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淺析家庭自動化系統(tǒng)

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淺析家庭自動化系統(tǒng)

  以計算機和現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為特征的現(xiàn)代信息技術(shù)促進了社會經(jīng)濟的發(fā)展,也極大地加快了家用電子電器產(chǎn)品邁向家庭自動化(Home Automation)的步伐。建立和開發(fā)家庭自動化系統(tǒng)旨在適應(yīng)現(xiàn)代人民的生活信息化和對家居產(chǎn)品信息化的需要。

  本文根據(jù)家庭自動化系統(tǒng)的開發(fā)特征,遵從軟件工程原理,按照軟件工程設(shè)計的步驟,進行了新問題定義、可行性分析、需求分析等幾個重要的探究。在對系統(tǒng)進行非功能性和功能性需求分析的基礎(chǔ)上,本文重點探究了如何設(shè)計家庭自動化系統(tǒng)。

  最后對系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)方案進行了總結(jié),為下一步探究奠定了基礎(chǔ),同時也為我國家庭自動化系統(tǒng)信息化建設(shè)具有一定的借鑒意義。

  一、新問題定義

  (一)、引言及相關(guān)背景

  自動化在各行各業(yè)、各個領(lǐng)域都發(fā)揮了其巨大的功能,同時也走入了我們的家庭。隨著電子技術(shù)的發(fā)展,家庭自動化時代的來臨,消費電子產(chǎn)品(Consumer Electronics)已和咨訊(Computer)、通訊(Communication)兩項產(chǎn)品的技術(shù)結(jié)合在一起,成為目前所通稱的3C產(chǎn)品,并使家用電子電器產(chǎn)品邁向家庭自動化(Home Automation)的方向。

  隨著全球經(jīng)濟的不斷發(fā)展,我國的市場經(jīng)濟也飛速發(fā)展,人民生活水平不斷提高,家庭自動化系統(tǒng)在美國以及國際市場都具有廣闊的前景,在中國市場也是快速形成期,這些提高人類生活質(zhì)量的產(chǎn)品將構(gòu)成世界范圍內(nèi)后PC時代的新興IT市場。

  (二)、任務(wù)描述

  1、專案背景

  項目名稱摘要:家庭自動化系統(tǒng)(Home Automation System ,簡稱HAS)

  項目委托單位摘要:XXX智能家居設(shè)備公司

  軟件開發(fā)單位摘要:蘭州商學院06級計算機科學和技術(shù)(1)班軟件開發(fā)小組

  2、目的

  本系統(tǒng)要求能夠?qū)崿F(xiàn)家庭住宅中各個設(shè)備的自動管理和人工個性管理,該系統(tǒng)能控制、監(jiān)視和協(xié)調(diào)家電(如室內(nèi)外照明、家庭保安系統(tǒng)、家庭環(huán)境控制系統(tǒng)、空調(diào)、電視機等)。該系統(tǒng)會在相應(yīng)的時間內(nèi)各個設(shè)備發(fā)出相應(yīng)的指令,完成各個設(shè)備的自動化管理。該系統(tǒng)應(yīng)該是可以適應(yīng)變化的,因此,必須偵測環(huán)境的變化,而且通過識別本系統(tǒng)中的變化來轉(zhuǎn)變,并且所識別出的變化應(yīng)該在系統(tǒng)中被實現(xiàn)。系統(tǒng)可以是自動適應(yīng)變化或是手工適應(yīng)變化。系統(tǒng)控制的任何設(shè)備發(fā)生異常,必須通過適當?shù)男畔硗ㄖ脩舨⑦M行異常處理。該系統(tǒng)必須有一個數(shù)據(jù)庫,內(nèi)含所有該系統(tǒng)所控制的設(shè)備的信息,包括每一種設(shè)備連接到系統(tǒng)的日期,系統(tǒng)用戶所發(fā)布的重要動作等信息。

  3、運行環(huán)境

  本系統(tǒng)是設(shè)備控制類系統(tǒng),由主機通過相應(yīng)的接口部件監(jiān)聽和控制各個硬設(shè)備。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器由SQL Server實現(xiàn)。操作系統(tǒng)摘要:windows 2000 、windows xp以上;數(shù)據(jù)庫服務(wù)器端軟件SQL Server 2005。

