JESS的智能家居安防系統(tǒng)的設(shè)計方案

專家系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的心臟,由它來接收和處理檢測到的信號，并根據(jù)預(yù)先設(shè)定的規(guī)則與事實匹配，做出及時的響應(yīng)，并且還要協(xié)調(diào)各模塊各設(shè)備的正常工作。

前端探測器主要是指傳感器，主要是負(fù)責(zé)對探測區(qū)域內(nèi)異常情況發(fā)生時各種參數(shù)(門窗的開閉、室內(nèi)煙霧濃度、天然氣濃度等)的檢測，將檢測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將實際參數(shù)通過無線傳送的方式傳遞給專家系統(tǒng)。

輸入輸出設(shè)備包括鍵盤、報警蜂鳴器、按鈕或開關(guān)、各類指示燈等。鍵盤用于用戶密碼的輸入、修改、預(yù)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(tǒng)不同工作狀態(tài)的指示。按鈕或開關(guān)用于電路的調(diào)試及布防狀態(tài)的選擇等。

語音設(shè)備：主要用于門禁系統(tǒng)。

短消息模塊：主要將異常狀況通過短消息發(fā)送給住戶。

無線通信模塊負(fù)責(zé)專家系統(tǒng)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(tǒng)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(guī)則的推理機制

本系統(tǒng)的專家系統(tǒng)是使用JESS規(guī)則語言來描述判決規(guī)則的，用JESS來描述的判決規(guī)則都具有LHS和RHS兩部分構(gòu)成的統(tǒng)一形式。其中LHS部分是由不同的模式構(gòu)成，這些模式是用來匹配規(guī)則引擎中的事實，而RHS部分匹配完成后的執(zhí)行動作。例如LHS部分描述的是判斷燃?xì)馐欠癯^閾值的判決規(guī)則，RHS部分則描述的是諸如打開窗戶通風(fēng)、發(fā)出報警信號、短信通知戶主等執(zhí)行動作。對于同一個判決規(guī)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(guī)則才能被激活，RHS的動作才能夠執(zhí)行。

根據(jù)上述描述，系統(tǒng)收到判決請求時，判決規(guī)則在規(guī)則引擎中的執(zhí)行流程描述如下：

當(dāng)專家系統(tǒng)接收到檢測設(shè)備傳送的請求信號時，規(guī)則引擎毀在判決事實緩沖區(qū)中自動生成一個refact事實。

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

映射規(guī)則nfact的RHS動作被執(zhí)行，將執(zhí)行指令傳送給執(zhí)行設(shè)備。

3.2 邏輯表示和推理

在系統(tǒng)中，規(guī)則的實施需要相應(yīng)的上下文支持。例如：當(dāng)專家系統(tǒng)接收到識別設(shè)備傳送的觸發(fā)信號時，專家系統(tǒng)會根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的信息和知識基礎(chǔ)將信號轉(zhuǎn)化為(怎么了?)的問題，隨后將產(chǎn)生的問題傳送到規(guī)則引擎中進(jìn)行事實的匹配：

(1)識別設(shè)備(觸發(fā)信號)∧控制設(shè)備(接收信號);

(2)控制設(shè)備(執(zhí)行)∧控制設(shè)備(傳送信息給控制設(shè)備)∧識別模塊(接收信息);

(3)識別設(shè)備(標(biāo)識信息，數(shù)據(jù)庫和知識庫)∧控制設(shè)備(探測和識別的信息);

(4)控制設(shè)備(信息)∧執(zhí)行設(shè)備(檢測結(jié)果，執(zhí)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(guī)則執(zhí)行機制的驗證

實驗場景：實驗場景包括防火子系統(tǒng)，防盜子系統(tǒng)和防天然氣子系統(tǒng)。當(dāng)響應(yīng)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(tǒng)，由專家系統(tǒng)根據(jù)事先設(shè)定的規(guī)則做出響應(yīng)。

實驗數(shù)據(jù)：實驗中所描述數(shù)據(jù)，主要包括兩種類型，一類是對基本事實的聲明(是對家庭內(nèi)部各種數(shù)據(jù)正常情況的模擬)，另一類是各種規(guī)則(判決規(guī)則和映射規(guī)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，僅給出基本事實的聲明和判決規(guī)則來模擬現(xiàn)實生活。

實驗環(huán)境：一臺PC機(2.26GHz的CPU,2GB內(nèi)存)，操作系統(tǒng)Microsoft Windows 7,規(guī)則引擎JESS(Ver 7.1p4)等。

實驗?zāi)康模和ㄟ^上述實驗，演示上述判決規(guī)則的抽象執(zhí)行流程，用仿真模擬的方式來證明該專家系統(tǒng)是可靠的。