鄭廣海++周福同

摘要：本文基于MAS環(huán)境研究設(shè)計(jì)冷鏈物流智能監(jiān)控系統(tǒng)。通過MAS技術(shù)的應(yīng)用，將傳統(tǒng)的、復(fù)雜的物流監(jiān)控系統(tǒng)變成由若干小但密切聯(lián)系的Agent組成的能高度協(xié)調(diào)運(yùn)作的簡單系統(tǒng)，通過對冷鏈產(chǎn)品在各物流環(huán)節(jié)中進(jìn)行環(huán)境的智能監(jiān)測與調(diào)控，進(jìn)一步提高對冷鏈產(chǎn)品時(shí)效性及其質(zhì)量的保障。

關(guān)鍵詞：多Agent技術(shù)；冷鏈物流；智能監(jiān)控系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）17-0194-05

Abstract： Due to the advanced monitoring technology cannot be promoted， the cold chain logistics industry has no reliable monitoring system， which leading to monitoring information and data analysis cannot be synchronized， at the same time， the cold chain logistics industry can't meet the requirements of customers at any time to master the status of the goods， the resulting food safety issues are also frequent. The intelligent monitoring system of cold chain logistics based on MAS environment is studied in this paper. Through the application of MAS technology， the traditional and complex logistics monitoring system can be transformed into a simple system， which is composed of a number of small but closely linked Agent components. Through the monitoring and control of the cold chain products in the logistics process， it can further improve the efficiency and quality of the cold chain products.

Key words： Multi Agent Technology； Cold Chain Logistics； Intelligent Monitoring System

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展以及現(xiàn)代生活、工作節(jié)奏的不斷加快，人們的消費(fèi)觀念已經(jīng)從傳統(tǒng)的單一化向現(xiàn)代的多樣化、快捷化轉(zhuǎn)變。對時(shí)鮮產(chǎn)品的要求也越發(fā)嚴(yán)格，既要求產(chǎn)品衛(wèi)生、營養(yǎng)且品種多樣化，還要求產(chǎn)品具有新鮮、安全、快捷等特性。這就導(dǎo)致時(shí)鮮產(chǎn)品的物流方式發(fā)生重大的變革，冷鏈物流開始興起并逐漸深入到時(shí)鮮產(chǎn)品的生產(chǎn)與運(yùn)輸過程中。目前，冷鏈物流問題是國內(nèi)外廣泛開展的前沿研究課題，是學(xué)術(shù)界、商業(yè)界的熱點(diǎn)研究問題。國外學(xué)者結(jié)合歐美等發(fā)達(dá)國家冷鏈物流發(fā)展現(xiàn)狀，指出現(xiàn)代冷鏈物流應(yīng)以第三方物流為基礎(chǔ)，以冷鏈物流各環(huán)節(jié)之間的協(xié)調(diào)為核心，建立高度協(xié)調(diào)運(yùn)作的一體化冷鏈物流體系。國內(nèi)學(xué)者分析了我國冷鏈物流起步階段發(fā)展的特點(diǎn)，指出目前存在的問題表現(xiàn)在以下幾方面：1）物流產(chǎn)品通過冷鏈流通的比例較低；2）冷鏈物流基礎(chǔ)設(shè)施能力嚴(yán)重不足；3）冷鏈物流技術(shù)得不到廣泛推廣；4）第三方冷鏈物流企業(yè)發(fā)展滯后；5）冷鏈物流法律法規(guī)體系和標(biāo)準(zhǔn)體系不健全；6）缺乏政府引導(dǎo)和統(tǒng)一規(guī)劃；7）冷鏈處在斷鏈狀態(tài)[1-3]。面對嚴(yán)峻的形勢，如何一體化保障冷鏈產(chǎn)品質(zhì)量成為我國面臨的艱巨而緊迫的任務(wù)。其中，生鮮類冷鏈產(chǎn)品由于其保質(zhì)期短、需求量大、儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)性強(qiáng)等特點(diǎn)，決定了對其冷鏈物流運(yùn)作過程中的質(zhì)量安全問題特別關(guān)注的重要性。因此，應(yīng)完善國內(nèi)冷鏈物流的基礎(chǔ)設(shè)施，從而真正實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)品采集到銷售的全程質(zhì)量安全管理與有效監(jiān)控。在冷鏈物流系統(tǒng)中應(yīng)用Multi-Agent System技術(shù)，來實(shí)現(xiàn)對冷鏈物流各環(huán)節(jié)物流環(huán)境的監(jiān)測與調(diào)控，這正是本文考慮的研究問題。本文研究一種基于MAS的冷鏈物流智能監(jiān)控系統(tǒng)；第一部分闡述了MAS以及冷鏈物流的特點(diǎn)；第二部分闡述了MAS技術(shù)在冷鏈物流中的應(yīng)用優(yōu)勢并構(gòu)建了基于MAS的冷鏈物流智能監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并分析了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中各功能模塊的組成及處理過程，以及論述了多智能體冷鏈物流監(jiān)控系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制；最后給出結(jié)論。

