Modellazione e simulazione di sistemi domotici per la gestione dell'energia

The following work deals with the modeling of home automation systems based on the theory of Multi Agent Systems (MAS). The product of the work is the development of a complex simulation/emulation environment capable to contain a number of components of an home automation system. The work has led to collaborations with research institutions and sector company. For a correct modeling process of a home automation system is necessary to deepen the aspects that characterize the structure and elements (agents) that populate it. About structure of the model, we refer to the MAS approach that will be used as a preliminary setting. This approach is suitable for the description of domotic environments, in fact is possible to associate them to agents, where each one has its own goals and needs. To reach this goal we based on the UML modeling approach, which allowed the concentration of heterogeneous information within descriptions, such as agents that could be very different one from each other. During the development of the simulation environment there is the need of dealing with a variety of tools, technologies and employees’ technical levels; the UML theory allows us to formalize representations which are still valid in different and meaningful contexts. The agents are modeled in this work are hybrid objects, characterized by a finite-state dynamic (which represent their behavior) and a component described by a Petri Net (PN) which models their interaction with the energy source. The simulation tool provided is also used to test control strategies in order to meet the system constraints such as limited availability of resources or additional specifications that the system has to comply.

Il seguente lavoro si occupa della modellazione di sistemi domotici basata sulla teoria dei Multi Agent Systems (MAS). Il prodotto del lavoro è la messa a punto di un ambiente di simulazione/emulazione complesso in grado di contenere al suo interno numerosi componenti di un sistema domotico. Il lavoro svolto ha portato alla collaborazione con diversi Enti di Ricerca ed Aziende del settore. Per un corretto processo di modellazione di un sistema domotico è necessario approfondire gli aspetti che ne caratterizzano la struttura e gli elementi (Agenti) che la popolano. Per quanto riguarda la struttura del modello, ci si è rifatti all’approccio MAS che verrà usato come impostazione preliminare. Questo approccio si presta molto bene alla descrizione di ambienti domotici perché possiamo pensare agli elementi che li costituiscono come agenti, ognuno dei quali ha i suoi obbiettivi e le sue necessità. Per raggiungere questo obbiettivo ci si è basati su di un approccio UML, che ha consentito di andare a concentrare all’interno delle descrizioni informazioni eterogenee, quali quelle di Agenti che possono essere anche molto differenti gli uni dagli altri. Poiché durante il processo di sviluppo dell’ambiente è necessario confrontarsi con un’ampia varietà di strumenti, tecnologie e livelli tecnici dei collaboratori, l’UML ci consente di formalizzare rappresentazioni che rimangono valide e significative in contesti diversi. Gli agenti che in questo lavoro vengono modellati sono oggetti ibridi, caratterizzati da una dinamica a stati finiti, che rappresenta il loro comportamento, e una componente descritta da una Petri Net (PN) che modella la loro interazione con la fonte energetica. Lo strumento di simulazione verrà inoltre utilizzato per testare strategie di controllo atte a rispettare i vincoli del sistema quali la limitata disponibilità di risorse o ulteriori specifiche che si vuole che il sistema rispetti.