智能建筑室內(nèi)環(huán)境分布式可計(jì)算wsn任務(wù)調(diào)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(nèi)環(huán)境分布式可計(jì)算智能建筑室內(nèi)環(huán)境分布式可計(jì)算WSNWSN任務(wù)調(diào)度研究任務(wù)調(diào)度研究摘要：摘要：針對智能建筑室內(nèi)環(huán)境下任務(wù)的復(fù)雜性及大規(guī)模計(jì)算問題，本文構(gòu)建了基于分布式CPS思想的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）模型，并分別設(shè)計(jì)了

6、基于可計(jì)算復(fù)雜性的任務(wù)分配策略和基于動(dòng)態(tài)調(diào)度算法的任務(wù)調(diào)度策略。通過先將任務(wù)分配成若干個(gè)子任務(wù)，采用多帶圖靈機(jī)輸入任務(wù)，由合適的計(jì)算節(jié)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，形成有向無環(huán)圖，再按調(diào)度優(yōu)先級排列任務(wù)，形成任務(wù)調(diào)度序列表，依序處理任務(wù)，從而達(dá)到了將任務(wù)分配、調(diào)度和執(zhí)行相結(jié)合的目的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該策略可有效減少智能建筑室內(nèi)環(huán)境分布式可計(jì)算WSN分布運(yùn)行時(shí)任務(wù)之間的通訊開銷和等待時(shí)間，同時(shí)提高了任務(wù)調(diào)度的成功率，最終優(yōu)化系統(tǒng)的運(yùn)行效率。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：WS

7、N；圖靈機(jī)；有向無環(huán)圖；任務(wù)調(diào)度；智能建筑隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展和人們對智能建筑室內(nèi)環(huán)境綜合需求的不斷提升，智能建筑室內(nèi)環(huán)境中環(huán)境舒適度監(jiān)測、火災(zāi)信號檢測和能耗檢測與節(jié)能等多任務(wù)調(diào)度及大規(guī)模計(jì)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(tǒng)（CyberPhysicalSystem，CPS）[12]分布式可計(jì)算WSN的出現(xiàn)，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(shè)計(jì)的WSN系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。傳感器網(wǎng)絡(luò)感知建筑的物理環(huán)

8、境數(shù)據(jù)信息以及用戶終端的任務(wù)請求命令均發(fā)送到信息中心，再由WSN網(wǎng)路進(jìn)行數(shù)據(jù)分析以及任務(wù)的處理，通過執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)控制建筑物理環(huán)境。其中本文的任務(wù)調(diào)度設(shè)計(jì)主要由傳感器計(jì)算節(jié)點(diǎn)來完成。傳感器普通節(jié)點(diǎn)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(diǎn)控制中心分布式技術(shù)請求任務(wù)…傳感器計(jì)算節(jié)點(diǎn)圖1建筑智能環(huán)境分布式可計(jì)算WSN系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2WSN網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)分布式的分布式的任務(wù)調(diào)度任務(wù)調(diào)度架構(gòu)設(shè)計(jì)架構(gòu)設(shè)計(jì)針對WSN系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

9、中的傳感器計(jì)算節(jié)點(diǎn)部分，本文主要采用分布式的任務(wù)調(diào)度策略，任務(wù)調(diào)度結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。任務(wù)調(diào)度主要分為兩個(gè)部分：任務(wù)分配和資源調(diào)度。一個(gè)任務(wù)會(huì)根據(jù)不同的數(shù)據(jù)約束關(guān)系和可計(jì)算復(fù)雜性等要求分解成若干個(gè)子任務(wù)，任務(wù)分配的目的是解決任務(wù)的分解問題以及將分解后的若干子任務(wù)分配到合適的計(jì)算節(jié)點(diǎn)上的過程，選擇任務(wù)或子任務(wù)在哪些計(jì)算節(jié)點(diǎn)上執(zhí)行，任務(wù)調(diào)度則涉及到在某一個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)上，任務(wù)將按怎樣的順序被合理的調(diào)度執(zhí)行的過程。任務(wù)分配決策必須在任務(wù)調(diào)度執(zhí)行之前

10、作出決策。任務(wù)集任務(wù)分配器計(jì)算節(jié)點(diǎn)1計(jì)算節(jié)點(diǎn)2計(jì)算節(jié)點(diǎn)N任務(wù)調(diào)度器……圖2分布式任務(wù)調(diào)度結(jié)構(gòu)圖2.1基于可計(jì)算復(fù)雜性的任務(wù)分配設(shè)計(jì)基于可計(jì)算復(fù)雜性的任務(wù)分配設(shè)計(jì)WSN系統(tǒng)是智能建筑的發(fā)展方向，是實(shí)現(xiàn)智慧生活的保證[1113]。本文針對WSN系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖中的WSN網(wǎng)路部分的任務(wù)分配過程，主要對任務(wù)分配器進(jìn)行了設(shè)計(jì)。1936年圖靈(Turnig)提出著名的圖靈機(jī)判據(jù)：“如果一個(gè)函數(shù)能用圖靈機(jī)來計(jì)算，則這個(gè)函數(shù)是可計(jì)算的?！盵1415]。采用圖