1 Agent技術(shù)及冷鏈物流簡介

1.1 Agent技術(shù)

從Agent技術(shù)產(chǎn)生到現(xiàn)在，一直沒有一個(gè)明確的定義來描述Agent。麻省理工學(xué)院的研究者M(jìn)insky是最早提出Agent概念并應(yīng)用在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的專家，他認(rèn)為Agent是一個(gè)通過協(xié)商來處理復(fù)雜問題的個(gè)體。這一理論使得Agent技術(shù)有了更理性和明確的發(fā)展方向，為人工智能技術(shù)的研究奠定了理論基礎(chǔ)[4]。目前雖然沒有對Agent的統(tǒng)一的定義，但是通過對各專家對Agent的研究成果的總結(jié)可以將Agent的定義概括如下：Agent是以計(jì)算機(jī)軟硬件為基礎(chǔ)的，具有自主性、反應(yīng)性、交互性、進(jìn)化性、通信性、移動(dòng)性等特點(diǎn)的智能實(shí)體。Agent實(shí)體能根據(jù)自身的知識(shí)儲(chǔ)備和任務(wù)接受情況、對外界的信息收集能力、相關(guān)知識(shí)體系等特性來獲得外部信息，然后通過邏輯分析、資源計(jì)算等手段來實(shí)現(xiàn)對問題的求解，并且依據(jù)結(jié)論作出適當(dāng)?shù)姆答?，它具有極強(qiáng)的自我治理能力。

1.2 多Agent系統(tǒng)（MAS）

MAS （Multi-Agent System）是一個(gè)Agent的組合，其組成元素是多個(gè)具有不同功能的Agent個(gè)體。每個(gè)Agent擁有自己的職責(zé)，自身都具有豐富的知識(shí)和強(qiáng)大的功能，各個(gè)Agent之間相互獨(dú)立、行為和目標(biāo)不受其他Agent的限制，各個(gè)Agent之間相互協(xié)作共同完成任務(wù)的求解。MAS是在分布式人工智能的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，所以通過MAS來解決的問題，基本上都是通過分布式問題求解方式進(jìn)行的[4-5]。在MAS中，系統(tǒng)需要完成繁復(fù)的工作程序，這些工作程序主要包括任務(wù)的分配、目標(biāo)的高度統(tǒng)一、沖突的識(shí)別和消解、建立其他Agent模型、通信管理、個(gè)體Agent推理等。一個(gè)多Agent系統(tǒng)通常為多范圍的區(qū)域分布結(jié)構(gòu)，每個(gè)Agent成員之間是相互對等的合作關(guān)系，不存在被控制或者是歸屬權(quán)關(guān)系。它們擁有自己的目標(biāo)、意愿、行為，可以自主選擇合作對象，接受或者拒絕任務(wù)?；谝陨锨樾危?dāng)系統(tǒng)中有需要解決的問題時(shí)，Agent成員需要通過自己的推斷學(xué)習(xí)能力和靈活運(yùn)用已有知識(shí)的能力來解決系統(tǒng)遇到的問題。MAS系統(tǒng)的一般構(gòu)造包括樹形結(jié)構(gòu)和非樹形結(jié)構(gòu)，例如星形結(jié)構(gòu)、單線結(jié)構(gòu)等等。MAS的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，隨著Agent技術(shù)的快速發(fā)展，MAS已經(jīng)應(yīng)用于很多領(lǐng)域，用來解決許多工業(yè)、商業(yè)、娛樂和醫(yī)療中的實(shí)際問題。