  (三)、功能描述

  本系統(tǒng)由“燈光控制”、“保安控制”、“環(huán)境控制”、“家電控制”、 “用戶登錄及管理”等各模塊組成。

  燈光控制摘要:實現(xiàn)對室內(nèi)外所有燈光的時間周期性控制和用戶的直接控制;

  保安控制摘要:實現(xiàn)對室內(nèi)外所有視頻監(jiān)控設(shè)備的周期性工作控制及異常處理,和防盜防火設(shè)備的控制及異常處理;

  環(huán)境控制摘要:實現(xiàn)對家庭環(huán)境設(shè)備(包括花園、陽臺、室內(nèi)溫濕度報告)的時間周期性控制以及各設(shè)備的異常處理;

  家電控制摘要:實現(xiàn)對家庭中各個聰明家用電器的人性化控制及各設(shè)備的異常處理;

  用戶登錄及管理模塊摘要:實現(xiàn)用戶對各個模塊中所用設(shè)備的時間周期性定義以及對各個設(shè)備的直接管理和控制。

  二、可行性分析

  (一)、可行性探究的前提

  家庭是高薪技術(shù)的下一個前沿陣地。對家庭中遙控、自動化和娛樂的要求呈上升態(tài)勢。消費者希望自己的日常生活更簡便、更平安。當然,優(yōu)秀的家庭自動化產(chǎn)品應(yīng)給具有以下的特性摘要:

  (1)、標準化摘要:家庭自動化產(chǎn)品應(yīng)依照國際上流行的相關(guān)協(xié)議進行設(shè)計,充分保證各廠家產(chǎn)品間的兼容性和相互操作能力。

  (2)、開放性摘要:家庭自動化系統(tǒng)應(yīng)該具有開放的協(xié)議,統(tǒng)一的接口。

  (3)、模塊化摘要:采用模塊化的設(shè)計可以適應(yīng)各種場合的需要,保障用戶的利益,并答應(yīng)系統(tǒng)的逐步到位。

  (4)、實用性摘要:家庭自動化產(chǎn)品應(yīng)該切實地為用戶提供各種實用化的功能和服務(wù)。

  (5)、普及化摘要:家庭自動化系統(tǒng)應(yīng)該面向低成本,高性能的目標設(shè)計,住戶對價格較為敏感,所以智能住宅采用的技術(shù)要較為經(jīng)濟。同時,家庭自動化系統(tǒng)應(yīng)該能最大程度兼容用戶原有的電器設(shè)備,保護用戶投資。

  (6)、簡潔易用摘要:好的家庭自動化產(chǎn)品應(yīng)該簡便易用、用戶接口友好,并且不需要使用者花上太多的精力就能把握。

  (二)、優(yōu)越性

  在國內(nèi)家庭自動化是一個較新的概念,雖然越來越多的廠家開始投入到家庭自動化的來發(fā)和生產(chǎn)中,但是由于沒有統(tǒng)一的標準,尚處于一家一戶自行開發(fā)的局面。而隨著房屋的商品化,從而加強了人們對居家的要求,希望一步到位或者具有開放的協(xié)議,統(tǒng)一的接口,這樣來保證產(chǎn)品能不斷地適應(yīng)未來發(fā)展趨向,而本系統(tǒng)就是基于統(tǒng)一的標準和接口設(shè)計的,具有充分的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

  (三)、基本的數(shù)據(jù)流圖

  圖1、HAS的基本數(shù)據(jù)流模型圖

  圖2、HAS的一級數(shù)據(jù)流模型圖

  圖3、HAS的二級數(shù)據(jù)流模型圖

  (四)、經(jīng)濟可行性

  1、 支出

  構(gòu)建系統(tǒng)時的金費主要有摘要:用戶在要購買日常生活中的家電及各種電子產(chǎn)品是花費一定數(shù)額的資金,在購買組成系統(tǒng)的一些小型物理器件時會有資金的支出。

