浅析家庭系统自动化.doc

/ /浅析家庭系统自动化以计算机和现代网络技能为特征的现代信息技能促进了社会经济的开展，也极大地加速了家用电子电器商品迈向家庭主动化(Home Automation)的脚步。树立和开发家庭主动化体系旨在习惯现代公民的日子信息化和对家居商品信息化的需求。本文依据家庭主动化体系的开发特征，遵照软件工程原理，依照软件工程描绘的过程，进行了新问题界说、可行性剖析、需求剖析等几个重要的探求。在对体系进行非功用性和功用性需求剖析的根底上，本文关键探求了怎么描绘家庭主动化体系。结尾对体系的描绘和完结计划进行了总结，为下一步探求奠定了根底，一起也为中国家庭主动化体系信息化建造具有必定的学习含义。一、新问题界说（一）、引言及关联布景主动化在各行各业、各个领域都发挥了其无穷的功用，一起也走入了咱们的家庭。跟着电子技能的开展，家庭主动化年代的降临，消耗电子商品（Consumer Electronics）已和咨讯（Computer）、通讯（Communication）两项商品的技能联络在一起，成为当前所通称的3C商品，并使家用电子电器商品迈向家庭主动化（Home Automation）的方向。跟着全球经济的不断开展，中国的商场经济也飞速开展，公民日子水平不断进步，家庭主动化体系在美国以及国际商场都具有宽广的远景，在中国商场也是疾速构成期，这些进步人类日子质量的商品将构成国际规模内后PC年代的新式IT商场。（二）、使命描绘 1、专案布景 项目称号摘要：家庭主动化体系（Home Automation System ，简称HAS）项目托付单位摘要：XXX智能家居设备公司软件开发单位摘要：兰州商学院06级计算机科学和技能（1）班软件开发小组2、意图 本体系需求可以完结家庭住所中各个设备的主动办理和人工特性办理，该体系能操控、监督和协调家电（如室表里照明、家庭保安体系、家庭环境操控体系、空调、电视机等）。该体系会在相应的时刻内各个设备宣布相应的指令，完结各个设备的主动化办理。该体系大概是可以习惯改变的，因而，有必要侦测环境的改变，并且经过辨认本体系中的改变来转变，并且所辨认出的改变大概在体系中被完结。体系可以是主动习惯改变或是手艺习惯改变。体系操控的任何设备发作反常，有必要经过恰当的信息来告诉用户并进行反常处置。该体系有必要有一个数据库，内含一切该体系所操控的设备的信息，包含每一种设备衔接到体系的日期，体系用户所发布的重要举措等信息。3、运转环境 本体系是设备操控类体系，由主机经过相应的接口部件监听和操控各个硬设备。数据库效劳器由SQL Server完结。操作体系摘要：windows 2000 、windows xp以上；数据库效劳器端软件SQL Server 2005。（三）、功用描绘 本体系由“灯火操控”、“保安操控”、“环境操控”、“家电操控”、 “用户登录及办理”等各模块组成。灯火操控摘要：完结对室表里一切灯火的时刻周期性操控和用户的直接操控；保安操控摘要：完结对室表里一切视频监控设备的周期性作业操控及反常处置，和防盗防火设备的操控及反常处置；环境操控摘要：完结对家庭环境设备（包含花园、阳台、室内温湿度陈述）的时刻周期性操控以及各设备的反常处置；家电操控摘要：完结对家庭中各个聪明家用电器的人性化操控及各设备的反常处置；用户登录及办理模块摘要：完结用户对各个模块中所用设备的时刻周期性界说以及对各个设备的直接办理和操控。二、可行性剖析（一）、可行性探求的条件家庭是高薪技能的下一个前沿阵地。对家庭中遥控、主动化和文娱的需求呈上升态势。消耗者期望个人的平常日子更简练、更安全。