孫偉強，張騫

（1.遼寧廣播電視大學(xué)，遼寧沈陽110034；2.東軟集團(tuán)技術(shù)戰(zhàn)略與發(fā)展部，遼寧沈陽110004）

改進(jìn)MHNA對智能家庭事故安全檢測的研究

孫偉強1，張騫2

（1.遼寧廣播電視大學(xué)，遼寧沈陽110034；2.東軟集團(tuán)技術(shù)戰(zhàn)略與發(fā)展部，遼寧沈陽110004）

為了使智能家庭網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)模型MHNA具備事故安全檢測預(yù)防能力，在給出事故安全檢測所需理論支持后，改進(jìn)MHNA模型中關(guān)于智能家電分子化服務(wù)的形式化描述，設(shè)計了化合器工作模型，優(yōu)化該模型智能支持層和服務(wù)化合層的結(jié)構(gòu)和工作機制，使MHNA具備了智能家庭事故安全檢測預(yù)防的能力。最后利用改進(jìn)的MHNA對具體應(yīng)用實例的工作過程進(jìn)行分析和闡述，實驗證明改進(jìn)的MHNA模型在事故安全檢測預(yù)防的應(yīng)用上能夠收到較好效果。

智能家庭；智能家電；分子化服務(wù)；事故安全

【本文獻(xiàn)信息】孫偉強，張騫.改進(jìn)MHNA對智能家庭事故安全檢測的研究［J］.電視技術(shù)，2015，39（10）.

目前，對智能家庭網(wǎng)絡(luò)的著述很多，但是重點都放在了如何構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)［1-2］，如何完成遠(yuǎn)程控制［3］，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部如何協(xié)調(diào)互助［4］，如何實現(xiàn)信息安全［5］等問題上。智能家庭事故安全應(yīng)該作為智能家庭網(wǎng)絡(luò)能否成功實施的前提和基礎(chǔ)進(jìn)行研究。

智能家庭網(wǎng)可能發(fā)生的安全事故包括：電能超載、電磁輻射、電氣安全、用水安全、燃?xì)獍踩?、固定資產(chǎn)安全、家庭設(shè)施安全，家庭環(huán)境安全、生命安全等問題。

智能家庭網(wǎng)絡(luò)工作期間出現(xiàn)的安全事故大致來自以下幾種情況：

1）單一家電的故障或事故。例如家電中只有洗衣機工作的情況下，出現(xiàn)漏電情況。

2）多個家電同時工作時產(chǎn)生的故障或事故。例如洗衣機、電視機、計算機同時處于工作狀態(tài)時，功率過載導(dǎo)致斷電情況的發(fā)生。

3）多個家電協(xié)同工作時產(chǎn)生的狀態(tài)錯誤、故障或事故。例如智能炒鍋在炒菜的情況下，自動排煙系統(tǒng)和電子報警系統(tǒng)三者之間協(xié)同工作，但是電子報警系統(tǒng)發(fā)出警報后自動排煙系統(tǒng)沒有啟動或者智能炒鍋仍處于工作狀態(tài)。

4）外在誘因引起的家電工作異常，進(jìn)而引發(fā)故障或事故。例如裝入食材的電飯鍋內(nèi)沒有裝入水，但是卻接到煮飯指令而進(jìn)入加熱等情況。

MHNA（Molecule-service-based Home Network Architecture）［6］模型主要用于家庭網(wǎng)關(guān)［7］的原型設(shè)計，在MHNA模型中，家庭網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有家電可以被服務(wù)分子化，再在化合規(guī)則的指導(dǎo)下進(jìn)行服務(wù)化合，提供人性的服務(wù)，給用戶帶來更高的體驗價值。但是問題是，體驗價值高的人性化服務(wù)是否會引入安全事故不得而知，而且，由于人工干預(yù)規(guī)則的形成過程也可能引入導(dǎo)致安全事故的不確定性因素。筆者認(rèn)為，應(yīng)該把安全事故的檢測和避免放在基礎(chǔ)性的位置進(jìn)行考慮，本文通過對MHNA模型的改進(jìn)，使這一模型在事故安全處置方面也具有很強的能力。