  2、 效益

  可以高效,快捷的管理生活家電設(shè)施,提高生活的質(zhì)量。

  3、 收益、投資比良好、可行。

(五)、技術(shù)可行性

  本系統(tǒng)有許多不同的傳感器,單片機和輸出報警系統(tǒng)以及一些異常的自動處理系統(tǒng)和接入的各種家電設(shè)備組成。物理設(shè)備在市場上均有售,因此,物理設(shè)備上不用多考慮,我們主要實現(xiàn)將不同設(shè)備按照一定的結(jié)構(gòu)連接起來,使之能夠完成我們的預期目標

  (六)、社會因素可行性分析

  1、 法律因素

  申請法律保護或相關(guān)保險。

  法律可行性是考慮要開發(fā)系統(tǒng)是否存在任何侵犯、妨礙和責任新問題,用戶操作可行性考慮待開發(fā)軟件的運行方式在用戶組織內(nèi)是否行得通,現(xiàn)行管理制度、人員素質(zhì)、操作知識是否可行。

  由于在本系統(tǒng)中是有合同作為雙方合作的基礎(chǔ),所以不會存在任何侵犯、妨礙和責任新問題。即使存在了,也可以根據(jù)合同進行分析,一定有人會負責任,所以此系統(tǒng)完全可以進行開發(fā)。

  2、 用戶使用可行性

  本系統(tǒng)面向中高階層的人們消費,主要用于用戶實現(xiàn)對家電的統(tǒng)一管理,進行各種相關(guān)操作并對家電的狀態(tài)進行實時檢測。

  由以上經(jīng)濟、技術(shù)、操作和法律四方面的分析可以看出,本系統(tǒng)的開發(fā)時機成熟,從多種角度考慮,都是可行的。

  (七)、結(jié)論

  經(jīng)過以上經(jīng)濟可行性、技術(shù)可行性以及法律因素各個方面的探究分析得出,本系統(tǒng)可行。

  三、需求分析

  (一)、家庭自動化系統(tǒng)工作流程分析

  (1)、在用戶登錄時進行檢查,控制不同的用戶使用系統(tǒng)的權(quán)限;

  (2)、對用戶的管理,包括對用戶信息的增加、刪除和修改;

  (3)、對指定時間內(nèi)的操作記錄進行管理,包括查看操作記錄、手工刪除操作記錄、記錄一次操作以及對失效的記錄進行自動清除;

  (4)、查看設(shè)備的狀態(tài),包括對連接到系統(tǒng)控制中的所有設(shè)備的狀態(tài)以及是否出現(xiàn)異?,F(xiàn)象進行查看;

  (5)、控制子系統(tǒng)接受主系統(tǒng)發(fā)送的信息;以及向主系統(tǒng)發(fā)送信息;控制子系統(tǒng)將主系統(tǒng)發(fā)送的信息,發(fā)送給指定的設(shè)備;

  (6)、對設(shè)備進行監(jiān)控,包括啟動監(jiān)控設(shè)備、停止監(jiān)控設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備;

  (7)、對系統(tǒng)中的設(shè)備進行管理,包括增加設(shè)備以及刪除己經(jīng)連接到系統(tǒng)中的設(shè)備;

  (二)、家庭自動化系統(tǒng)需求分析

  1、家庭自動化系統(tǒng)的非功能性需求分析

  設(shè)計家庭自動化系統(tǒng)的目的是完成對家電產(chǎn)品以及相關(guān)設(shè)備的管理和控制,達到遠程控制和使用家電設(shè)備的目的,其最終目的是提高人類的生活質(zhì)量,因此需要具備良好的性能,滿足實際工作的需要是十分必要的。

  家庭自動化系統(tǒng)的具體性能目標如下摘要:

  (1)、系統(tǒng)的快速反應(yīng)

  家庭自動化系統(tǒng)首先要保證的就是系統(tǒng)的反應(yīng)速度。在設(shè)計和實施中采用先進的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和系統(tǒng),并在應(yīng)用軟件的選擇或編制中盡可能采用先進的技術(shù),最大限度地提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度,以便于快速查詢。

