智能家居安防系統的設計方案

專(zhuān)家系統是整個(gè)系統的"心臟",由它來(lái)接收和處理檢測到的信號，并根據預先設定的規則與事實(shí)匹配，做出及時(shí)的響應，并且還要協(xié)調各模塊各設備的正常工作。

前端探測器主要是指傳感器，主要是負責對探測區域內異常情況發(fā)生時(shí)各種參數(門(mén)窗的開(kāi)閉、室內煙霧濃度、天然氣濃度等)的檢測，將檢測到的數據進(jìn)行轉換，將實(shí)際參數通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳送的方式傳遞給專(zhuān)家系統。

輸入輸出設備包括鍵盤(pán)、報警蜂鳴器、按鈕或開(kāi)關(guān)、各類(lèi)指示燈等。鍵盤(pán)用于用戶(hù)密碼的輸入、修改、預存短信通知的電話(huà)號碼的輸入等。報警蜂鳴器和各類(lèi)指示燈用于聲音報警和系統不同工作狀態(tài)的指示。按鈕或開(kāi)關(guān)用于電路的調試及布防狀態(tài)的選擇等。

語(yǔ)音設備：主要用于門(mén)禁系統。

短消息模塊：主要將異常狀況通過(guò)短消息發(fā)送給住戶(hù)。

無(wú)線(xiàn)通信模塊負責專(zhuān)家系統與傳感器之間的信息傳輸任務(wù)。

電源電路配合后備電源完成緊急情況下的系統供電，防止因為暫時(shí)的斷電而造成的安防失控。

3 實(shí)驗的仿真模擬

3.1 判別匹配規則的推理機制

本系統的專(zhuān)家系統是使用JESS規則語(yǔ)言來(lái)描述判決規則的，用JESS來(lái)描述的判決規則都具有LHS和RHS兩部分構成的統一形式。其中LHS部分是由不同的模式構成，這些模式是用來(lái)匹配規則引擎中的事實(shí)，而RHS部分匹配完成后的執行動(dòng)作。例如LHS部分描述的是判斷燃氣是否超過(guò)閾值的判決規則，RHS部分則描述的是諸如打開(kāi)窗戶(hù)通風(fēng)、發(fā)出報警信號、短信通知戶(hù)主等執行動(dòng)作。對于同一個(gè)判決規則，只有LHS中所有的模式都與事實(shí)(即傳感器傳送過(guò)來(lái)的信號)匹配時(shí)，該規則才能被激活，RHS的動(dòng)作才能夠執行。

根據上述描述，系統收到判決請求時(shí)，判決規則在規則引擎中的執行流程描述如下：

當專(zhuān)家系統接收到檢測設備傳送的請求信號時(shí)，規則引擎毀在判決事實(shí)緩沖區中自動(dòng)生成一個(gè)refact事實(shí)。

如果refact事實(shí)與映射規則中的第N 個(gè)模式nfact成功匹配，則映射規則被激活。

映射規則nfact的RHS動(dòng)作被執行，將執行指令傳送給執行設備。

3.2 邏輯表示和推理

在系統中，規則的實(shí)施需要相應的上下文支持。例如："當專(zhuān)家系統接收到識別設備傳送的觸發(fā)信號時(shí)，專(zhuān)家系統會(huì )根據數據庫中的信息和知識基礎將信號轉化為("怎么了?")的問(wèn)題，隨后將產(chǎn)生的"問(wèn)題"傳送到規則引擎中進(jìn)行事實(shí)的匹配：

(1)識別設備(觸發(fā)信號)∧控制設備(接收信號);

(2)控制設備(執行)∧控制設備(傳送信息給控制設備)∧識別模塊(接收信息);

(3)識別設備(標識信息，數據庫和知識庫)∧控制設備(探測和識別的信息);

(4)控制設備(信息)∧執行設備(檢測結果，執行命令) ;

上述過(guò)程也可以使用下列公式表示：

?i∈I,?c,Cr ∈C,?e∈Ee,?d ∈D,?k∈K[identify(i)∧pass(i,c)∧judge(c)∧pass(c,i)∧compose(i,d,k)∧result((i,d,k)，r)∧pass(r,Cr)∧judge(Cr)→execution(e)]

3.3 判別規則執行機制的驗證

實(shí)驗場(chǎng)景：實(shí)驗場(chǎng)景包括防火子系統，防盜子系統和防天然氣子系統。當響應的傳感器接收到傳感器的"異常檢測信號",信號會(huì )立即傳送給專(zhuān)家系統，由專(zhuān)家系統根據事先設定的規則做出響應。

實(shí)驗數據：實(shí)驗中所描述數據，主要包括兩種類(lèi)型，一類(lèi)是對基本事實(shí)的聲明(是對家庭內部各種數據正常情況的模擬)，另一類(lèi)是各種規則(判決規則和映射規則，即對各種突發(fā)情況臨界值的界定和判斷)的定義，限于篇幅，本文做了最大程度的精簡(jiǎn)，僅給出基本事實(shí)的聲明和判決規則來(lái)模擬現實(shí)生活。

實(shí)驗環(huán)境：一臺PC機(2.26GHz的CPU,2GB內存)，操作系統Microsoft Windows 7,規則引擎JESS(Ver 7.1p4)等。

實(shí)驗目的：通過(guò)上述實(shí)驗，演示上述判決規則的抽象執行流程，用仿真模擬的方式來(lái)證明該專(zhuān)家系統是可靠的。