1.3 冷鏈物流

冷鏈物流是指在產(chǎn)品（主要為生鮮產(chǎn)品、藥品、冷藏冷凍產(chǎn)品以及對環(huán)境條件要求較高的產(chǎn)品）采購、加工、存儲(chǔ)、運(yùn)輸及配送等的過程中，為保證產(chǎn)品的質(zhì)量，時(shí)刻對產(chǎn)品所處的環(huán)境條件進(jìn)行監(jiān)控的一種特殊物品流通過程。它是隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、制冷技術(shù)的發(fā)展而建立起來的，是以冷凍工藝學(xué)為基礎(chǔ)、以制冷技術(shù)為手段的低溫物流過程。

目前適合冷鏈供應(yīng)的產(chǎn)品包括在 0?C～7?C保鮮的新鮮果蔬、乳制飲料、加工肉類、藥品；在-2?C～2?C下保存的冰凍肉制品；在-18?C以下的冷凍食品；在-50?C以下保存的超冷鏈?zhǔn)称返?。由此可見冷鏈物流在整個(gè)供應(yīng)過程中對產(chǎn)品所處的環(huán)境溫度要求嚴(yán)格，對于產(chǎn)品配送、庫存所需設(shè)備也有較高要求[6-8]。這些條件決定了冷鏈物流產(chǎn)業(yè)具有與其他物流方式不同的特點(diǎn)：產(chǎn)品全程溫度監(jiān)控、物流成本居高不下、物流服務(wù)水平要求嚴(yán)格、行業(yè)跨度大，專業(yè)需求廣。

2 基于MAS的冷鏈物流實(shí)時(shí)智能監(jiān)控系統(tǒng)

MAS是由一組功能各異的Agent所組成，不同功能的Agent代表不同的對象，擁有不同的權(quán)利和能力，能夠完成不同的任務(wù)。而冷鏈物流是由不同環(huán)節(jié)和設(shè)備組成的相互關(guān)聯(lián)的有機(jī)整體，從控制和系統(tǒng)的角度來看，是一類典型的分布式系統(tǒng)。冷鏈物流上的各環(huán)節(jié)都有自己的資源、能力以及目標(biāo)，在冷鏈的管理下相互協(xié)作，使冷鏈物流系統(tǒng)上的物流、信息流與資金流通暢地流動(dòng)，為用戶提供產(chǎn)品和服務(wù)[9-10]。冷鏈物流系統(tǒng)與MAS之間相輔相成，可以應(yīng)用MAS對冷鏈物流監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化協(xié)調(diào)，進(jìn)一步保障冷鏈產(chǎn)品的最終質(zhì)量。