  (2)、系統(tǒng)良好的可維護行和開放性

  系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)面向未來的發(fā)展,提供各種必要的標準接口,以使用戶可以根據(jù)需要隨時添加必要的設(shè)備和系統(tǒng),擴充系統(tǒng)功能。要充分考慮到家庭自動化的發(fā)展趨向以及不斷變化。

  (3)、充分保證系統(tǒng)的平安性

  家庭自動化系統(tǒng)中設(shè)備的使用具有平安性要求,因此,必須建立一整套的系統(tǒng)平安保密辦法,規(guī)定一系列訪問系統(tǒng)的不同級別的權(quán)限,杜絕非法訪問。

  (4)、友好的人機界面

  系統(tǒng)的用戶不可能是專業(yè)的計算機技術(shù)人員,甚至對計算機了解甚少,所以要提供清楚、友好的系統(tǒng)接口,提高系統(tǒng)的可操作性和人機交互功能,最大限度地方便用戶的使用。同時系統(tǒng)應(yīng)能提供的方便的聯(lián)機再現(xiàn)幫助功能。

  (5)、考慮家庭自動化系統(tǒng)中設(shè)備發(fā)生變化以后的集成

  家庭自動化要實現(xiàn)真正的信息化,必須考慮以后系統(tǒng)的集成新問題,這樣才能使系統(tǒng)不至于很快的就被淘汰。

  2、家庭自動化系統(tǒng)的功能模塊分析

  家庭自動化系統(tǒng)旨在開發(fā)出一個符合人類生活需求的家庭自動化模擬系統(tǒng),該系統(tǒng)主要分為五個子系統(tǒng)摘要:用戶登錄子系統(tǒng),燈光控制子系統(tǒng),家電控制子系統(tǒng),環(huán)境控制子系統(tǒng)和保安控制子系統(tǒng)。

  (三)、數(shù)據(jù)描述 1、靜態(tài)數(shù)據(jù)

  系統(tǒng)中預存的各種標準數(shù)據(jù)。

  2、動態(tài)數(shù)據(jù)

  (1)、輸入數(shù)據(jù)

  系統(tǒng)所采集的各個實體設(shè)備的信息流。

  (2)、輸出數(shù)據(jù)

  經(jīng)過各個子系統(tǒng)處理后的對應(yīng)到各種設(shè)備的具體操作的信息流。

  3、數(shù)據(jù)詞典

  數(shù)據(jù)名稱摘要:家庭自動化系統(tǒng)

  簡 述摘要:由系統(tǒng)管理員來負責對連接在系統(tǒng)中的各種家電實施具體動作。

  數(shù)據(jù)條目摘要:

  系統(tǒng)管理要求=[用戶管理|燈光控制|家電狀態(tài)監(jiān)測|環(huán)境監(jiān)測|保安控制

  用戶管理=登錄+用戶信息+用戶權(quán)限

  燈管控制=室內(nèi)燈光+室外燈光

  家電狀態(tài)監(jiān)測=接入家電數(shù)目+家電功能+家電當前狀態(tài)

  環(huán)境監(jiān)測=溫度+濕度+調(diào)節(jié)

  保安控制=門窗監(jiān)控+視頻監(jiān)控

  數(shù)據(jù)文件={用戶管理+燈光控制+家電狀態(tài)監(jiān)測+環(huán)境監(jiān)測+保安控制+核心子系統(tǒng)+日常報表|文件}

  數(shù)據(jù)量摘要:2000次/天

  峰值摘要:天天18摘要:00—20摘要:00有1000次

  四、總體設(shè)計

  (一)、處理流程

  (1)在用戶登錄時進行檢查摘要:控制不同的用戶使用系統(tǒng)的權(quán)限。

  (2)對用戶的管理摘要:包括對用戶信息的增加、刪除和修改。

  (3)對指定時間內(nèi)的操作記錄進行管理摘要:包括查看操作記錄、手工刪除操作記錄、記錄一次操作以及對失敗的操作記錄進行自動清除。

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