智能家居安防系統(tǒng)的設計方案

0 引 言

隨著社會的不斷發(fā)展和人們收入的不斷增加，人們開始越來越關注生活條件的安全性和生活質量的可靠性，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

無線傳感器網(wǎng)絡是由部署在監(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來實現(xiàn)。本文采用ZigBee技術，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、延時短、網(wǎng)絡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

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的傳感器，系統(tǒng)能夠對家庭內(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;防火災報警子系統(tǒng)能夠檢測火災和煙塵;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，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，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閉天然氣閥門并能夠開窗及時通風，待恢復正常后再關閉窗戶。

(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，所有設備均設防。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，所有設備均處于撤防狀態(tài)，所有活動信息均不會被設備采集。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。

2.2 系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)主要有三個功能模塊：專家系統(tǒng)模塊、識別模塊(主要是傳感器模塊)，以及執(zhí)行設備模塊(包括自動報警機、語音電路、各輸入輸出設備、門禁設備等)。

如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)組成