2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

MAS可以將大而復(fù)雜的冷鏈監(jiān)控系統(tǒng)建立成小的、易于管理的簡單系統(tǒng)；MAS對冷鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行人工智能控制，容易實(shí)現(xiàn)冷鏈各環(huán)節(jié)的高組織協(xié)調(diào)性；由于MAS具有遠(yuǎn)程分布數(shù)據(jù)處理能力，采用基于MAS的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與傳輸方式，不僅避免了監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)流量較大時(shí)，遠(yuǎn)程監(jiān)控主機(jī)負(fù)荷較重的問題，提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可靠性；更關(guān)鍵的是減少了遠(yuǎn)程監(jiān)控主機(jī)與各監(jiān)控點(diǎn)間頻繁的數(shù)據(jù)交換，避免了網(wǎng)絡(luò)延時(shí)帶來的監(jiān)控延時(shí)，降低了應(yīng)用對網(wǎng)絡(luò)連接的帶寬及可靠性和穩(wěn)定性的要求，提高了系統(tǒng)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)交互性及運(yùn)行的穩(wěn)定性。同時(shí)，為冷鏈物流的運(yùn)輸、加工、冷藏倉儲(chǔ)等環(huán)節(jié)提供及時(shí)、準(zhǔn)確的監(jiān)控信息。

冷鏈物流根據(jù)冷鏈產(chǎn)品的流通過程，可分為產(chǎn)品采購、低溫加工、冷凍儲(chǔ)藏、冷藏運(yùn)輸以及冷凍銷售等環(huán)節(jié)。冷鏈物流智能實(shí)時(shí)監(jiān)控流程圖如圖1所示。

一個(gè)完整的冷鏈物流實(shí)時(shí)智能監(jiān)控系統(tǒng)中包含了多種Agent，它們擔(dān)負(fù)不同的任務(wù)，根據(jù)Agent的功能進(jìn)行分類，基于MAS的冷鏈物流智能實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)中的Agent可以分為管理Agent、通訊Agent、決策Agent、監(jiān)視Agent、執(zhí)行Agent。整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)由管理Agent進(jìn)行協(xié)調(diào)；監(jiān)視Agent感知系統(tǒng)環(huán)境，從各監(jiān)控點(diǎn)通過傳感器采集監(jiān)控過程的各種實(shí)時(shí)信息，并轉(zhuǎn)化成統(tǒng)一格式存入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)文件，發(fā)送給決策Agent和通訊Agent；決策Agent具有信息處理器、推理機(jī)、規(guī)則集、知識(shí)庫以及Agent通信機(jī)制，在獲得監(jiān)視Agent發(fā)出的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)后，將其與自己的知識(shí)庫和規(guī)則集進(jìn)行比較判斷，然后將決策信息傳送給執(zhí)行Agent，并反饋決策結(jié)果；通訊Agent負(fù)責(zé)其他各Agent之間的數(shù)據(jù)通訊，并將實(shí)時(shí)監(jiān)控信息發(fā)送給系統(tǒng)操作人員；執(zhí)行Agent在接受管理Agent以及決策Agent發(fā)出的信息后，調(diào)用相應(yīng)的數(shù)據(jù)和功能，采取相應(yīng)的行動(dòng)。系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

在每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)都安放了多種智能傳感器，通過各傳感器來實(shí)時(shí)獲取監(jiān)控點(diǎn)的環(huán)境信息數(shù)據(jù)，并通過“有線網(wǎng)+無線網(wǎng)”的組合方式傳輸給智能監(jiān)控系統(tǒng)。例如，在產(chǎn)品的采購、加工、存儲(chǔ)等物流環(huán)節(jié)中，為了節(jié)省成本，可以采用有線網(wǎng)進(jìn)行傳輸；而在產(chǎn)品運(yùn)輸、配送等環(huán)節(jié)中，可以采用無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)傳輸。

2.2 系統(tǒng)核心模塊的設(shè)計(jì)

考慮到冷鏈物流實(shí)時(shí)智能監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具有一定的擴(kuò)展性和自適應(yīng)性，以確保系統(tǒng)可以適用于多種環(huán)境場合中對多種物流產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)采用面向?qū)ο蟮拈_發(fā)方法，通過面向?qū)ο蟮募夹g(shù)保證系統(tǒng)的擴(kuò)展性；通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來保證系統(tǒng)通信的實(shí)時(shí)性；通過多線程技術(shù)來確保系統(tǒng)出現(xiàn)大量數(shù)據(jù)時(shí)的穩(wěn)定運(yùn)行，防止系統(tǒng)阻塞[11]。系統(tǒng)中各核心模塊的設(shè)計(jì)采用基于構(gòu)件的開發(fā)思想，有效提高了系統(tǒng)的擴(kuò)展性與健壯性，并且提高了整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)用性與可靠性。