1　MHNA模型概述

圖1　MHNA分層體系模型

該模型中，操作系統(tǒng)層主要指各智能家電內(nèi)部可移植性強的嵌入式操作系統(tǒng)。而分子化合層主要完成對各個設(shè)備所提供的服務(wù)進(jìn)行分子化過程，各個設(shè)備借助各自子網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的服務(wù)和事件管理機制進(jìn)行工作，將各個設(shè)備提供的子服務(wù)信息提交給子網(wǎng)互聯(lián)層。子網(wǎng)互聯(lián)層利用OSGI（開放服務(wù)網(wǎng)關(guān)接口）規(guī)范主要完成兩方面任務(wù)：首先，利用子網(wǎng)代理［8-9］以統(tǒng)一的信息格式將分子化合層提供的子服務(wù)向所在子網(wǎng)的事件注冊表、子服務(wù)注冊表進(jìn)行注冊，完成各自子網(wǎng)資源的統(tǒng)一和集中；其次，子網(wǎng)互聯(lián)層的事件組合工廠接收來自服務(wù)化合層的代表，能夠完成一定任務(wù)的子服務(wù)群的事件鏈按照所屬子網(wǎng)進(jìn)行拆解，并下達(dá)到各子網(wǎng)的事件組合車間進(jìn)行事件裝配，各子網(wǎng)代理對裝配的任務(wù)進(jìn)行執(zhí)行。服務(wù)化合層通過HMI（人機接口）和智能支持層維護(hù)一個化合規(guī)則庫，化合器在判斷哪些子服務(wù)處于活躍狀態(tài)后，利用化合規(guī)則庫中的規(guī)則對來自子網(wǎng)互聯(lián)層的子服務(wù)信息和事件進(jìn)行組合，并將最終形成的事件鏈送往子網(wǎng)互聯(lián)層執(zhí)行。智能支持層主要通過自適應(yīng)和自學(xué)習(xí)對規(guī)則庫中的規(guī)則進(jìn)行優(yōu)化，提高整個模型的智能性、方便性，貼合主人的生活習(xí)慣。

但MHNA模型存在一個顯著的問題，就是該模型只描述了如何有序地為家庭主人提供服務(wù)，而沒有考慮到該服務(wù)是否蘊含著事故安全威脅。

2　基于事故安全思想改進(jìn)的面向分子化的設(shè)備描述

2.1家庭網(wǎng)用電安全模型

保障智能家庭網(wǎng)絡(luò)事故安全首先應(yīng)該重視網(wǎng)絡(luò)用電的安全，為此，本文設(shè)計如下：

定義1：

SHA=｛Di|Di是智能家庭網(wǎng)絡(luò)中的一臺智能家電，i∈Z+｝（1）式中：SHA為智能家庭網(wǎng)上的智能家電設(shè)備（Smart Household Appliances）的集合。

定義2：

任務(wù)區(qū)設(shè)備集合TAi是完成一項任務(wù)的全部設(shè)備的集合，例如，用來完成炒菜的數(shù)字炊具以及配合數(shù)字炊具完成整個炒菜過程的其他設(shè)備構(gòu)成的集合。

根據(jù)定義可知

式中：n是智能家庭網(wǎng)絡(luò)包含的任務(wù)數(shù)目。

而且還可以知道，對于任意TAi、TAj和TAk三個任務(wù)區(qū)設(shè)備集合，有三種可能情況可能發(fā)生

式中：i=1，2，…，n；j=1，2，…，n；k=1，2，…，n。

通過研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)任意兩個任務(wù)區(qū)有交集存在時，交集所包含的設(shè)備都是某一報警任務(wù)區(qū)設(shè)備集合的子集，甚至就是一個完整的報警任務(wù)區(qū)設(shè)備集合，也就是說，交集集中的設(shè)備都是各類傳感器設(shè)備或數(shù)字電源開關(guān)設(shè)備。這為本文的事故安全檢測和報警研究提供了方向。

