can be decomposed into manageable small task.The tasks can be directly communicated according to the communication protocol to eliminate the conflict and contradiction between each other. Multi-agent decision system can make decisions for each agent by obtaining accurate actual situation data, which make each other closely and can complete the complex task goals.

The multi-agent strategy system based on IoT existed the query language problem with the sensor network and it difficult to obtain the data of sensors in real-time, which delayed the response to critical situation. In this case, this paper studied the multi--agent strategy system based on IoT to deal with the fire accident treatment. How to establish an effective mechanism to query the information of IoT to provide the necessary information support for multi--agent strategy system, which becomes the key issue in this study. It needs to establish the semantic model of IoT and build a semantic Web technology as the core of the IoT semantic description network. According to the semantic knowledge provided by IoT, the complicated multi-agent task can be effective decomposed. Each task in the process of execution can be accurate obtained the corresponding sensor data in real-time, which is supported for the strategy. It can minimize the loss of accidents and rescue and extinguishing of fire accident quickly.

KEYWORDS：Multi--agent strategy system; Internet of Things; Sensor network; Task decomposition Semantic query

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景与意义 1

1.2 多智能体决策技术的研究现状 1

1.2.1 物联网技术 3

1.2.2 多智能体系统决策技术的主要应用领域 5

1.3 研究内容 7

第2章 基于物联网的多智能体决策系统 9

2.1 物联网技术的语义建模 9

2.1.1 OWL-S本体建模 9

2.1.2 物联网语义覆盖网络 10

2.2 用Protege编辑OWL-S 12

2.3 多智能体决策系统 14

2.3.1 TOP模型 15

2.3.2 基于TOP的分解方法 16

2.4 基于TOP和本体的物联网抽象查询分解 18

2.5 本章小结 20

第3章 火灾事故处理系统总体方案设计 21

3.1 系统设计要求 21

3.1.1火灾报警功能 21

3.1.2故障诊断功能 22

3.1.3消防相关数据记录及分析 22

3.1.4消防辅助救援功能 22

3.2 决策系统应用框架 23

3.3 系统结构 23

3.4 火灾探测方案选择 25

3.5 火灾事故处理多智能体决策系统 26

3.6 火灾事故任务分解与查询分解 28

3.7本章小结 30

第4章 环境影响及经济性分析 31

4.1 环境影响分析 31

4.2 经济性分析 31

第5章 总结与展望 33

参考文献 34

致谢 36

第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

多智能体系统是由多个智能体所构成的有机整体^[1,2]，其具有决策能力，可以快速优化准确地完成抽象复杂的任务。同时多智能体系统中的每一个个体也都具有一定的独立性，在任务分解后，其在具体执行任务的过程中，可以根据环境信息进行执行决策，产生其所对应的执行动作。所以多智能体系统在执行任务时，是各个个体之间协同合作的结果。多智能体系统在进行决策分解任务以及各个个体在执行任务时都需要获取所处环境信息，进而做出正确的决断，并且整体与个体以及各个个体之间也要保持良好的通讯，清楚了解各个个体之间的相互联系才能做出最优执行动作。因此如何准确的获取环境信息进而做出最优决策是进行多智能体系统决策技术研究的关键问题。

随着科学技术的迅猛发展，物联网技术和无线传感器网络技术也获得了长足发展，由最初的单传感器发展到如今复合传感器检测技术，由有限发展到无线通讯，由大型专一发展到小型集成智能化。通过传感器可以感知外界环境的真实信息，而通过物联网可以对这些信息进行查询进而获取这些环境信息，它们可以作为多智能体系统的眼睛来获取环境信息，所以本研究课题为基于物联网的多智能体系统决策技术研究。本文以火灾事故处理为应用方案进行调研和分析。首先，首先，对物联网的语义进行建模，构建了基于语义网技术的物联网网络语义描述；再根据由物联网语义覆盖层所提供的关于物联网的语义知识，将复杂抽象的火灾事故处理任务进行分解，使分解得到的各个子任务在执行过程中都可以实时准确的查取对应传感器的数据，获得对该决策的信息技术支持。最终实现对火灾事故快速精准地救援和灭火，将事故损失降为最低的目的。本研究课题对基于物联网的多智能体系统决策技术的发展以及火灾事故的优化处理具有重要意义。

1.2 多智能体决策技术的研究现状

多智能体决策技术属于人工智能的范畴，是通过协调处理各个个体之间的任务、通信、管理及控制来实现系统功能。多智能体系统拥有完备的组织、学习以及推理能力，在执行复杂抽象的具体任务时，具有较高的可靠性以及优化求解问题的功能。同时多智能体系统是基于人工智能技术、计算机技术、物联网技术、传感器技术以及通讯技术发展起来，是信息技术发展的重大突破^[3]。