基于JESS的智能家居安防系统设计

摘要：根据目前世界智能家居安防市场和安防技术的发展趋势，提出了基于JESS的智能家居安防系统设计。首先介绍系统是根据基于JESS的专家系统、嵌入式和无线传感器等技术进行研究的，系统的组成包括门禁子系统、防盗报警子系统、防火灾报警子系统、防燃气泄漏子系统等。基于Java语言开发的规则引擎JESS专家系统，能够根据家庭内发生的场景来判断家庭状况是否处于安全状态，并对非安全状态做出及时反映。最后的仿真结果验证了系统的设计。
关键词：安防系统；JESS；智能家居；传感器

0 引言
随着社会的不断发展和人们收入的不断增加，人们开始越来越关注生活条件的安全性和生活质量的可靠性，个人用户对家庭安全需求的增长越来越快。与此同时，传统的机械式或单纯依靠人为控制和操作的安防系统在实际的使用中暴露出了很多隐患和不足，远远达不到人们对智能生活的要求；随着计算机技术的普及，智能化数字家庭在人们对美好生活的呼声中迅速崛起，而安防系统作为整个数字家庭系统安全的重要组成部分，其可靠性、智能性和安全性将直接影响到数字家庭系统的实现。
因此，本文提出了基于JESS专家系统的智能家居安防系统。

1 技术综述
1．1 JESS和其工作原理
JESS是在1995年由美国Sandia国家实验室成员开发的一个规则引擎，是一种使用Java语言编写的脚本环境。它强大的脚本语言能力能够为用户提供所有的Java的API。JESS小巧、灵活，并且是已知规则引擎中最快的。
JESS采用产生式规则作为基本的知识表达模式，其核心包括事实库、规则库、推理机三大部分。其中推理机由模式匹配、冲突集、执行引擎组成，规则库与事实库则组成知识库。执行引擎按一定优先级激活冲突集当中的规则，修改事实库。循环这个过程，直到事实库无变化推理结束。其中事实包括简单事实和对象事实，匹配是指JESS通过模式匹配语言对事实行操作，而JESS中的规则库是中心数据库，存储了各个领域模拟人类问题求解的产生式规则。
1．2 传感器
传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出信号的器件或装置。传感器种类是非常繁多的，例如本文用到防燃气泄露子系统则采用气体传感器，当检测到空气中燃气的浓度超过阈值的时候，传送信号给专家系统，从而触发报警。
1．3 无线传感技术
无线传感器网络是由部署在监测区域大量的智能微型传感器节点组成，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并发送给观察者或控制中心，无线传感网络是以无线的方式进行通信的，需要低功耗、短距离的无线通信技术来实现。本文采用Zig Bee技术，其拥有一套非常完整的协议层次结构，具有低功耗、低成本、延时短、网络容量大和安全可靠等特点，完全满足本系统的需求。

2 系统架构
2．1 系统特性
依据住户家庭内部安防的需求，本系统可划分为如下子系统：门禁子系统、防盗报警子系统、防火灾报警子系统、防燃气泄漏子系统。故系统具有以下特征：
(1)系统的自动性
通过相对应的传感器，系统能够对家庭内部的状况进行时时刻刻的自动检测。门禁子系统能够检测整个家庭的门窗的开闭情况；防盗报警子系统能够检测家庭是否遭到暴力入侵；防火灾报警子系统能够检测火灾和烟尘；防燃气泄露子系统能够检测空气中天然气的浓度等。
具体的本文仅以防火灾报警子系统为例进行如下说明：通常情况下，当有意外火灾发生时，室内会产生大量的烟雾，同时产生大量的烟雾，因此，通过感烟探测器检测室内烟雾的浓度或检测室内温度，就能够判断家庭内部是否发生火灾，从而能够及时发现火情，传送信号给专家系统，通过专家系统报警，从而最大限度的降低火灾造成的损失。
(2)系统的实时性和安全性
系统能够根据检测到的异常状况做出实时的反应，保证家庭内部和人员的安全。例如当防燃气泄露子系统检测到空气中天然气的浓度偏高会自动关闭天然气阀门并能够开窗及时通风，待恢复正常后再关闭窗户。
(3)系统的可控性
系统的工作状态可划分为全布防状态、半布防状态和撤防状态。主人可根据具体的情况进行灵活的配置。全布防状态适用于家中无人时，所有设备均设防。半布防状态可对一定防护区进行布防，适用于家中人员处于睡眠状态或只在单一区域进行活动的状态。撤防状态：
撤防状态适用于家中有人活动时，所有设备均处于撤防状态，所有活动信息均不会被设备采集。这样灵活的配置可以提高系统的灵活性和避免错误报警。
(4)系统的可升级性
系统的控制是由自定义的专家系统来控制，有利于对系统进行升级。