1） 物流中心操作模塊

通過該模塊實(shí)現(xiàn)冷鏈物流產(chǎn)品信息數(shù)據(jù)采集、各監(jiān)控環(huán)境參數(shù)設(shè)置；完成信息數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)；實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前各監(jiān)控點(diǎn)的監(jiān)控信息，繪制重要參數(shù)的變化趨勢圖。通過該模塊，操作人員還可以對系統(tǒng)中各監(jiān)控硬件參數(shù)初始化，可以選擇關(guān)閉不使用的監(jiān)控點(diǎn)，以及監(jiān)視各監(jiān)控點(diǎn)監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

2） Agent模塊

該模塊是整個(gè)冷鏈物流監(jiān)控系統(tǒng)的核心，它包含了管理Agent、決策Agent、通訊Agent、監(jiān)視Agent、執(zhí)行Agent等構(gòu)件。該模塊負(fù)責(zé)對物流產(chǎn)品實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)測以及智能控制，繪制監(jiān)控環(huán)境變化波形圖。

管理Agent負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)督、控制與管理，并協(xié)調(diào)、調(diào)度其他Agent之間的工作，因此采用混合邏輯型Agent表示。模塊結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

通訊Agent采用了基于經(jīng)典邏輯的混合型Agent表示，根據(jù)FIPA協(xié)議，按照其規(guī)范要求，表現(xiàn)不同的信息動(dòng)作過程。該模型自底向上共分7層：網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施層、傳輸層、報(bào)文傳輸協(xié)議層、消息封裝層、Agent通信語言層、內(nèi)容語言層、會(huì)話層[12]。其基礎(chǔ)語義可以表示為：

決策Agent采用基于決策理論的Agent表示，在接收到監(jiān)視Agent發(fā)出的異常監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)后，與知識(shí)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較、分析，作出決策。并將異常數(shù)據(jù)打包生成數(shù)據(jù)簇后以波形圖的方式顯示，便于觀察。同時(shí)，將決策結(jié)果發(fā)送給執(zhí)行Agent。其結(jié)構(gòu)如圖4所示。

監(jiān)視Agent采用基于決策理論的Agent表示，監(jiān)視Agent中采用了多線程技術(shù)，使用每個(gè)監(jiān)視串口的工作線程實(shí)時(shí)地監(jiān)視串口狀態(tài)，一旦有數(shù)據(jù)到達(dá)就立即讀取，解析處理后將異常數(shù)據(jù)傳送給決策Agent。其結(jié)構(gòu)如圖5所示。.

執(zhí)行Agent也采用基于決策理論的Agent表示，它在收到?jīng)Q策Agent發(fā)出的信息后，對監(jiān)控環(huán)境中的控制器（溫度、濕度、氧氣含量等）進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。執(zhí)行Agent模塊結(jié)構(gòu)如圖6所示 。

3） 故障報(bào)警模塊

當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行中持續(xù)出現(xiàn)某項(xiàng)指標(biāo)超過了正常值，自動(dòng)報(bào)警，生成記錄文件；當(dāng)監(jiān)控設(shè)備出現(xiàn)故障，發(fā)出故障信號(hào)或者失控時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)顯示，自動(dòng)存儲(chǔ)警報(bào)數(shù)據(jù)。模塊結(jié)構(gòu)如圖7所示。

4） 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和報(bào)表生成模塊

通過該模塊自動(dòng)生成各種信息統(tǒng)計(jì)報(bào)表，形成監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)文件，存入監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫，需要時(shí)還可以通過打印機(jī)打印輸出，方便查閱。

