基于OSGi的语义智能监控系统设计与实现

【摘要】随着互联网技术的发展和生活水平的提高，人们的家庭安防意识不断增强。智能监控系统以它远程实时监测家庭环境和自动控制家庭设备的能力越来越受到人们的重视，它的出现使得实时监测家庭情况，远程照顾老人和小孩以及宠物等成为可能。人们可以在工作或旅行之余，通过远程来了解家中状况，并能根据家中发生的异常情况及时做出相应的措施。目前，智能监控系统更新换代的速度非常快，功能也日趋多样化，但还普遍存在以下问题：（1）系统升级困难，可扩展性差。（2）应用和服务都是静态的，无法按需动态变化。（3）人机交互能力有限，监控系统通常不能根据家中的异常情况自动做出反应。所以为了解决上述问题，本文提出将OSGi（OpenServiceGatewayInitiative）框架和语义技术相结合，并将其应用到智能监控系统中，形成基于OSGi的语义智能监控系统，将系统中的各功能模块化，做到“即插即用”，同时系统中的每个模块都是具有语义操作能力的，从而更好地满足人们所需要的服务。语义智能监控系统由三个部分构成，ZigBee网络、网关和终端设备。ZigBee网络的终端节点负责采集家居环境的温度、烟感等数据信息，网关用来对这些数据信息进行处理，同时网关也作为监控系统的服务器来响应用户的请求，而用户则可以在终端设备（比如PC、手机、平板电脑等）上通过浏览器来观察家中情况。本文所研究的语义智能监控系统采用B/S（浏览器/服务器）模式，笔者在网关上构建了OSGi框架，将登录模块、环境感知模块、家居设备控制模块和视频监控模块封装成Bundles，这些Bundles可以动态加载和卸载。在环境感知Bundle中通过引入传感器本体模型，将传感器数据语义化，并根据烟感和温度传感器的数据信息制定了火灾预警的推理规则，实现用户家中有火灾预警，系统会自动给用户发送短信的功能。同样，在视频监控Bundle中引入了监控设备本体等，最终实现用户家中门窗异常（有人入侵），监控设备就会转向相应位置的功能。笔者在实验室中模拟家居环境对系统的有效性进行验证，经过反复测试，系统运行良好，达到预期目标。OSGi和语义技术的结合使得监控系统变得更加智能，解决了原有监控系统动态性差和无法自主判断家中异常情况的问题。对用户来说，家中发生异常情况会及时收到短信通知，而且B/S模式的监控系统也免去了安装软件以及软件更新的麻烦。系统实现了从面向设备到面向用户的转变，具有广泛的实用价值。
【作者】孟凡勇；
【导师】顾海军；
【作者基本信息】吉林大学，电子与通信工程，2014，硕士
【关键词】OSGi；语义；本体；推理规则；智能监控系统；

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