定義3：

式（6）用來表示智能家庭網(wǎng)上的設(shè)備Di的全部子服務(wù)的集合。智能家電有一個特殊狀態(tài)，即沒有能量的狀態(tài)，表示為ф，當(dāng)設(shè)備處于該狀態(tài)時，認(rèn)為設(shè)備對外提供的服務(wù)是零服務(wù)。從嚴(yán)格意義上來說，處于零服務(wù)的電器已經(jīng)不屬于網(wǎng)絡(luò)上的一部分了。因此這種特殊情況不在家電子服務(wù)集合描述范圍內(nèi)。

根據(jù)定義3，不難給出全部智能家電的全部子服務(wù)的集合

那么，任意時刻，智能家電網(wǎng)全部設(shè)備所處的子服務(wù)狀態(tài)SN（State of Network）可以用網(wǎng)絡(luò)上所有設(shè)備所處的子服務(wù)狀態(tài)進(jìn)行描述，即智能家庭網(wǎng)子服務(wù)向量。

定義4：式中：i取決于智能家庭內(nèi)包含的家電設(shè)備數(shù)量；j取決于智能家庭中子服務(wù)數(shù)量最多的家電的子服務(wù)數(shù)量，那么任意時刻智能家庭網(wǎng)子服務(wù)向量可以表現(xiàn)為1×n向量形式

與SN相對的就是，存在家庭網(wǎng)絡(luò)任意時刻子服務(wù)激活向量ST，如果利用1表示家電設(shè)備的子服務(wù)處于激活狀態(tài)，0表示該家電設(shè)備全部子服務(wù)處于休眠狀態(tài)，則這個向量可以表示成1×n向量形式

式中：sti=1或0。當(dāng)家電設(shè)備處于某個分子化服務(wù)狀態(tài)時，其功耗是一定的，則可以定義家庭網(wǎng)絡(luò)任意時刻的功耗向量P［10］，P可以表示成n×1向量形式式中：pi為非負(fù)整數(shù)。

另外假設(shè)家庭建筑供電額定功率為W千瓦/時，則家電安全的限制規(guī)則Rp為

2.2具有事故安全檢測處置能力的化合器工作模型

MHNA模型中并未詳細(xì)闡明化合器的工作原理，為了使MHNA具有事故安全檢測、預(yù)防、處置的能力，明確了該模型的服務(wù)化合層的化合器工作模型，如圖2所示。

圖2　具有事故安全檢測處置能力的化合器工作模型

通過圖3知道，化合器產(chǎn)生的事件鏈分為3類：第一類是正常的任務(wù)事件鏈；第二類是正常事件和預(yù)警時間構(gòu)成的事件鏈；第三類是警報處置事件鏈。

事件鏈的生成利用了定義2的思想，首先將智能家庭網(wǎng)絡(luò)按照完成的任務(wù)進(jìn)行分區(qū)進(jìn)行集合，然后將任務(wù)劃分為正常任務(wù)和警報任務(wù)，通過識別和抽取正常任務(wù)的警戒設(shè)備后，通過HMI的方式分別將對應(yīng)設(shè)備添加進(jìn)正常任務(wù)區(qū)設(shè)備數(shù)據(jù)庫、警戒區(qū)設(shè)備數(shù)據(jù)庫和報警處置任務(wù)區(qū)數(shù)據(jù)庫。用來與化合規(guī)則庫一同指導(dǎo)為了完成一個任務(wù)而進(jìn)行的事件抽取過程。根據(jù)任務(wù)的類型有選擇的對其中的事件著色，如果事件是正常設(shè)備的著為綠色，如果是警戒設(shè)備的著為黃色，如果事件屬于警報處置的一律著為紅色。

2.3基于事故安全思想改進(jìn)的面向分子化的設(shè)備描述

事件鏈為執(zhí)行的過程中除了會產(chǎn)生用電安全問題外，還可能由于執(zhí)行時序的錯誤而產(chǎn)生安全事故。另外，建立了具有事故安全檢測處置能力的化合器工作模型，那么MHNA模型中對分子化服務(wù)的表達(dá)就無法適應(yīng)現(xiàn)在的需要了，為此，通過為分子化服務(wù)描述增加如下屬性來實現(xiàn)安全事件的檢測和預(yù)防：