2.3 MAS冷鏈物流智能監(jiān)控系統(tǒng)的協(xié)調(diào)機(jī)制

由于冷鏈物流各環(huán)節(jié)環(huán)境信息復(fù)雜，單個(gè)Agent的智能性有限，受物流環(huán)境條件的約束無法完成環(huán)境信息的監(jiān)控，因此需要考慮多個(gè)Agent間的協(xié)調(diào)與合作。在冷鏈物流監(jiān)控環(huán)境中，由于各個(gè)Agent的屬性不一樣，因此要選擇最佳的Agent來完成監(jiān)測任務(wù)，例如考慮Agent的資源利用率高的因素，這就是Agent的協(xié)調(diào)問題。在復(fù)雜的監(jiān)測問題及監(jiān)測系統(tǒng)中，基于多Agent的理論和技術(shù)，必須對復(fù)雜問題分解并運(yùn)用多種方法進(jìn)行監(jiān)測，這就是多Agent如何使用的問題。為了實(shí)現(xiàn)冷鏈物流各環(huán)節(jié)的智能監(jiān)控，需要所有Agent的團(tuán)結(jié)協(xié)作，因此要求Agent之間對彼此的功能、效率充分了解[13]。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，必須收集、歸納所有Agent的資料集中于數(shù)據(jù)庫內(nèi)，當(dāng)實(shí)際情況變化時(shí)Agent能夠?qū)ι婕白陨淼臄?shù)據(jù)進(jìn)行修改，并重新尋找合作對象解決問題。

各Agent間的協(xié)調(diào)與合作，通過算法表現(xiàn)出來。其中既包括單個(gè)Agent行為又包括由多個(gè)Agent合作的行為。它釆用傳遞函數(shù)，實(shí)現(xiàn)各Agent間的信息交換，多Agent系統(tǒng)中問題求解過程中協(xié)作算法如下所示。

設(shè)S為所有Agent的集合，S={s1，s2，…，sn}，則Si，Sj表示S的不同的子集，Si、Sj∈S。具體的協(xié)作算法如下流程圖8所示。

在上述協(xié)作算法中的，每個(gè)Agent所代表的任務(wù)執(zhí)行的內(nèi)容不同，所完成的時(shí)間不同，所付出的代價(jià)也存在差異，因此存在多種任務(wù)不同執(zhí)行時(shí)間的調(diào)度方案。本著效率最優(yōu)原則，在確保任務(wù)能夠順利完成的前提下，應(yīng)尋找最短任務(wù)執(zhí)行時(shí)間的調(diào)度方案。調(diào)度算法設(shè)計(jì)如下：

設(shè)有一項(xiàng)任務(wù)可劃分為n個(gè)子任務(wù)，分別由n個(gè)任務(wù)執(zhí)行Agent代理，任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間被限定在一定的時(shí)間窗口區(qū)域，凡在此區(qū)域外完成的任務(wù)都要付出額外代價(jià)[14]。一個(gè)任務(wù)執(zhí)行Agent j包含三個(gè)重要的指標(biāo)（Aj ， Bj ， Pj），其中Aj是任務(wù)j在時(shí)間窗口之前完成所需代價(jià)，Bj是任務(wù)j在時(shí)間窗口后完成所需的代價(jià)，Pj是執(zhí)行任務(wù)j所需的時(shí)間。完成總?cè)蝿?wù)的時(shí)間窗口為[ t - a， t+ a ]，其中2a為窗口大小，t為最佳完成任務(wù)時(shí)刻，t值待定。通過調(diào)度模塊求解適當(dāng)?shù)臅r(shí)間安排方案，使執(zhí)行該任務(wù)的額外代價(jià)最少。其目標(biāo)函數(shù)表示為：