当然，优异的家庭主动化商品应给具有以下的特性摘要：（1）、标准化摘要：家庭主动化商品应依照国际上盛行的关联协议进行描绘，充沛确保各厂家商品间的兼容性和彼此操作才能。（2）、敞开性摘要：家庭主动化体系大概具有敞开的协议，一致的接口。（3）、模块化摘要：选用模块化的描绘可以习惯各种场合的需求，确保用户的利益，并容许体系的逐渐到位。（4）、实用性摘要：家庭主动化商品大概切实地为用户供给各种实用化的功用和效劳。（5）、普及化摘要：家庭主动化体系大概面向低成本，高功用的方针描绘，住户对价钱较为灵敏，所以智能住所选用的技能要较为经济。一起，家庭主动化体系大概能最大程度兼容用户原有的电器设备，保护用户出资。（6）、简练易用摘要：好的家庭主动化商品大概简练易用、用户接口友爱，并且不需求运用者花上太多的精力就能掌握。（二）、优越性 在国内家庭主动化是一个较新的概念，尽管越来越多的厂家开端投入到家庭主动化的来发和出产中，可是因为没有一致的标准，尚处于一家一户自行开发的局势。而跟着房子的商品化，然后加强了大家对居家的需求，期望一步到位或许具有敞开的协议，一致的接口，这样来确保商品能不断地习惯将来开展趋向，而本体系即是依据一致的标准和接口描绘的，具有充沛的开展潜力。（三）、根本的数据流图 图1、HAS的根本数据流模型图图2、HAS的一级数据流模型图图3、HAS的二级数据流模型图（四）、经济可行性1、 开销构建体系时的金费首要有摘要：用户在要采办平常日子中的家电及各种电子商品是花费必定数额的资金，在采办组成体系的一些小型物理器材时会有资金的开销。2、 效益 可以高效，便当的办理日子家电设备，进步日子的质量。3、 收益、出资比杰出、可行。（五）、技能可行性 本体系有许多不一样的传感器，单片机和输出报警体系以及一些反常的主动处置体系和接入的各种家电设备组成。物理设备在商场上均有售，因而，物理设备上不用多思考，咱们首要完结将不一样设备依照必定的布局衔接起来，使之可以完结咱们的预期方针（六）、社会要素可行性剖析1、 法令要素恳求法令保护或关联稳妥。法令可行性是思考要开发体系能否存在任何侵略、阻碍和职责新问题，用户操作可行性思考待开发软件的运转方法在用户安排内能否行得通，现行办理制度、人员素质、操作知识能否可行。因为在本体系中是有合同作为两边协作的根底，所以不会存在任何侵略、阻碍和职责新问题。即便存在了，也可以依据合同进行剖析，必定有人会负职责，所以此体系完全可以进行开发。2、 用户运用可行性 本体系面向中高阶级的大家消耗，首要用于用户完结对家电的一致办理，进行各种关联操作并对家电的情况进行实时检测。由以上经济、技能、操作和法令四方面的剖析可以看出，本体系的开发时机成熟，从多种视点思考，都是可行的。（七）、定论 经过以上经济可行性、技能可行性以及法令要素各个方面的探求剖析得出，本体系可行。三、需求剖析（一）、家庭主动化体系作业流程剖析(1)、在用户登录时进行检查，操控不一样的用户运用体系的权限;(2)、对用户的办理，包含对用户信息的添加、删去和修正;(3)、对指定时刻内的操作记载进行办理，包含检查操作记载、手艺删去操作记载、记载一次操作以及对失效的记载进行主动铲除;(4)、检查设备的情况，包含对衔接到体系操控中的一切设备的情况以及能否呈现反常现象进行检查;(5)、操控子体系承受主体系发送的信息;以及向主体系发送信息;操控子体系将主体系发送的信息，发送给指定的设备;(6)、对设备进行监控，包含发动监控设备、中止监控设备、监控设备;(7)、对体系中的设备进行办理，包含添加设备以及删去己经衔接到体系中的设备;（二）、家庭主动化体系需求剖析1、家庭主动化体系的非功用性需求剖析描绘家庭主动化体系的意图是完结对家电商品以及关联设备的办理和操控，到达长途操控和运用家电设备的意图，其结尾意图是进步人类的日子质量，因而需求具有杰出的功用，满意实践作业的需求是十分必要的。