所屬設(shè)備名稱、設(shè)備狀態(tài)、服務(wù)執(zhí)行的功率，服務(wù)開始執(zhí)行的時間、服務(wù)執(zhí)行的時間長度、事件顏色。

根據(jù)上述思想，在分子化服務(wù)層，智能家庭設(shè)備可以被描述成若干分子化服務(wù)的集合，可以形式化描述為

這一表達(dá)式把智能家電設(shè)備抽象為子服務(wù)的集合。

其中每一個子服務(wù)分為服務(wù)信息和事件信息兩部分，表達(dá)形式如下

該子服務(wù)中的服務(wù)信息部分表達(dá)形式為

式中：ServiceName表示該子服務(wù)的名字；subnet代表該子服務(wù)所在的子網(wǎng)；DeviceName表示該服務(wù)所屬的設(shè)備；Attributes表示該子服務(wù)的屬性；interface表示該子服務(wù)調(diào)用的接口。

Attributes的表達(dá)形式如下

attributes=（serviceState，Power，durationTime，……）（16）式中：serviceState表示該子服務(wù)進(jìn)行中設(shè)備所處狀態(tài)，狀態(tài)有兩個：激活狀態(tài)和休眠狀態(tài)。Power表示該子服務(wù)的能耗功率。durationTime表示該子服務(wù)從激活開始持續(xù)的時間，時間取值分為3種情況：第一種情況是具體表示時間的數(shù)值，是該設(shè)備本身已經(jīng)設(shè)定了的該狀態(tài)存續(xù)時間長度，例如洗衣機甩干時間；第二種情況是特殊符號“Rdm”，表示該時間不確定，例如電視播放時間；第三種情況是特殊符號“Lst”，表示非特殊情況將一直處于打開狀態(tài)，如家庭防盜報警器。

子服務(wù)的事件信息表示為

式中：events_receive表示收到的事件的集合；events_send表示發(fā)出的事件的集合。它們的表達(dá)形式如下

式（18）中任意收到的事件表達(dá)形式為

式中：subnet表示發(fā)出事件的源子網(wǎng)；SourceDevice表示發(fā)出事件設(shè)備；DestDevice表示該事件請求的設(shè)備名稱；eventColor表示該事件的顏色，顏色取值有3種：G表示正常事件、Y表示預(yù)警事件、R表示事故處理事件，interface表示請求該設(shè)備的該接口代表的子服務(wù)。

式（18）中任意發(fā)出的事件表達(dá)形式為式中：subnet表示接收事件的目標(biāo)子網(wǎng)；SourceDevice表示發(fā)出事件設(shè)備；DestDevice表示該事件請求的設(shè)備名稱；eventColor的說明參考上述顏色說明；interface表示請求調(diào)用目標(biāo)設(shè)備的接口。

3　改進(jìn)的智能支持層和服務(wù)化合層

通過以上分析，安全事故的檢測和處置分3種情形：第一種情形就是安全事故，包括電壓超載、由分子服務(wù)執(zhí)行時序交叉紊亂使原本正常的任務(wù)產(chǎn)生了事故，這種情形需要系統(tǒng)自動處理或避免；第二種情形就是由于攜帶警戒事件的任務(wù)的執(zhí)行，這類任務(wù)需跟蹤執(zhí)行過程并進(jìn)行預(yù)警提示和處理，系統(tǒng)在進(jìn)入預(yù)警分子服務(wù)執(zhí)行的過程中預(yù)先生成可能事故的處置事件鏈備用；最后一種情形就是任務(wù)完全是正常的，不需要預(yù)警和處置。

