嵌入式智能報警系統(tǒng)中專家系統(tǒng)概述

郝超杰+付振峰

摘 要：隨著中國住宅產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，智能建筑技術(shù)不斷向家庭延伸。在智能化系統(tǒng)中，與居民日常生活安全問題最緊密相關(guān)的是智能報警系統(tǒng)，它是以保障安全為目的建立起來的技術(shù)防范系統(tǒng)[1]。智能報警系統(tǒng)以計算機技術(shù)、通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)，利用家庭內(nèi)部的電話線、寬帶網(wǎng)絡(luò)等設(shè)施，將報警處理機與外部電話網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)相連，從而達到具有一定智能，可以網(wǎng)絡(luò)化管理，可實現(xiàn)防盜、監(jiān)測、報警等強大功能的報警系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：智能化；報警系統(tǒng)；嵌入式；網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

當(dāng)前的安全防范系統(tǒng)大部分以分立設(shè)備完成單項功能為主，并且部分設(shè)備還沒有實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)聯(lián)機操作或微機化控制，系統(tǒng)概念不強，落后于信息時代的發(fā)展。在信息技術(shù)發(fā)展的帶動下，安全防范設(shè)備邁入微機化和網(wǎng)絡(luò)化是必然的趨勢，其實現(xiàn)的功能亦將大大增強，逐步融入到可視化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化與智能化的發(fā)展大潮之中。其中最迫切需要實現(xiàn)的功能模塊是寬帶網(wǎng)（主要針對于以太網(wǎng)），同時，引入人工智能中專家系統(tǒng)的概念，使本報警系統(tǒng)具備判斷、推理、學(xué)習(xí)等能力，使報警系統(tǒng)擁有更高的可靠性、穩(wěn)定性和智能。

1 專家系統(tǒng)概述

專家系統(tǒng)是人工智能應(yīng)用研究的主要領(lǐng)域，它實質(zhì)上是一個計算機系統(tǒng)，其內(nèi)部含有大量的某個領(lǐng)域?qū)＜宜降闹R和經(jīng)驗，能夠以人類專家的水平完成特別困難的某一專業(yè)領(lǐng)域的任務(wù)。在設(shè)計專家系統(tǒng)時，知識工程師的任務(wù)就是使計算機盡可能模擬人類專家解決某些實際問題的決策和工作過程，即模仿人類專家如何運用知識和經(jīng)驗來解決所面臨問題的方法、技巧和步驟。

2 專家系統(tǒng)的幾種類型

按照專家系統(tǒng)所求解問題的性質(zhì)，可以對它分為以下幾類：

解釋專家系統(tǒng)。它的任務(wù)是通過對已知信息和數(shù)據(jù)的分析與解釋確定它們的含義。該系統(tǒng)處理的數(shù)據(jù)量很大，而且往往是不準(zhǔn)確的、有錯誤和不完全的，而且該系統(tǒng)的推理過程可能很復(fù)雜、很長。

預(yù)測專家系統(tǒng)。它的任務(wù)是通過對過去和現(xiàn)在已知狀況的分析，推斷未來可能發(fā)生的情況。該系統(tǒng)處理的數(shù)據(jù)隨時間變化，需要有適應(yīng)時間變化的動態(tài)模型。

監(jiān)視專家系統(tǒng)。它的任務(wù)在于對系統(tǒng)、對象或者過程的行為進行不斷觀察，并把觀察到的行為與其應(yīng)當(dāng)具有的行為進行比較，以發(fā)現(xiàn)異常情況時，發(fā)出警報。該系統(tǒng)具有快速反應(yīng)能力，在造成事故之前及時發(fā)出報警；警報要有很高的準(zhǔn)確性，誤報、漏報都非常少。系統(tǒng)能夠隨時間和條件的變化而動態(tài)地處理其輸入信息。

控制專家系統(tǒng)。它的任務(wù)是自適應(yīng)地管理一個受控對象或者客體的全面行為，使之滿足預(yù)期要求。該系統(tǒng)具有解釋、預(yù)報、診斷、規(guī)劃和執(zhí)行等多種功能。

3 專家系統(tǒng)的主要特點及優(yōu)勢

啟發(fā)性。專家系統(tǒng)能運用專家的知識與經(jīng)驗進行推理、判斷和決策。世界上大部分工作和知識都是非數(shù)學(xué)性的，只有一小部分人類活動是以數(shù)學(xué)公式為核心的，即使是物理和化學(xué)學(xué)科，大部分也是靠推理進行思考的；對于生物學(xué)、大部分醫(yī)學(xué)和全部法律，情況也是這樣。企業(yè)管理的思考幾乎全部靠符號推理，而不是數(shù)學(xué)計算。

