智能空間下資源調(diào)度策略及服務(wù)選取方法的設(shè)計(jì).pdf

1、隨著智能空間異構(gòu)性、動(dòng)態(tài)性和復(fù)雜程度的提高，智能空間下的資源管理成為制約其服務(wù)效率的主要因素。如何有效地分配、利用這些資源以及如何解決資源使用過(guò)程中產(chǎn)生的資源沖突成為智能空間中亟待解決的問(wèn)題，因此對(duì)智能空間資源管理的研究具有重要的理論意義和實(shí)際價(jià)值。本文在對(duì)智能空間不同資源進(jìn)行詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同資源的特點(diǎn)搭建了相應(yīng)的資源管理系統(tǒng);其次對(duì)智能空間中的資源沖突問(wèn)題進(jìn)行了深入研究，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的資源調(diào)度策略;最后，對(duì)智能空間與云平臺(tái)結(jié)

2、合框架進(jìn)行了探討，研究了智能空間與云平臺(tái)結(jié)合過(guò)程中的服務(wù)選取問(wèn)題并進(jìn)行了算法設(shè)計(jì)。本文的工作主要分為以下幾部分:
　　(1)設(shè)計(jì)智能空間資源管理系統(tǒng)框架，根據(jù)智能空間中不同資源的特點(diǎn)，將智能空間中的資源分為實(shí)體資源和虛擬資源兩大類(lèi)。其中實(shí)體資源又被分為電器設(shè)備資源和機(jī)器人資源。針對(duì)實(shí)體資源中的設(shè)備資源，利用RM04模塊和STM32單片機(jī)構(gòu)建智能空間WIFI控制網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備資源的遠(yuǎn)程管理和控制。針對(duì)實(shí)體資源中的機(jī)器人資源，利用UP

3、nP(Universal Plug and Play)技術(shù)建立ROS(Robot Operating System)機(jī)器人中間件，實(shí)現(xiàn)智能空間與ROS機(jī)器人之間的松耦合以及零配置，提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性與兼容性。針對(duì)智能空間中的虛擬資源，基于UPnP和WCF(Windows Communication Foundation)技術(shù)設(shè)計(jì)了一種面向服務(wù)的智能空間資源管理系統(tǒng)，并通過(guò)該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了虛擬資源的整合和管理。最后設(shè)計(jì)了統(tǒng)一的Web人機(jī)交互接

4、口，方便用戶(hù)實(shí)時(shí)管理和監(jiān)控整個(gè)智能空間中的資源。
　　(2)研究智能空間中的資源沖突問(wèn)題并設(shè)計(jì)相應(yīng)的資源調(diào)度策略。針對(duì)實(shí)體資源沖突問(wèn)題，提出了一種基于模糊意見(jiàn)集中排序的設(shè)備動(dòng)態(tài)匹配的調(diào)度方法。該策略在保證重要任務(wù)優(yōu)先執(zhí)行的前提下，同時(shí)對(duì)智能空間中的空閑資源實(shí)現(xiàn)了合理的利用。針對(duì)分布式環(huán)境下ROS服務(wù)機(jī)器人的節(jié)點(diǎn)管理問(wèn)題，設(shè)計(jì)了ROS機(jī)器人服務(wù)節(jié)點(diǎn)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了在分布式環(huán)境下ROS節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)啟動(dòng)、關(guān)閉和ROS機(jī)器人設(shè)備的查詢(xún)功能。

5、該系統(tǒng)通過(guò)對(duì)ROS服務(wù)的有效管理減小了機(jī)器人的計(jì)算負(fù)擔(dān)。針對(duì)虛擬資源調(diào)度問(wèn)題，提出了一種基于貪婪算法和遺傳算法的虛擬資源調(diào)度策略。該資源調(diào)度策略主要分為兩種情況:當(dāng)智能空間的虛擬資源不足時(shí)，對(duì)虛擬資源的調(diào)度策略主要解決虛擬資源的沖突問(wèn)題。將虛擬資源沖突問(wèn)題抽象成0-1多背包問(wèn)題，并使用遺傳算法對(duì)該問(wèn)題建模求解;當(dāng)智能空間的虛擬資源比較充足時(shí)，采用貪婪算法求解虛擬資源分配問(wèn)題同時(shí)兼顧虛擬資源的負(fù)載均衡。仿真結(jié)果表明該策略可有效提高智能空間