基于該思路，不妨分為兩個，即：禁用規(guī)則數(shù)據(jù)庫和化合規(guī)則數(shù)據(jù)庫，這兩個規(guī)則庫中可以通過HMI加入元規(guī)則（規(guī)則生成的規(guī)則）和規(guī)則。這樣，智能支持層的結(jié)構(gòu)就變成如圖3所示結(jié)構(gòu)。

圖3　改進(jìn)的MHNA智能支持層結(jié)構(gòu)

通過為智能支持層增加正常任務(wù)區(qū)設(shè)備庫、警戒區(qū)設(shè)備庫、警報處置任務(wù)區(qū)設(shè)備庫，并通過可以HMI為其增加設(shè)備數(shù)據(jù)，目的是為化合規(guī)則的規(guī)則進(jìn)行分類著色和對化合器生成的事件鏈中的事件進(jìn)行著色，關(guān)于事件鏈的生成過程參見本文2.2部分。

這里需要說明的是禁止規(guī)則庫和化合規(guī)則庫上面都應(yīng)用了自適應(yīng)和自學(xué)習(xí)理論，其原理及α1、α2和β1、β2請參考MHNA［6］相關(guān)的闡述。

4　研究實例

本文假設(shè)：在家庭網(wǎng)絡(luò)中的3個子網(wǎng)中，一個是Jini網(wǎng)，連接了門鈴和攝像頭；一個子網(wǎng)是HAVi網(wǎng)，連接了電視機；還有一個是Ethernet網(wǎng)，該網(wǎng)絡(luò)是室內(nèi)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。

當(dāng)陌生人按下門鈴時，門鈴開始鳴叫，并且攝像頭開始錄像，并向電視機發(fā)出傳輸錄像的請求，電視機接到請求后將畫面切換給錄像接入并提供給家居主人操作選單，主人通過確認(rèn)圖像并選擇選單操作后關(guān)閉門鈴鈴音、關(guān)閉攝像頭、啟動室內(nèi)監(jiān)控（由于室內(nèi)監(jiān)控的進(jìn)行可以當(dāng)作一個獨立任務(wù)來看待，并由于篇幅所限，不對這部分進(jìn)行描述）。研究實例的MHNA模型表示如圖4所示。

圖4　研究實例

4.1分析準(zhǔn)備

1）把各智能電器的服務(wù)進(jìn)行分子化描述，分子化描述的具體內(nèi)容請參見本文2.3節(jié)。

（1）門鈴

經(jīng)服務(wù)分子化后的形式化描述的關(guān)鍵部分說明如下：

門鈴工作狀態(tài)：（DoorBellRinging，2，5）工作態(tài)下功率為2瓦/時，狀態(tài)持續(xù)5 s。

門鈴接收的事件：event_doorbell_sleep。

門鈴發(fā)出的事件：event_camera_capturing（事件的目的設(shè)備：攝像頭）。

（2）攝像頭

分子化為抓取圖像、傳輸圖像、停止傳輸3個子服務(wù)，經(jīng)服務(wù)分子化后的形式化描述關(guān)鍵部分如下：

DoorCamera=（ImageCapturing，ImageTransfering，StopImageTransfering），門口攝像頭包含的分子化服務(wù)主要包括圖像采集和圖像傳輸兩個服務(wù)。

攝像頭抓取和傳輸狀態(tài)分別為：

（ImageStartCapturing，3，5）表示攝像頭最多在門鈴鳴叫的5秒時間段內(nèi)不停的采集圖像，功率為3 W/h。

（ImageStartTransfer，3，Rdm）表示攝像頭傳輸圖像的功率為3 W/h，傳輸用時不確定。

攝像頭接收的事件：event_camera_capturing，event_image_transfering，event_camera_transferstopped。