S = [[Aj·q（ t - a - tj ） + Bj·q（tj-a- t） ]] （1）

其中，t j是任務(wù)j的完成時(shí)間， q（ x） =[0 X<01 X>0] 。

依次假定其中的每項(xiàng)任務(wù)完成時(shí)刻，作為共同完成任務(wù)時(shí)間窗口的開始時(shí)刻。它作為此次調(diào)度中在時(shí)間窗口內(nèi)完成的一個(gè)任務(wù)，選取n個(gè)子問題中目標(biāo)函數(shù)值最小的值作S的一個(gè)最優(yōu)值，并確定S的最優(yōu)解。算法求解步驟如下：

步驟1 令L = { 1， 2， ...， n} ， i = i* = 1， Sj =min{ Aj ， Bj }

（ j ∈L ） ， f=[j=1nSj]。 （2）

步驟2 令L i= L＼ { i} （ L中除去i后的集合），求解相應(yīng)的最大準(zhǔn)時(shí)完成的任務(wù)數(shù)可看作0 - 1背包問題，即求：

max[j ∈ LiSjXj ] ，

s. t. [j ∈ LiPjXj ≤2a]，X j ∈{ 0， 1} （ j∈L i ） （3）

的最優(yōu)值，記為Ti ，并令

f i =[j=1nSj - Si - Ti]。 （4）

步驟3 若fi < f ，則令i* = i ，f= fi 。 （5）

步驟4 若i< n，則置i+1→i ，轉(zhuǎn)步驟2；若i=n，則最優(yōu)值是f 。

步驟5 對[L*i] = L ＼ { i* } ，求解相應(yīng)的0-1背包問題：

max[j∈L*iSj Xj ]， （6）

s. t . [j∈L*iPjXj] ≤2a， X j∈{ 0， 1} （ j∈L*i） ；

并求出式（6）的最優(yōu)解，記V1={ k|K∈L*i ， Xk= 1}，V2={ k|k∈L*i ，Xk = 0} ，V21 = { k| k∈V*2 ，Aj < Bj } ，V22 = { k | k∈V*2，Aj≥Bj } 。

步驟6 確定最優(yōu)完成任務(wù)的時(shí)刻解

t = P*i +[j∈V22Pj] + a 。 （7）

最終得到的結(jié)果是：由式（5）得系統(tǒng)的最小損失f；由式（7）確定最佳時(shí)間窗口位置為以最優(yōu)完成任務(wù)時(shí)刻t為中心、長度為2a的區(qū)域[ P*i+ [j∈V22Pj] ，P*i +[j∈V22Pj]+ 2a ]；系統(tǒng)中任務(wù)調(diào)度順序的編號(hào)集合依次是：V21→{ i* }→V1→V22 。對于每個(gè)集合內(nèi)部的任務(wù)，可以有不同的執(zhí)行順序方案，這對于系統(tǒng)的損失沒有影響。

在MAS智能監(jiān)控系統(tǒng)中，各Agent具有共同的全局目標(biāo)，同時(shí)還有與全局目標(biāo)一致的局部目標(biāo)，各個(gè)Agent通過協(xié)調(diào)協(xié)作實(shí)現(xiàn)全局目標(biāo)[15]。MAS冷鏈物流智能實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)以監(jiān)視智能體和執(zhí)行智能體為核心，對冷鏈產(chǎn)品物流過程的低溫環(huán)境進(jìn)行全程的協(xié)調(diào)控制。決策智能體是開放式的物流信息協(xié)調(diào)監(jiān)控中心，它通過通信智能體，不斷地接受監(jiān)視智能體反饋的各種環(huán)境監(jiān)測信息，從而不斷更新內(nèi)部的數(shù)據(jù)庫、知識(shí)庫。同時(shí)，結(jié)合數(shù)據(jù)庫內(nèi)存儲(chǔ)的專業(yè)知識(shí)，對反饋的信息進(jìn)行人工智能的處理，做出相應(yīng)的決策，要求執(zhí)行智能體對各種環(huán)境調(diào)節(jié)器進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。從而實(shí)現(xiàn)了冷鏈物流各環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)監(jiān)測與控制。

