基于JESS的智能家居安防系統(tǒng)設(shè)計

摘要：根據(jù)目前世界智能家居安防市場和安防技術(shù)的發(fā)展趨勢，提出了基于JESS的智能家居安防系統(tǒng)設(shè)計。首先介紹系統(tǒng)是根據(jù)基于JESS的專家系統(tǒng)、嵌入式和無線傳感器等技術(shù)進行研究的，系統(tǒng)的組成包括門禁子系統(tǒng)、防盜報警子系統(tǒng)、防火災(zāi)報警子系統(tǒng)、防燃氣泄漏子系統(tǒng)等。基于Java語言開發(fā)的規(guī)則引擎JESS專家系統(tǒng)，能夠根據(jù)家庭內(nèi)發(fā)生的場景來判斷家庭狀況是否處于安全狀態(tài)，并對非安全狀態(tài)做出及時反映。最后的仿真結(jié)果驗證了系統(tǒng)的設(shè)計。
關(guān)鍵詞：安防系統(tǒng)；JESS；智能家居；傳感器

0 引言
隨著社會的不斷發(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，個人用戶對家庭安全需求的增長越來越快。與此同時，傳統(tǒng)的機械式或單純依靠人為控制和操作的安防系統(tǒng)在實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；隨著計算機技術(shù)的普及，智能化數(shù)字家庭在人們對美好生活的呼聲中迅速崛起，而安防系統(tǒng)作為整個數(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Sandia國家實驗室成員開發(fā)的一個規(guī)則引擎，是一種使用Java語言編寫的腳本環(huán)境。它強大的腳本語言能力能夠為用戶提供所有的Java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)則作為基本的知識表達模式，其核心包括事實庫、規(guī)則庫、推理機三大部分。其中推理機由模式匹配、沖突集、執(zhí)行引擎組成，規(guī)則庫與事實庫則組成知識庫。執(zhí)行引擎按一定優(yōu)先級激活沖突集當中的規(guī)則，修改事實庫。循環(huán)這個過程，直到事實庫無變化推理結(jié)束。其中事實包括簡單事實和對象事實，匹配是指JESS通過模式匹配語言對事實行操作，而JESS中的規(guī)則庫是中心數(shù)據(jù)庫，存儲了各個領(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(guī)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。傳感器種類是非常繁多的，例如本文用到防燃氣泄露子系統(tǒng)則采用氣體傳感器，當檢測到空氣中燃氣的濃度超過閾值的時候，傳送信號給專家系統(tǒng)，從而觸發(fā)報警。
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)測區(qū)域大量的智能微型傳感器節(jié)點組成，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)是以無線的方式進行通信的，需要低功耗、短距離的無線通信技術(shù)來實現(xiàn)。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(jié)構(gòu)，具有低功耗、低成本、延時短、網(wǎng)絡(luò)容量大和安全可靠等特點，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)、防盜報警子系統(tǒng)、防火災(zāi)報警子系統(tǒng)、防燃氣泄漏子系統(tǒng)。故系統(tǒng)具有以下特征：
(1)系統(tǒng)的自動性
通過相對應(yīng)的傳感器，系統(tǒng)能夠?qū)彝?nèi)部的狀況進行時時刻刻的自動檢測。門禁子系統(tǒng)能夠檢測整個家庭的門窗的開閉情況；防盜報警子系統(tǒng)能夠檢測家庭是否遭到暴力入侵；防火災(zāi)報警子系統(tǒng)能夠檢測火災(zāi)和煙塵；防燃氣泄露子系統(tǒng)能夠檢測空氣中天然氣的濃度等。
具體的本文僅以防火災(zāi)報警子系統(tǒng)為例進行如下說明：通常情況下，當有意外火災(zāi)發(fā)生時，室內(nèi)會產(chǎn)生大量的煙霧，同時產(chǎn)生大量的煙霧，因此，通過感煙探測器檢測室內(nèi)煙霧的濃度或檢測室內(nèi)溫度，就能夠判斷家庭內(nèi)部是否發(fā)生火災(zāi)，從而能夠及時發(fā)現(xiàn)火情，傳送信號給專家系統(tǒng)，通過專家系統(tǒng)報警，從而最大限度的降低火災(zāi)造成的損失。
(2)系統(tǒng)的實時性和安全性
系統(tǒng)能夠根據(jù)檢測到的異常狀況做出實時的反應(yīng)，保證家庭內(nèi)部和人員的安全。例如當防燃氣泄露子系統(tǒng)檢測到空氣中天然氣的濃度偏高會自動關(guān)閉天然氣閥門并能夠開窗及時通風(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)具體的情況進行靈活的配置。全布防狀態(tài)適用于家中無人時，所有設(shè)備均設(shè)防。半布防狀態(tài)可對一定防護區(qū)進行布防，適用于家中人員處于睡眠狀態(tài)或只在單一區(qū)域進行活動的狀態(tài)。撤防狀態(tài)：
撤防狀態(tài)適用于家中有人活動時，所有設(shè)備均處于撤防狀態(tài)，所有活動信息均不會被設(shè)備采集。這樣靈活的配置可以提高系統(tǒng)的靈活性和避免錯誤報警。
(4)系統(tǒng)的可升級性
系統(tǒng)的控制是由自定義的專家系統(tǒng)來控制，有利于對系統(tǒng)進行升級。