智能家居安防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

0 引 言

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和人們收入的不斷增加，人們開始越來越關(guān)注生活條件的安全性和生活質(zhì)量的可靠性，個(gè)人用戶對(duì)家庭安全需求的增長(zhǎng)越來越快。與此同時(shí)，傳統(tǒng)的機(jī)械式或單純依靠人為控制和操作的安防系統(tǒng)在實(shí)際的使用中暴露出了很多隱患和不足，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到人們對(duì)智能生活的要求;隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及，智能化數(shù)字家庭在人們對(duì)美好生活的呼聲中迅速崛起，而安防系統(tǒng)作為整個(gè)數(shù)字家庭系統(tǒng)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(shù)字家庭系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。

因此，本文提出了基于JESS專家系統(tǒng)的智能家居安防系統(tǒng)。

1 技術(shù)綜述

1.1 JESS和其工作原理

JESS是在1995年由美國(guó)Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室成員開發(fā)的一個(gè)規(guī)則引擎，是一種使用Java語言編寫的腳本環(huán)境。它強(qiáng)大的腳本語言能力能夠?yàn)橛脩籼峁┧械腏ava的API.JESS小巧、靈活，并且是已知規(guī)則引擎中最快的。

JESS采用產(chǎn)生式規(guī)則作為基本的知識(shí)表達(dá)模式，其核心包括事實(shí)庫(kù)、規(guī)則庫(kù)、推理機(jī)三大部分。其中推理機(jī)由模式匹配、沖突集、執(zhí)行引擎組成，規(guī)則庫(kù)與事實(shí)庫(kù)則組成知識(shí)庫(kù)。執(zhí)行引擎按一定優(yōu)先級(jí)激活沖突集當(dāng)中的規(guī)則，修改事實(shí)庫(kù)。循環(huán)這個(gè)過程，直到事實(shí)庫(kù)無變化推理結(jié)束。其中事實(shí)包括簡(jiǎn)單事實(shí)和對(duì)象事實(shí)，匹配是指JESS通過模式匹配語言對(duì)事實(shí)行操作，而JESS中的規(guī)則庫(kù)是中心數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)了各個(gè)領(lǐng)域模擬人類問題求解的產(chǎn)生式規(guī)則。

1.2 傳感器

傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出信號(hào)的器件或裝置。傳感器種類是非常繁多的，例如本文用到防燃?xì)庑孤蹲酉到y(tǒng)則采用氣體傳感器，當(dāng)檢測(cè)到空氣中燃?xì)獾臐舛瘸^閾值的時(shí)候，傳送信號(hào)給專家系統(tǒng)，從而觸發(fā)報(bào)警。

1.3 無線傳感技術(shù)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域大量的智能微型傳感器節(jié)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(qū)域中被感知對(duì)象的信息，并發(fā)送給觀察者或控制中心，無線傳感網(wǎng)絡(luò)是以無線的方式進(jìn)行通信的，需要低功耗、短距離的無線通信技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。本文采用ZigBee技術(shù)，其擁有一套非常完整的協(xié)議層次結(jié)構(gòu)，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)，完全滿足本系統(tǒng)的需求。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

2.1 系統(tǒng)特性

依據(jù)住戶家庭內(nèi)部安防的需求，本系統(tǒng)可劃分為如下子系統(tǒng)：門禁子系統(tǒng)、防盜報(bào)警子系統(tǒng)、防火災(zāi)報(bào)警子系統(tǒng)、防燃?xì)庑孤┳酉到y(tǒng)。故系統(tǒng)具有以下特征：

(1)系統(tǒng)的自動(dòng)性通過相對(duì)應(yīng)的傳感器，系統(tǒng)能夠?qū)彝?nèi)部的狀況進(jìn)行時(shí)時(shí)刻刻的自動(dòng)檢測(cè)。門禁子系統(tǒng)能夠檢測(cè)整個(gè)家庭的門窗的開閉情況;防盜報(bào)警子系統(tǒng)能夠檢測(cè)家庭是否遭到暴力入侵;防火災(zāi)報(bào)警子系統(tǒng)能夠檢測(cè)火災(zāi)和煙塵;防燃?xì)庑孤蹲酉到y(tǒng)能夠檢測(cè)空氣中天然氣的濃度等。

具體的本文僅以防火災(zāi)報(bào)警子系統(tǒng)為例進(jìn)行如下說明：通常情況下，當(dāng)有意外火災(zāi)發(fā)生時(shí)，室內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量的煙霧，同時(shí)產(chǎn)生大量的煙霧，因此，通過感煙探測(cè)器檢測(cè)室內(nèi)煙霧的濃度或檢測(cè)室內(nèi)溫度，就能夠判斷家庭內(nèi)部是否發(fā)生火災(zāi)，從而能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)火情，傳送信號(hào)給專家系統(tǒng)，通過專家系統(tǒng)報(bào)警，從而最大限度的降低火災(zāi)造成的損失。

(2)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和安全性系統(tǒng)能夠根據(jù)檢測(cè)到的異常狀況做出實(shí)時(shí)的反應(yīng)，保證家庭內(nèi)部和人員的安全。例如當(dāng)防燃?xì)庑孤蹲酉到y(tǒng)檢測(cè)到空氣中天然氣的濃度偏高會(huì)自動(dòng)關(guān)閉天然氣閥門并能夠開窗及時(shí)通風(fēng)，待恢復(fù)正常后再關(guān)閉窗戶。

(3)系統(tǒng)的可控性系統(tǒng)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(jù)具體的情況進(jìn)行靈活的配置。

全布防狀態(tài)適用于家中無人時(shí)，所有設(shè)備均設(shè)防。半布防狀態(tài)可對(duì)一定防護(hù)區(qū)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(qū)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(shè)備均處于撤防狀態(tài)，所有活動(dòng)信息均不會(huì)被設(shè)備采集。這樣靈活的配置可以提高系統(tǒng)的靈活性和避免錯(cuò)誤報(bào)警。

(4)系統(tǒng)的可升級(jí)性系統(tǒng)的控制是由自定義的專家系統(tǒng)來控制，有利于對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)。

2.2 系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)主要有三個(gè)功能模塊：專家系統(tǒng)模塊、識(shí)別模塊(主要是傳感器模塊)，以及執(zhí)行設(shè)備模塊(包括自動(dòng)報(bào)警機(jī)、語音電路、各輸入輸出設(shè)備、門禁設(shè)備等)。

如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)組成