基于JESS的智能家居安防系統設計

摘要：根據目前世界智能家居安防市場(chǎng)和安防技術(shù)的發(fā)展趨勢，提出了基于JESS的智能家居安防系統設計。首先介紹系統是根據基于JESS的專(zhuān)家系統、嵌入式和無(wú)線(xiàn)傳感器等技術(shù)進(jìn)行研究的，系統的組成包括門(mén)禁子系統、防盜報警子系統、防火災報警子系統、防燃氣泄漏子系統等。基于Java語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的規則引擎JESS專(zhuān)家系統，能夠根據家庭內發(fā)生的場(chǎng)景來(lái)判斷家庭狀況是否處于安全狀態(tài)，并對非安全狀態(tài)做出及時(shí)反映。最后的仿真結果驗證了系統的設計。
關(guān)鍵詞：安防系統；JESS；智能家居；傳感器

0 引言
隨著(zhù)社會(huì )的不斷發(fā)展和人們收入的不斷增加，人們開(kāi)始越來(lái)越關(guān)注生活條件的安全性和生活質(zhì)量的可靠性，個(gè)人用戶(hù)對家庭安全需求的增長(cháng)越來(lái)越快。與此同時(shí)，傳統的機械式或單純依靠人為控制和操作的安防系統在實(shí)際的使用中暴露出了很多隱患和不足，遠遠達不到人們對智能生活的要求；隨著(zhù)計算機技術(shù)的普及，智能化數字家庭在人們對美好生活的呼聲中迅速崛起，而安防系統作為整個(gè)數字家庭系統安全的重要組成部分，其可靠性、智能性和安全性將直接影響到數字家庭系統的實(shí)現。
因此，本文提出了基于JESS專(zhuān)家系統的智能家居安防系統。

1 技術(shù)綜述
1．1 JESS和其工作原理
JESS是在1995年由美國Sandia國家實(shí)驗室成員開(kāi)發(fā)的一個(gè)規則引擎，是一種使用Java語(yǔ)言編寫(xiě)的腳本環(huán)境。它強大的腳本語(yǔ)言能力能夠為用戶(hù)提供所有的Java的API。JESS小巧、靈活，并且是已知規則引擎中最快的。
JESS采用產(chǎn)生式規則作為基本的知識表達模式，其核心包括事實(shí)庫、規則庫、推理機三大部分。其中推理機由模式匹配、沖突集、執行引擎組成，規則庫與事實(shí)庫則組成知識庫。執行引擎按一定優(yōu)先級激活沖突集當中的規則，修改事實(shí)庫。循環(huán)這個(gè)過(guò)程，直到事實(shí)庫無(wú)變化推理結束。其中事實(shí)包括簡(jiǎn)單事實(shí)和對象事實(shí)，匹配是指JESS通過(guò)模式匹配語(yǔ)言對事實(shí)行操作，而JESS中的規則庫是中心數據庫，存儲了各個(gè)領(lǐng)域模擬人類(lèi)問(wèn)題求解的產(chǎn)生式規則。
1．2 傳感器
傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出信號的器件或裝置。傳感器種類(lèi)是非常繁多的，例如本文用到防燃氣泄露子系統則采用氣體傳感器，當檢測到空氣中燃氣的濃度超過(guò)閾值的時(shí)候，傳送信號給專(zhuān)家系統，從而觸發(fā)報警。
1．3 無(wú)線(xiàn)傳感技術(shù)
無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )是由部署在監測區域大量的智能微型傳感器節點(diǎn)組成，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò )覆蓋區域中被感知對象的信息，并發(fā)送給觀(guān)察者或控制中心，無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )是以無(wú)線(xiàn)的方式進(jìn)行通信的，需要低功耗、短距離的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)來(lái)實(shí)現。本文采用Zig Bee技術(shù)，其擁有一套非常完整的協(xié)議層次結構，具有低功耗、低成本、延時(shí)短、網(wǎng)絡(luò )容量大和安全可靠等特點(diǎn)，完全滿(mǎn)足本系統的需求。

2 系統架構
2．1 系統特性
依據住戶(hù)家庭內部安防的需求，本系統可劃分為如下子系統：門(mén)禁子系統、防盜報警子系統、防火災報警子系統、防燃氣泄漏子系統。故系統具有以下特征：
(1)系統的自動(dòng)性
通過(guò)相對應的傳感器，系統能夠對家庭內部的狀況進(jìn)行時(shí)時(shí)刻刻的自動(dòng)檢測。門(mén)禁子系統能夠檢測整個(gè)家庭的門(mén)窗的開(kāi)閉情況；防盜報警子系統能夠檢測家庭是否遭到暴力入侵；防火災報警子系統能夠檢測火災和煙塵；防燃氣泄露子系統能夠檢測空氣中天然氣的濃度等。
具體的本文僅以防火災報警子系統為例進(jìn)行如下說(shuō)明：通常情況下，當有意外火災發(fā)生時(shí)，室內會(huì )產(chǎn)生大量的煙霧，同時(shí)產(chǎn)生大量的煙霧，因此，通過(guò)感煙探測器檢測室內煙霧的濃度或檢測室內溫度，就能夠判斷家庭內部是否發(fā)生火災，從而能夠及時(shí)發(fā)現火情，傳送信號給專(zhuān)家系統，通過(guò)專(zhuān)家系統報警，從而最大限度的降低火災造成的損失。
(2)系統的實(shí)時(shí)性和安全性
系統能夠根據檢測到的異常狀況做出實(shí)時(shí)的反應，保證家庭內部和人員的安全。例如當防燃氣泄露子系統檢測到空氣中天然氣的濃度偏高會(huì )自動(dòng)關(guān)閉天然氣閥門(mén)并能夠開(kāi)窗及時(shí)通風(fēng)，待恢復正常后再關(guān)閉窗戶(hù)。
(3)系統的可控性
系統的工作狀態(tài)可劃分為全布防狀態(tài)、半布防狀態(tài)和撤防狀態(tài)。主人可根據具體的情況進(jìn)行靈活的配置。全布防狀態(tài)適用于家中無(wú)人時(shí)，所有設備均設防。半布防狀態(tài)可對一定防護區進(jìn)行布防，適用于家中人員處于睡眠狀態(tài)或只在單一區域進(jìn)行活動(dòng)的狀態(tài)。撤防狀態(tài)：
撤防狀態(tài)適用于家中有人活動(dòng)時(shí)，所有設備均處于撤防狀態(tài)，所有活動(dòng)信息均不會(huì )被設備采集。這樣靈活的配置可以提高系統的靈活性和避免錯誤報警。
(4)系統的可升級性
系統的控制是由自定義的專(zhuān)家系統來(lái)控制，有利于對系統進(jìn)行升級。