基于MAS的冷鏈物流智能監(jiān)控系統(tǒng)具有靈活性、智能性、實(shí)時(shí)性、適應(yīng)性等特征。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)后將會(huì)取代傳統(tǒng)復(fù)雜的監(jiān)控系統(tǒng)，增強(qiáng)了冷鏈物流監(jiān)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)交互性及運(yùn)行的穩(wěn)定性，為冷鏈物流的運(yùn)輸、加工、冷藏倉儲(chǔ)等環(huán)節(jié)提供實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的監(jiān)控信息，加強(qiáng)了冷鏈物流領(lǐng)域各流通環(huán)節(jié)之間的協(xié)調(diào)性。并進(jìn)一步提高對冷鏈產(chǎn)品時(shí)效性及其質(zhì)量的保障。

3 結(jié)論

在冷鏈物流系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)多智能體的協(xié)調(diào)監(jiān)控，是對冷鏈物流監(jiān)控系統(tǒng)的一種創(chuàng)新。本文結(jié)合冷鏈物流的特點(diǎn)，分析了MAS應(yīng)用于冷鏈物流監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢，同時(shí)考慮了基于MAS的冷鏈物流智能實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的通用結(jié)構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了MAS智能監(jiān)控系統(tǒng)的建模。同時(shí)，在冷鏈物流監(jiān)控智能體的協(xié)調(diào)機(jī)制上做了進(jìn)一步的探討，充分說明了MAS對冷鏈物流監(jiān)控系統(tǒng)適應(yīng)性、靈活性的提高以及對冷鏈產(chǎn)品質(zhì)量的保證有著很大的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 熊松泉，唐輝軍.基于Agent技術(shù)的智能物流鏈研究[J].物流技術(shù)， 2013，32（12）：392-394.

[2] 權(quán)慶樂. 基于Agent的智能分布式實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)通信機(jī)制的形式化研究[D]. 蘭州交通大學(xué).2013 .

[3] 蔡增玉，甘勇，金寶華，等. Agent在物流領(lǐng)域中的應(yīng)用研究[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)和發(fā)展，2009，19（6）：232- 234.

[4] 彭定波，李曼珍. 基于多Agent技術(shù)的智能監(jiān)控系統(tǒng)[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2007，20（10）：1-2.

[5] 王傳汝，徐小龍，黃海平.智能 Agent 及其在信息網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用[M].北京：北京郵電大學(xué)出版社，2006.

[6] Marina Bogota， Ludwig Bogota， Robert V ode piece. Stability of perishable goods in cold logistic chains [J]. Int J Production Economics，2005：22-24.

[7] Abad E， Palacio， F Nuin M， et al. RFID smart tag for traceability and cold chain monitoring of foods： Demonstration in an intercontinental fresh fish logistic chain[J]. Journal of Food Engineering，2009，93：394–399

[8] 劉麗欣，勵(lì)建榮.農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流發(fā)展模式與政府行為概述[J]. 食品科學(xué)， 2008（29）： 91.

[9] 章培培，李震.基于多Agent的虛擬企業(yè)供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)建模[J]. 現(xiàn)代制造工程， 2008（12）.

[10] 孫志勇.多Agent系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)及建模方法研究[D].合肥工業(yè)大學(xué)，2004.

[11] 黃金蓮. 基于Agent的智能監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2007，7（8）：1806-1809.

[12] 王世進(jìn)，周炳海，陶麗華，等.Agent通信語言綜述[J]. 計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2005，41（21）：32-37.

[13] 張志勇，劉承，楊磊. 基于MAS的冷鏈物流系統(tǒng)協(xié)調(diào)機(jī)制研究[J]. 食品工業(yè)科技，2010（31）：5.

[14] 胡晶晶，曹元大，焦德朝，等.基于多Agent的多任務(wù)協(xié)作時(shí)間調(diào)度算法研究[J].計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，2005（11）：3.

[15] 石純一，張偉.多Agent系統(tǒng)引論[M] .北京：電子工業(yè)出版社， 2003.