智能家居安防系統的設計方案

專家系統是整個系統的"心臟",由它來接收和處理檢測到的信號，并根據預先設定的規則與事實匹配，做出及時的響應，并且還要協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生時各種參數(門窗的開閉、室內煙霧濃度、天然氣濃度等)的檢測，將檢測到的數據進行轉換，將實際參數通過無線傳送的方式傳遞給專家系統。

輸入輸出設備包括鍵盤、報警蜂鳴器、按鈕或開關、各類指示燈等。鍵盤用于用戶密碼的輸入、修改、預存短信通知的電話號碼的輸入等。報警蜂鳴器和各類指示燈用于聲音報警和系統不同工作狀態的指示。按鈕或開關用于電路的調試及布防狀態的選擇等。

語音設備：主要用于門禁系統。

短消息模塊：主要將異常狀況通過短消息發送給住戶。

無線通信模塊負責專家系統與傳感器之間的信息傳輸任務。

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

3 實驗的仿真模擬

3.1 判別匹配規則的推理機制

本系統的專家系統是使用JESS規則語言來描述判決規則的，用JESS來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，這些模式是用來匹配規則引擎中的事實，而RHS部分匹配完成后的執行動作。例如LHS部分描述的是判斷燃氣是否超過閾值的判決規則，RHS部分則描述的是諸如打開窗戶通風、發出報警信號、短信通知戶主等執行動作。對于同一個判決規則，只有LHS中所有的模式都與事實(即傳感器傳送過來的信號)匹配時，該規則才能被激活，RHS的動作才能夠執行。

根據上述描述，系統收到判決請求時，判決規則在規則引擎中的執行流程描述如下：

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

如果refact事實與映射規則中的第N 個模式nfact成功匹配，則映射規則被激活。

映射規則nfact的RHS動作被執行，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，規則的實施需要相應的上下文支持。例如："當專家系統接收到識別設備傳送的觸發信號時，專家系統會根據數據庫中的信息和知識基礎將信號轉化為("怎么了?")的問題，隨后將產生的"問題"傳送到規則引擎中進行事實的匹配：

(1)識別設備(觸發信號)∧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

實驗場景：實驗場景包括防火子系統，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",信號會立即傳送給專家系統，由專家系統根據事先設定的規則做出響應。

實驗數據：實驗中所描述數據，主要包括兩種類型，一類是對基本事實的聲明(是對家庭內部各種數據正常情況的模擬)，另一類是各種規則(判決規則和映射規則，即對各種突發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，僅給出基本事實的聲明和判決規則來模擬現實生活。

實驗環境：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。

實驗目的：通過上述實驗，演示上述判決規則的抽象執行流程，用仿真模擬的方式來證明該專家系統是可靠的。