攝像頭發(fā)出的事件：event_tv_ready（事件的目的設(shè)備：電視），event_tv_display（事件的目的設(shè)備：電視）。

（3）智能電視

分子化為接收準(zhǔn)備、接收顯示和結(jié)束顯示3個子服務(wù)，服務(wù)分子化后的形式化描述關(guān)鍵部分如下。

電視機等待接收、顯示和接受停止?fàn)顟B(tài)：

（WaitTransfer，50，Rdm）表示電視機等待傳輸狀態(tài)下的功率為50 W/h，持續(xù)時間長度隨機；

（ReceiptDisplay，60，Rdm）表示電視機進(jìn)入錄像接收和顯示狀態(tài)的功率為60 W/h，持續(xù)時間長度隨機；

（FinishDisplay，60，1）表示電視機結(jié)束錄像顯示切換回電視節(jié)目狀態(tài)的功率為60 W/h，持續(xù)時間1 s。

電視機接收的事件：event_tv_ready，event_tv_display。

電視機發(fā)出的事件：event_image_transfering（事件的目的設(shè)備：攝像頭），event_camera_transferstopped（事件的目的設(shè)備：攝像頭），event_doorbell_sleep（事件的目的設(shè)備：門鈴），event_start_monitoring（事件的目的設(shè)備：室內(nèi)監(jiān)控）。

2）各子網(wǎng)進(jìn)行對網(wǎng)內(nèi)設(shè)備的子服務(wù)進(jìn)行注冊。門鈴按鈕的開關(guān)監(jiān)測服務(wù)與攝像頭的圖像抓取、圖像傳輸服務(wù)將被Jini子網(wǎng)的服務(wù)收集器LUS（Lookup Service）收集并注冊。電視機的接收準(zhǔn)備、接收顯示和結(jié)束顯示服務(wù)被HAVi子網(wǎng)的Registry模塊注冊。注冊信息包括收到事件與事件激發(fā)的子服務(wù)之間的關(guān)系、子服務(wù)的屬性、接口等，便于子網(wǎng)調(diào)用這些服務(wù)。

3）兩個子網(wǎng)的事件車間EW（Event Workshop）收集各子服務(wù)發(fā)出的事件及其所關(guān)心的事件。這些事件包括

4）各子網(wǎng)代理通過接口得到各自子網(wǎng)服務(wù)注冊信息和相關(guān)的事件作為自身能夠?qū)ν馓峁┑姆?wù)和能夠發(fā)出和響應(yīng)的事件，各子網(wǎng)代理應(yīng)用在OSGI規(guī)范下以BundIe的形式接入子網(wǎng)互聯(lián)層的Java平臺，將各子網(wǎng)包含的子服務(wù)的interface的進(jìn)行封裝后向子網(wǎng)互聯(lián)層的運行平臺的注冊表（Registry）進(jìn)行注冊，并向子網(wǎng)互聯(lián)層的事件管理器EM（Event Manager）進(jìn)行事件注冊。

5）用戶通過HMI向智能支持層加入設(shè)備信息、元規(guī)則進(jìn)行學(xué)習(xí)和應(yīng)用。假定系統(tǒng)額定功率為65 W/h并被配置到服務(wù)化合層，而且根據(jù)應(yīng)用實際還有其他規(guī)則被加入禁止規(guī)則數(shù)據(jù)庫，例如，event_tv_display-＞event_camera_capturing。另外，假設(shè)經(jīng)過一段時間運行和元化合規(guī)則的增加，化合規(guī)則數(shù)據(jù)庫中出現(xiàn)了兩條規(guī)則：

event_tv_ready-＞event_tv_display-＞event_image_transfering-＞event_camera_capturing----A

event_tv_ready-＞event_camera_capturing-＞event_image_transfering-＞event_tv_display-＞event_doorbell_sleep（event_start_monitoring）----B

6）服務(wù)化合層首先根據(jù)激活事件抽取相關(guān)的事件，并進(jìn)行著色，顯然event_start_monitoring被記為Y，其他事件記為G。服務(wù)化合層首先從化合規(guī)則數(shù)據(jù)庫抽取化合規(guī)則，參考數(shù)據(jù)庫中的設(shè)備信息、和禁止規(guī)則，并對化合規(guī)則進(jìn)行隱患檢測，當(dāng)化合規(guī)則不包含安全事故隱患的情況下生成可執(zhí)行事件鏈。例如：

