智能建筑室內環(huán)境分布式可計算wsn任務調度研究

1、1ResearchondistributedcomputingWSNtaskschedulinginintelligentbuildingindoenvironmentAbstract：Faddressingthetask’scomplexitycompletingthelargescalecomputioninintelligentenvironmentbuildingastructuremodelofWSNbasedondistri

2、butedCPSconceptionisfmed.Ataskallocationstrategybasedonthecomputabilitycomplexityadynamicschedulingalgithmbasedonthetaskschedulingstrategyaredesigned.FirstaccdingtoMultibTuringmachinetaskisdecomposedthedirectedacyclicgra

3、phbynamelyanumberofsubtaskstheningaappropriatecomputingnodescalculate.Secondthetasksineachcomputingnodearearrangedthroughschedulingpriitytaskschedulingsequencetablesarefmedtasksareprocessedinsequence.Theexperimentalresul

4、tsshowthatthisstrategyreducesthecommunicationcostsamongtasksofdistributedrunningtimewaitingtimesmeanwhileimprovingthesuccessrateofthetaskSchedulerisimprovedthefinaloptimizedefficiencyofthesystemfinallyoperationalefficien

5、cyofthesystemisoptimized.Keywds:WSNTuringmachinesThedirectedacyclicgraphTaskschedulingIntelligentbuilding智能建筑室內環(huán)境分布式可計算智能建筑室內環(huán)境分布式可計算WSNWSN任務調度研究任務調度研究摘要：摘要：針對智能建筑室內環(huán)境下任務的復雜性及大規(guī)模計算問題，本文構建了基于分布式CPS思想的無線傳感器網絡（WSN）模型，并分別設計了

6、基于可計算復雜性的任務分配策略和基于動態(tài)調度算法的任務調度策略。通過先將任務分配成若干個子任務，采用多帶圖靈機輸入任務，由合適的計算節(jié)點進行計算，形成有向無環(huán)圖，再按調度優(yōu)先級排列任務，形成任務調度序列表，依序處理任務，從而達到了將任務分配、調度和執(zhí)行相結合的目的。實驗結果表明該策略可有效減少智能建筑室內環(huán)境分布式可計算WSN分布運行時任務之間的通訊開銷和等待時間，同時提高了任務調度的成功率，最終優(yōu)化系統的運行效率。關鍵詞：關鍵詞：WS

7、N；圖靈機；有向無環(huán)圖；任務調度；智能建筑隨著信息技術的飛速發(fā)展和人們對智能建筑室內環(huán)境綜合需求的不斷提升，智能建筑室內環(huán)境中環(huán)境舒適度監(jiān)測、火災信號檢測和能耗檢測與節(jié)能等多任務調度及大規(guī)模計算問題已成為制約智能建筑發(fā)展的瓶頸，基于信息物理融合系統（CyberPhysicalSystem，CPS）[12]分布式可計算WSN的出現，為人們解決這一問題3提供各種資源環(huán)境接口。本文所設計的WSN系統結構圖如圖1所示。傳感器網絡感知建筑的物理環(huán)

8、境數據信息以及用戶終端的任務請求命令均發(fā)送到信息中心，再由WSN網路進行數據分析以及任務的處理，通過執(zhí)行器網絡控制建筑物理環(huán)境。其中本文的任務調度設計主要由傳感器計算節(jié)點來完成。傳感器普通節(jié)點用戶終端感知環(huán)境屬性控制環(huán)境屬性建筑物理環(huán)境信息中心控制命令警告信息執(zhí)行器節(jié)點控制中心分布式技術請求任務…傳感器計算節(jié)點圖1建筑智能環(huán)境分布式可計算WSN系統結構圖2WSN網絡網絡分布式的分布式的任務調度任務調度架構設計架構設計針對WSN系統結構圖

9、中的傳感器計算節(jié)點部分，本文主要采用分布式的任務調度策略，任務調度結構圖如圖2所示。任務調度主要分為兩個部分：任務分配和資源調度。一個任務會根據不同的數據約束關系和可計算復雜性等要求分解成若干個子任務，任務分配的目的是解決任務的分解問題以及將分解后的若干子任務分配到合適的計算節(jié)點上的過程，選擇任務或子任務在哪些計算節(jié)點上執(zhí)行，任務調度則涉及到在某一個計算節(jié)點上，任務將按怎樣的順序被合理的調度執(zhí)行的過程。任務分配決策必須在任務調度執(zhí)行之前

10、作出決策。任務集任務分配器計算節(jié)點1計算節(jié)點2計算節(jié)點N任務調度器……圖2分布式任務調度結構圖2.1基于可計算復雜性的任務分配設計基于可計算復雜性的任務分配設計WSN系統是智能建筑的發(fā)展方向，是實現智慧生活的保證[1113]。本文針對WSN系統結構圖中的WSN網路部分的任務分配過程，主要對任務分配器進行了設計。1936年圖靈(Turnig)提出著名的圖靈機判據：“如果一個函數能用圖靈機來計算，則這個函數是可計算的。”[1415]。采用圖