污水处理智能化系统的Multi-Agent通信技术与实现

　　执行Agent位于现场层，实现参数采集及现场控制的功能；冲突消解Agent是该智能化系统的核心，其功能是通过对任务规划信息、故障信息、系统状态信息以及其他Ａgent的协作请求信息等的融合，对 Agent行为所产生的冲突进行消解；数据服务Agent的功能是为其他Agent提供统一、灵活的访问实时数据库的接口；软测量Agent的功能是通过易测变量与难测变量之间的数学关系，实现难测变量的测量；故障诊断Agent是一个专家系统，可对污泥膨胀、污泥解絮、曝气池泡沫等故障现象进行诊断，并提出解决对策。
Agent间相互交换信息、进行协调或合作、解决超出单个Agent能力或知识的问题，并真正具有社会性的关键是Agent间可以通信。因此， Agent通信是Multi-Agent系统研究的重要问题之一。
2 MAS的通信语言
　　Agent通信语言(Agent Communication Language，ACL)提供了Agent之间交换信息和知识的工具，使Agent之间相互作用达到求解问题的目的。ACL使Agent通信建立在知识级别（Knowledge Level）上，从而使Agent间的通信效率大大高于传统的分布式计算中的通信。
　　目前主要有两种ACL，一种是1993年美国ARPA的KSE 研究小组提出的KQML(Knowledge Query and Manipulation Language)；另一种是1997年欧洲的FIPA(Foundation for Intelligent Physical Agents)协会制定的开放性标准FIPA-ACL。FIPA标准由一系列规范组成，用于规范一个应用程序内部Agent之间和不同应用程序Agent之间的互操作，并对多Agent应用程序互操作中相应的功能模块进行标准化。由于FIPA-ACL在构建新的原语方面具有很强的能力,并且采用SL(Semantic Language)作为它的内容语言来描述Agent的状态，所以，FIPA-ACL有逐渐代替KQML的趋势。
2.1 FIPA-ACL的系统组成
　　FIPA标准由一系列规范组成，每个规范对多Agent应用程序互操作中相应的功能模块进行标准化。FIPA-ACL规范集合在整个FIPA规范中的位置及其内部的功能规范组成结构如图2所示。

　　由图2可见，FIPA-ACL规范集合是整个FIPA标准中极其重要的组成部分，它与Agent管理规范集合、Agent消息传输规范集合构成了FIPA标准的主体部分。Interaction Protocols规范集合定义了FIPA-ACL可采用的互操作协议(如请求互操作协议)；Communicative Acts规范集合则将Agent在使用FIPA-ACL进行通信过程中的各种语言行为单元（如：request、agree、refuse等）规范为一个CAL(Communicative Acts Library)库规范；Content Languages规范集合定义了应用在FIPA-ACL消息的内容上不同的表示方式（如：SL），它们可提供不同标准的编码形式。
2.2 FIPA-ACL通信机制
　　Agent之间的通信是通过构造、封装、传输ACL消息进行的，ACL消息的主要结构如表1所示。

　　Agent A为了和Agent B进行通信，首先应该构建ACL消息。如果B提供的服务应采用请求互操作协议，则ACL的Protocol参数就设为fipa-request。A是此次互操作对话的发起者，它与B的第一次通信应视为请求互操作协议的第一个请求动作，这在CAL库规范中描述为request行为，所以ACL的performative参数应为request。封装好整个ACL消息后，Agent A选用适当的编码方式将其编码，形成有效载荷（Payload），然后再添加信封，信封中包含A和B进行通信所使用协议对应的协议地址。最后，A采用此传输协议将信息传送给Agent B。Agent B收到A发送的消息并根据消息具体的内容加以判断后，按照请求互操作协议所规定的操作流程对A进行回答。
3 系统的通信技术与实现
　　基于FIPA-ACL的污水处理Multi-Agent智能化系统是在开源Java项目JADE(Java Agent Development Framework)提供的多Agent平台上实现的。JADE完全符合FIPA标准，为多Agent系统的开发者提供了一个功能强大的开发框架，使开发者无需亲自从头实现FIPA的具体规范就能开发出符合FIPA标准的多Agent系统。