[發明專利]一種多智能設備協同優化系統

有效

• 申請號: 202110113400.3
• 申請日: 2021-01-27
• 公開（公告）號: CN112799812B
• 公開（公告）日: 2022-01-21
• 發明（設計）人: 周沐春;吳征天;付保川;江保平
• 申請（專利權）人: 蘇州科技大學
• 主分類號: G06F9/48
• 分類號: G06F9/48;G06F9/50;G06F9/445
• 代理公司: 蘇州錦尚知識產權代理事務所(普通合伙) 32502
• 代理人: 滕錦林

本發明公開了智能建筑物技術領域中一種多智能設備協同優化系統，所述系統包括智能設備單元、分解計算任務單元、任務遷移單元、模型轉化單元；所述系統利用頻分多址來對智能建筑物中能量密集型計算任務進行計算分流，并提出了對多智能設備、FDMA傳輸和計算資源分配的聯合優化，并制定了聯合優化多智能設備單任務的能量密集型計算任務卸載的方法，最大限度地減少智能建筑物體中智能設備的總能耗，以完成其所需的延遲限制下的任務。

技術領域

本發明涉及智能建筑物技術領域，特別涉及一種多智能設備協同優化系統。

背景技術

智能建筑物中包括很多智能設備，這些智能設備時刻在進行各種復雜的能量密集型的計算任務，智能建筑中的智能設備由于本身計算能力的限制，在處理這些復雜計算任務的時候，會產生相當大的能量消耗，這與智能建筑物系統的綠色節能理念相違背，因此找到一種合理的方案來輔助智能建筑物中的各類智能設備進行節能是很有必要的。另外一方面，隨著邊緣計算技術和無線通信網絡技術的發展，不斷涌現的新技術為智能建筑物系統的總體能量優化提供了可以改善優化的方案。在智能建筑物中的需要智能設備通過無線網絡傳輸技術，將本地的一些復雜能量密集型計算任務卸載到邊緣服務器，通過借助邊緣服務器豐富的計算資源聯合協作來完成這些復雜的計算任務，以此實現整個智能建筑系統的綠色節能目標。

隨著對綠色無線系統的關注日益增長，在過去的幾十年中，許多研究工作一直致力于研究節能型邊緣(EC)計算服務：如致力于對節能工作量卸載問題進行了研究，并提出了諸如基于乘數共識交替方向法的分布式解決方案；或者，提出了工作量卸載和功率控制的聯合優化，以最大程度地減少能耗；或者，提出了一種用于多用戶霧計算系統的能源效率優化問題，目的是在執行延遲約束的情況下將能耗降至最低；或者，提出了一種隨機優化問題，用于通過EC進行任務卸載，目的是在保證平均隊列長度的同時將能耗降至最低。

盡管已有上述研究，但是基于邊緣計算服務的智能建筑物系統中智能設備的節能優化方面還存在一定的問題。因為智能建筑系統中，不同的智能設備分布相對比較集中，密集的設備同時產生的能量是一個不可忽略的數據。另外，智能建筑系統中設備種類繁多，不同的設備需要進行處理的計算任務總量不相同，不同設備自己本身攜帶的計算資源效率也不相同。部分設備的發送功率的限制存在很大的差異，如電子智能監控，空調等智能設備。不同設備需要處理的計算任務對于時間延遲的敏感程度都存在很大的差異。因此，從提高能源效率的角度來看，如何將不同任務的工作負載正確地卸載到邊緣計算服務器是一個亟需解決的技術問題。

發明內容

本發明解決了現有技術中無法將不同任務的工作負載正確、高效地卸載到邊緣計算服務器的技術問題，提供一種多智能設備協同優化方法，包括通過FDMA技術輔助智能建筑物中的智能設備進行能量優化，建立聯合優化模型并制定了聯合優化多智能設備單任務的能量密集型計算任務卸載的方法，在滿足每個任務的延遲限制的同時最大程度地減少智能建筑物中的總能耗。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：一種多智能設備協同優化系統，其特征在于，包括：智能設備單元，所述智能設備單元包含M個智能設備SD，每個智能設備SD選擇一個距離其最近的邊緣服務器進行計算任務卸載，每個智能設備的需要完成的總的計算任務量通過SD_m表示；分解計算任務單元，所述分解計算任務單元將每個智能設備中的計算任務SD_m分成通過無線傳輸網絡卸載到邊緣服務器的計算任務S_m和智能設備本地完成的計算任務其中，tot為total簡寫；任務遷移單元，所述任務遷移單元將不同的智能設備的總任務量(m＝1,2,...,M，M表示智能設備端總的個數)通過頻分多址(FDMA)遷移到邊緣服務器組；模型轉化單元，所述模型轉化單元計算所述智能設備將任務通過FDMA卸載到邊緣服務器發送的傳輸功率，將系統轉化為所有智能設備在滿足時延約束的條件下完成所有任務的總能量最小化模型。