透明性。專家系統(tǒng)能夠解釋本身的推理過程和回答用戶提出的問題，以便讓用戶能夠了解推理過程，提高對專家系統(tǒng)的信賴感。例如，一個醫(yī)療診斷專家系統(tǒng)診斷某病人患有肺炎，那么，這一專家系統(tǒng)將會向病人解釋為什么它患有肺炎，而且必須使用某種抗生素治療，就像一位醫(yī)療專家對病人詳細解釋病情一樣。

靈活性。專家系統(tǒng)能不斷地增強知識，修改原有知識，不斷更新。由于這一特點，使得專家系統(tǒng)具有十分廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。

專家系統(tǒng)能夠高效率、準(zhǔn)確、周到、迅速和不知疲倦地進行工作；專家系統(tǒng)解決問題時不受周圍環(huán)境的影響，也不可能遺漏忘記；可以使專家系統(tǒng)的專長不受時間和空間的限制，以便推廣珍貴的專家知識與經(jīng)驗；專家系統(tǒng)能夠促使各領(lǐng)域的發(fā)展，它使各領(lǐng)域?qū)＜业膶I(yè)知識和經(jīng)驗得到總結(jié)和精煉，能夠廣泛有力地傳播專家的知識、經(jīng)驗和能力。

專家系統(tǒng)作為一種智能的計算機程序系統(tǒng)，它和常規(guī)的應(yīng)用程序是不同的，一般應(yīng)用程序把問題求解的知識隱含地編入程序，而專家系統(tǒng)則把應(yīng)用領(lǐng)域的問題求戒知識單獨組成個實體，叫做知識庫。專家系統(tǒng)通過與知識庫分開的控制策略完成對知識庫的處理。在非專家系統(tǒng)中，知識被組織成三級：數(shù)據(jù)、知識庫和控制。

4 理想專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

理想專家系統(tǒng)主要包括以下幾部分。知識庫[2]用于存儲某領(lǐng)域?qū)＜蚁到y(tǒng)的專門知識，包括事實、可行操作與規(guī)則等。為了建立知識庫，要解決知識獲取和知識表示問題。知識獲取涉及知識工程師如何從專家那里獲得專門知識的問題；知識表示則要解決如何運用計算機能夠理解的形式表達和存儲知識的問題。它一般包括兩部分內(nèi)容：一部分是已知的同當(dāng)前問題有關(guān)的數(shù)據(jù)信息，映射到報警系統(tǒng)中，可以理解為確切的警情和確切的處理手段；另一部分是進行推理時要用到的一般知識和領(lǐng)域知識，可以理解為對未知種類警情、意外故障、不確定警情的處理知識，一種更大的、不局限與報警問題的知識庫。

專家系統(tǒng)使用黑板來記錄系統(tǒng)推理過程中使用的控制信息、假設(shè)內(nèi)容和非最終結(jié)果，這些數(shù)據(jù)都存儲在數(shù)據(jù)庫中，由此可見黑板就是一個數(shù)據(jù)庫文件，黑板數(shù)據(jù)庫文件一般包括議程、計劃、中間解三個內(nèi)容。調(diào)度器根據(jù)專家系統(tǒng)設(shè)計師設(shè)定的控制知識，從議程中選擇一項內(nèi)容作為系統(tǒng)下一步要執(zhí)行的事務(wù)。執(zhí)行器應(yīng)用知識庫及黑板數(shù)據(jù)庫中存儲的信息，執(zhí)行調(diào)度器所選擇的事務(wù)。協(xié)調(diào)器的主要作用就是當(dāng)?shù)玫叫聰?shù)據(jù)或者新假設(shè)時，對已得到的結(jié)果進行修正保證結(jié)果前后一致。向用戶解釋系統(tǒng)的行為是解釋器的工作范疇，其主要工作包括解釋結(jié)論的正確性及系統(tǒng)輸出其他候選解的原因。接口是人與系統(tǒng)進行信息交流的的媒介，它為用戶提供了直觀方便的交互作用手段。

5 結(jié)語

嵌入式系統(tǒng)在功能上具有極強的可擴展性和適應(yīng)性，有著廣闊的發(fā)展前景，同時系統(tǒng)也存在著一些缺陷和不足，需要進一步完善和改進。專家系統(tǒng)是對高效智能報警系統(tǒng)的一個嘗試，對于今后相關(guān)系統(tǒng)的建立提供了一個借鑒，將有助于報警系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展。

參開文獻

[1]史振國、王紹源，《智能報警嵌入式系統(tǒng)設(shè)計》，湖南大學(xué)，長沙，安防科技，產(chǎn)品設(shè)計與實現(xiàn)。

[2]李學(xué)軍，《基于嵌入式系統(tǒng)的智能報警系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)》，西南交通大學(xué)，碩士學(xué)位論文。

指導(dǎo)老師：田增國