家庭主动化体系的详细功用方针如下摘要:（1）、体系的疾速反应家庭主动化体系首要要确保的即是体系的反应速度。在描绘和施行中选用领先的网络技能和体系，并在运用软件的挑选或编制中尽可以选用领先的技能，最大极限地进步体系的呼应速度，以便于疾速查询。（2）、体系杰出的可保护行和敞开性体系描绘应面向将来的开展，供给各种必要的标准接口，以运用户可以依据需求随时添加必要的设备和体系，扩大体系功用。要充沛思考到家庭主动化的开展趋向以及不断改变。（3）、充沛确保体系的安全性家庭主动化体系中设备的运用具有安全性需求，因而，有必要树立一整套的体系安全保密方法，规则一系列拜访体系的不一样等级的权限，根绝不合法拜访。（4）、友爱的人机界面体系的用户不可以是专业的计算机技能人员，乃至对计算机知道甚少，所以要供给明白、友爱的体系接口，进步体系的可操作性和人机交互功用，最大极限地便当用户的运用。一起体系应能供给的便当的联机再现协助功用。（5）、思考家庭主动化体系中设备发作改变今后的集成家庭主动化要完结真实的信息化，有必要思考今后体系的集成新问题，这样才能使体系不至于很快的就被筛选。2、家庭主动化体系的功用模块剖析 家庭主动化体系旨在开宣布一个契合人类日子需求的家庭主动化模仿体系，该体系首要分为五个子体系摘要:用户登录子体系，灯火操控子体系，家电操控子体系，环境操控子体系和保安操控子体系。（三）、数据描绘 1、静态数据 体系中预存的各种标准数据。2、动态数据 （1）、输入数据体系所收集的各个实体设备的信息流。（2）、输出数据经过各个子体系处置后的对应到各种设备的详细操作的信息流。3、数据词典。 数据称号摘要：家庭主动化体系简 述摘要：由体系办理员来担任对衔接在体系中的各种家电施行详细举措。数据条目摘要：体系办理需求=用户办理|灯火操控|家电情况监测|环境监测|保安操控用户办理=登录+用户信息+用户权限灯管操控=室内灯火+室外灯火家电情况监测=接入家电数目+家电功用+家电当时情况环境监测=温度+湿度+调理保安操控=门窗监控+视频监控数据文件=用户办理+灯火操控+家电情况监测+环境监测+保安操控+中心子体系+平常报表|文件数据量摘要：2000次/天峰值摘要：每天18摘要：0020摘要：00有1000次图4、HAS的层次方框图图5、家庭主动化体系的数据流图四、整体描绘（一）、处置流程（1）在用户登录时进行检查摘要：操控不一样的用户运用体系的权限。（2）对用户的办理摘要：包含对用户信息的添加、删去和修正。（3）对指定时刻内的操作记载进行办理摘要：包含检查操作记载、手艺删去操作记载、记载一次操作以及对失利的操作记载进行主动铲除。（4）检查设备的情况摘要：包含对衔接到体系操控器中的一切设备的情况以及能否呈现反常现象进行检查。（5）操控子体系承受主体系发送的信息；以及向子体系设备发送信息；操控子体系将子体系发送的信息发送给指定的设备。（6）对设备进行监控摘要:包含发动监控设备、中止监控设备、监控设备中。（7）对体系中的设备进行办理摘要：包含添加新设备以及删去现已衔接到体系中的设备。（二）、整体布局和模块外部描绘 在运用体系整体描绘中，以Servlets为前端操控器，担任办理用户的登录，以及数据的获取等。以会话Bean完结体系的作业流，将会话Bean作为一个外观，来封装运用程序的事务逻辑，事务逻辑再经过实体Bean组件来操作关联数据，然后构成HAS体系的整体布局体系。