（1）服務(wù)化合層取得規(guī)則A；

（2）服務(wù)化合層首先利用規(guī)則Rp檢測發(fā)現(xiàn)規(guī)則A不存在功率隱患，再利用禁止規(guī)則庫中的規(guī)則、設(shè)備信息庫進(jìn)行檢測，在利用規(guī)則event_tv_display-＞event_camera_capturing進(jìn)行檢測時，發(fā)現(xiàn)該隱患規(guī)則序列出現(xiàn)在了規(guī)則A中，則說明A是存在事故安全隱患的規(guī)則，規(guī)則A不能用于事件鏈的生成。

（3）與（2）過程相同，對規(guī)則B進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)B能用于事件鏈的生成。

根據(jù)沒有隱患的化合規(guī)則，利用子網(wǎng)互聯(lián)層的運行平臺中的事件管理器EM注冊的事件和注冊表（Registry）注冊的服務(wù)最終形成事件鏈，如圖5所示。

圖5　實例中生成的事件鏈順序圖

在圖5中，存在于同一個框內(nèi)的兩個事件，表示它們可以被同時發(fā)出。

7）事件管理器EM根據(jù)服務(wù)化合層形成的事件鏈，為解決事件鏈跨子網(wǎng)問題，通過對事件鏈上的事件對應(yīng)的子服務(wù)進(jìn)行分析，能夠把該事件鏈拆分為各子網(wǎng)的事件鏈。同時事件管理器EM完成子網(wǎng)互聯(lián)層內(nèi)的事件鏈注冊。

8）各子網(wǎng)收到的事件車間及子網(wǎng)按所形成的事件鏈注冊事件。

Jini：event_camera_capturing-＞event_image_transfering-＞event_camera_transferstopped-＞

event_doorbell_sleep（event_start_monitoring）；HAvi：event_tv_ready-＞event_tv_display。

4.2服務(wù)階段

門鈴按下，門鈴按鈕的開關(guān)監(jiān)測服務(wù)發(fā)出event_camera_capturing事件，激活Jini代理服務(wù)。Jini代理發(fā)出指令命令攝像頭捕捉視頻流，攝像頭捕捉視頻流的同時，發(fā)出用來激活電視進(jìn)行接收準(zhǔn)備的event_tv_ready事件，這時HAvi代理服務(wù)被激活并發(fā)出指令命令電視機著手開始準(zhǔn)備視頻流接收，電視機準(zhǔn)備接收視頻流工作結(jié)束后，電視機發(fā)出event_image_transfering事件給攝像頭，攝像頭就開始傳輸圖像。與此同時，攝像頭發(fā)出event_tv_display事件給電視機，電視機開始播放圖像，經(jīng)人工確認(rèn)后，電視機發(fā)出event_doorbell_sleep事件給門鈴，讓門鈴?fù)Ｖ锅Q叫，同時發(fā)出event_camera_transferstopped事件給攝像頭，命令攝像頭停止圖像采集和圖像傳輸，發(fā)出黃色事件event_start_monitoring給室內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)激活監(jiān)控系統(tǒng)開始工作。當(dāng)攝像頭收到該事件后也退出工作狀態(tài)。

利用改進(jìn)的MHNA模型完成整個過程的流程如圖6所示。

圖6　實例執(zhí)行過程圖

5　小結(jié)

筆者對MHNA模型進(jìn)行了改進(jìn)，對該模型中家電設(shè)備分子化服務(wù)的形式化描述進(jìn)行了細(xì)化和完善。改進(jìn)的重點放在化合規(guī)則在智能家庭事故安全的檢測和預(yù)防方面。通過智能家庭能耗功率的檢測、設(shè)備分類、事件著色和對化合后的分子化服務(wù)的事件時序進(jìn)行檢測，完善了具有協(xié)作關(guān)系的智能家電的分子化服務(wù)的事件鏈構(gòu)成。而且通過在化合規(guī)則應(yīng)用前引入禁止規(guī)則進(jìn)行優(yōu)化，不僅保障了安全，而且提升了智能家庭網(wǎng)絡(luò)工作的效率，使MHNA體系模型具備了事故安全檢測、安全預(yù)防、事故處理的能力。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)［11-12］和嵌入式技術(shù)［2］的廣泛應(yīng)用推廣，為智能家庭網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用提供了更廣闊的應(yīng)用空間，但是事故安全才是智能家庭得以實施的基礎(chǔ)和前提之一，也是家電協(xié)同和信息安全問題的前提，本文最后通過利用改進(jìn)的形式化描述、事件鏈形成過程、服務(wù)序列執(zhí)行過程，對實例進(jìn)行了詳細(xì)解析，說明了事故安全檢測如何實施，證明了這個改進(jìn)的MHNA模型在事故安全檢測和預(yù)防方面的可行性和有效性。

