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1、JIU JIANG UNIVERSITY毕 业 论 文 题 目 信息家电智能协作系统的设计 与实现 英文题目 Design and Implementation of Information Appliances Intellig-ent Collaborative System 院 系 信息科学与技术学院 专 业 计算机科学与技术 姓 名 陈丽芳 班级学号 A081117 指导教师 刘华中 二一二年五月摘 要随着计算机技术、网络技术和信息技术的不断发展以及人们生活质量的不断提高，家居生活智能化已经成为可能，并且成为了家居生活发展的必然趋势。要实现家居的智能化，必定要解决信息家电间的智能协作问
2、题。信息家电作为智能家居的一个重要组成部分，信息家电间的相互协作、相互识别，自主学习和推理会将智能家居的智能化推向一个更高的层次。系统通过推理算法简单模拟实现信息家电间的智能协作，首先采用面向对象的统一建模语言UML语言来对信息家电的协作模型进行分析，建立了一个统一的协作模型；其次将协作模型中的协作关系用产生式规则进行知识表示；再次结合产生式规则专家系统知识设计推理算法；最后通过C语言结合存储在SQLite数据库中的知识库实现推理算法，简单模拟出了信息家电中的智能协作场景。通过在SQLite中的协作规则存储以及协作算法的C语言实现，系统简单模拟出了信息家电智能协作系统中状态接收，协作推理，动作
3、触发的智能协作过程。关键词：信息家电，智能协作，统一建模语言，产生式规则AbstractWith the continuous development of computer technology, network technology and information technology and improvement of our living quality, the smart home life has become to be possible, and has become an inevitable trend of our home life development. To
4、realize the intelligent home life, we must solve the problem of information appliances collaboration. Information appliances as an important part of the intelligent home life, the mutual collaboration, and mutual distinguish; autonomic learning and reasoning of information appliances will promote th
5、e intelligent home life to a higher level.The system simply simulates the realization of the intelligent collaboration through the reasoning algorithm. First, use the object-oriented Unified Modeling Language (UML) to analysis the collaborative model of information appliances, built a uniform collab
6、orative model; second, use the production rules to express the collaborative relation of the collaborative model; third, combine the Production Rules Based Expert Systems theory to design a reasoning algorithm; Last, realize the reasoning algorithm by using C language and combining the knowledge bas
7、e in SQLite database, simply simulates the scenario of information appliances collaboration.Through the collaboration rules that saved in SQLite and the collaboration algorithm that realized by C, the system has simply simulated the intelligent collaborative process that including status receiving,
8、collaboration reasoning, action activating of information appliances intelligent collaborative system.Keywords: Information Appliances, Intelligent Collaboration, Unified Modeling Language, Production Rules目 录摘 要IAbstractII1 绪论1.1课题的提出(1)1.2课题研究背景(1)1.3课题国内外研究现状(2)1.4课题研究意义(3)1.5本文工作及创新点(4)1.6论文结构(5