［1］孫翼，朱麗娟.基于移動通信的嵌入式智能家居系統(tǒng)［J］.艦船電子工程，2010，30（8）：98-100.

［2］鄭魏，李智敏，駱德漢.智能家居無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與實現(xiàn)［J］.電視技術(shù)，2013，37（21）：56-59.

［3］桂兵祥，胡曉，尹蘭，等.智能家庭網(wǎng)絡(luò)安全解決方案［J］.計算機工程，2003，29（1）：165-167.

［4］王良周，于衛(wèi)紅，黃廣超.基于信息融合的多Agent智能家居系統(tǒng)［J］.計算機應(yīng)用，2014，34（9）：2747-2751.

［5］曹平，劉世華.基于移動通信技術(shù)的家庭網(wǎng)絡(luò)安全解決方案［J］.微計算機應(yīng)用，2008，29（3）：37-42.

［6］童立靖，張津詩，李明樹.MHNA：一種基于分子化服務(wù)的家庭網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)模型［J］.計算機工程與應(yīng)用，2002，38（18）：138-141.［7］嚴(yán)春，蔣艷山.家庭多媒體網(wǎng)關(guān)的技術(shù)與應(yīng)用［J］.電視技術(shù)，2013，37（S1）：49-53.

［8］劉相娟，鄧文新.基于語義的Agent架構(gòu)模型［J］.煤炭技術(shù)，2012，31（6）：222-224.

［9］危世民，戴牡紅.多Agent協(xié)同的電子商務(wù)推薦系統(tǒng)模型［J］.計算機應(yīng)用，2014，34（4）：25-29.

［10］彭金華，舒少龍，林峰，等.家庭能耗管理系統(tǒng)研究綜述［J］.電力需求側(cè)管理，2011，13（1）：35-38.

［11］趙志峰，張衛(wèi).面向NGB的數(shù)字家庭服務(wù)平臺［J］.電視技術(shù)，2012，36（16）：25-27.

［12］李金鑫，楊韜.廣電發(fā)展智能家庭網(wǎng)關(guān)的思考［J］.電視技術(shù)，2014，38（16）：25-26.

Research on Accident Security Detection of Smart Home by Improving MHNA

SUN Weiqiang1，ZHANG Qian2
（1.Liaoning Radio and TV University，Shenyang 110034，China；2.TSD of Neusoft，Shenyang 110004，China）

In order to make the MHNA model which is one of the smart household network’s architecture model can detect and prevent accident from occurring.After the relate theory is given，the formal description about molecular service of Smart household appliances in this model is improved，the chemical combination device is designed；both the structure and the working mechanism of intelligent support layer and service combination layer are also improved in this model.The above work enabled this model have power to detect and prevent the security accidents.This improved model is used to analyze and descripts the procedure of a concrete application instance in the end，it is proved the better effect can be made while the model is applied to detect and prevent the security accidents in smart home network.

smart home；smart household appliance；molecular service；accident security

TP393

A

10.16280/j.videoe.2015.10.009

時雯

2014-09-19

孫偉強（1975—），講師，碩士，主研數(shù)據(jù)挖掘、信息安全、計算機網(wǎng)絡(luò)等；

張騫（1979—），系統(tǒng)分析師，博士，主研體系結(jié)構(gòu)、分布式計算、人工智能等。