9、)2 相关知识介绍2.1信息家电(6)2.2智能协作(9)2.3产生式规则(10)2.4专家系统(11)2.5本章小结(13)3 信息家电智能协作系统的设计3.1基于面向对象的信息家电智能协作系统模型设计(14)3.2智能协作系统UML建模(15)3.3信息家电智能协作系统中的概念模型设计(19)3.4本章小结(21)4 信息家电智能协作系统中的知识表示和智能推理4.1基于产生式规则的知识表示(22)4.2产生式规则专家系统在信息家电智能协作系统中的应用(24)4.3产生式规则自主学习优化(27)4.4本章小结(29)5 信息家电智能协作系统的实现5.1信息家电智能协作规则在数据库中的存储实现
10、(31)5.2信息家电智能协作规则的树型结构存储实现(36)5.3代码设计与实现(38)5.4本章小结(49)6 系统功能测试6.1系统数据库各表内容显示(50)6.2系统增加、删除规则功能显示(50)6.3系统推理功能测试(52)6.4系统规则优化功能测试(54)6.5本章小结(55)7 总结与展望7.1论文工作总结(56)7.2未来工作展望(56)致 谢(58)参考文献(59)1 绪论1.1课题的提出如今，智能家居已经逐步成为一个热点，它已经逐步成为一个平民化的产品。智能家居不仅是体现在给它的使用者提供一个方便、舒适的住宅环境，它还包括在家居安防和家居健康监护等健康家居、安全家居的运用。智
11、能家居所要给大家呈现的将是一个完整的家居体验。虽然说依靠一些简单的信息家电也能给用户提供一些很智能的功能，也越来越多的家电商家推出了众多的类似智能空调、智能冰箱的智能信息家电。信息家电是一种价格低廉、操作简便、 实用性强、带有PC主要功能的家电产品1。根据以上概念可知信息家电是一种家电产品，那么它也就代表了它其实还只是一个独立的个体，因此单纯的依靠信息家电是很难实现家居的智能化的，我们需要解决信息家电间的进一步协作问题，让信息家电间相互识别，相互协作，相互触发并且能够通过主人的事先设置以及日常的行为习惯来自动地完成一些动作，达到信息家电的自主学习和自我推理。通过信息家电间的协作可以实现智能家居
12、的一体化，让智能住宅中的信息家电成为一个整体，并且拥有自己的智慧和自主学习能力，更大程度上地为用户提供一个智能的家居。要实现信息家电间的智能协作，首先要提供一个合适、全面而且适用性高的协作模型。同时，再将信息家电的协作规则运用产生式规则的方式进行储备，成为信息家电间智能协作的一个参照依据，信息家电智能协作系统在运作过程中根据感应到的各信息家电状态来进行自我推理，自动地去推理控制信息家电间的协作。对信息家电的智能协作模型进行分析与设计，以及运用产生式规则原理来简单模拟信息家电间的智能协作，自我触发是本文的主要研究内容。1.2课题研究背景智能家居概念的起源很早，但一直未有具体的建筑案例出现，直到1
13、984年美国联合科技公司（United Techno1ogies Building System）将建筑设备信息化、整合化的概念应用于美国康乃迪克州（Conneticut）哈特佛市（Hartford）的CityPlaceBuilding时，才出现了首栋的“智能型建筑”，从此也揭开了全世界争相建造智能家居的序幕。但当时只是对一座旧式大楼进行了一定程度的改造，采用计算机系统对大楼的空调、电梯、照明等设备进行监测和控制，并提供语音通信、电子邮件和情报资料等方面的信息服务2。智能家居至今在中国已经历了近10年的发展，在2011年11月27日安徽合肥举办的第五届中国（合肥）国际家用电器博览会中也引入智能
14、家居新概念，筹备智能家居体验馆、家电全产业链和小家电展示展销、家电新产品新技术发布、家电品牌展等内容。海尔、TCL、新科、春兰、格兰仕等知名家电企业也参加了展会。信息家电是应运智能家居而生的，从1999年3月，微软耗资数十亿美元，在全球范围内力推“维纳斯计划”，向信息家电领域挺进，到随后的美国国家半导体公司总裁赫拉在北京世界计算机博览会上在推销“信息家电”概念的同时还推出了如机顶盒、WebPDA等早期的信息家电产品以及之后中科院凯思软件集团与微软针锋相对地提出了称为“女娲”计划的嵌入式操作系统3。信息家电发展到现在，已经有越来越多的被冠以“智能”头衔的家电产品被推出市场，但是像海尔集团在物联网
15、时代推出的智能生活解决方案U-home这样的关于信息家电智能协作的完整智能家居协作方案产品却没有很好的发展起来。1.3课题国内外研究现状一些诸如海尔、春兰等的家电企业更多是研究如何推出更多的智能化的信息家电产品，很少致力于信息家电的协作这方面的研究。但是如果要进一步的实现家居的智能化，我们就必须要解决信息家电间的协作问题。要实现信息家电智能协作，必将需要考虑到采用什么样的协作模型来很好地去模拟出信息家电智能协作时的各种场景。目前比较常用协作模型的有基于多Agent系统的协作模型、基于共享工作空间下的协作模型。多Agent系统是研究如何再一群自主的Agent间进行智能行为协调，它具有交互性、社交性、协作性、适应性和分布性等。Agent对环境以及其他的Agent进行适应，然后改变Agent的心智状态来实现Agent间的协调4。在多Agent系统中，Agents的联合行为空间和联合状态空间是高维的，因此具体实现相对较难，此外，多Agent系统是一个分布式的系统，但是信息家电的智能协作系统是一个集中