图6、体系整体描绘布局（三）、接口描绘 1、用户接口 本体系的用户界面如下所示摘要:SHAPE * MERGEFORMAT图7、 用户登录界面2、外部接口 本体系选用依据C/S方法的体系主机和体系终端的布局，接口设备不只要完结体系主机和各个终端之间的标准化物理衔接之外，还要完结数据在体系主机和各个终端之间的传送。故接口选用集成式、标准化的设备来完结，完结其功用。（四）、数据布局描绘1、 数据库三级方法布局数据库体系的三级方法布局是指数据库体系是由外方法、方法和内方法三级构成。其间方法也称逻辑方法，是数据库中整体数据的逻辑布局和特征的描绘，是一切用户的公共数据视图。外方法也称子方法或用户方法，它是数据库用户（包含运用程序员和结尾用户）看见和运用的有些数据的逻辑布局和特征的描绘，是数据库用户的数据视图，是和某一运用有关的数据的逻辑表明。内方法也称存储方法，它是数据物理布局和存储布局的描绘，是数据在数据库内部的表明方法。数据库的三级方法是对数据的三个笼统等级，它把数据的详细安排留给DBMS办理，运用户能逻辑的笼统的处置数据，而不用关怀数据在计算机中的详细表明方法和存储方法。为了可以在内部完结这三个笼统层次的联络和变换，数据库体系在这三级方法之间供给了两层映像摘要：外方法|方法映像和方法|内方法映像。正式这两层映像确保了数据库体系中的数据可以具有较高的逻辑独立性和物理独立性。影响一个体系功用的首要要素是数据库功用和客户端程序描绘，所以进行数据库的描绘和整个体系的功用、晋级等都息息关联，在数据库描绘时，要思考的首要准则有摘要：（1）、命名的格局标准摘要：为了便于体系习惯不一样的数据库，数据库中各种目标的命名应选用大小写灵敏的方法。（2）、索引的运用摘要：合理运用索引，如表的规划不大、表需求频频更新、以及查询字段不断定时，尽量不用索引。（3）、数据的一致性和完整性摘要：为了进步体系的呼应速度，合理的冗余是必要的，所以描绘时，要用有用手法确保数据的一致性和完整性。（4）、数据库功用的调整。2、 首要表布局 将目标模型映射成数据库模型，也即是向数据表变换。变换方法如下摘要：（1）、一个目标类可以映射为一个以上的库表，当类间有一对多的联系时，一个表也可以对应多个类。（2）、联系的映射可以有多种情况，但通常映射为一个表，也可以在目标类表间界说相应的外键。关于条件联系的映射，一个表至少应有三个特点。（3）、削减表之间的冗余字段。（4）、映射后的表进行冗余操控调整，使其到达合理的安眠范式，通常到达3NF即可。在映射运用目标时，除联系映射标准化后可以呈现一对多的表映射外，大多数运用目标和表目标是一一对应的。可以将标准化处置后，有一个运用目标映射出来的多个表当作一个数据库目标。因而当有些运用需求改变时，首要，体系修正可以不触及需求不改变的有些，其次，改变有些的修正可以根本上只限于追加或删去程序模块或追加新库表，而根本上不用修正原有程序代码或原有库表界说，然后大大削减了作业量，降低了作业难度。依据对体系所进行的剖析，以及对将来体系的扩大思考，断定数据库中的首要数据表有以下几个摘要：表1、用户信息表(user info)称号代码首要的数据类型长度用户代码user-idTRUEVARCHAR(20)20用户类型user-typeFALSECHAR(1)1用户暗码passwordFALSEVARCHAR(8)8用户称号user-nameFALSEVARCHAR(40)40用户手机号码mobileNOFALSEVARCHAR(20)20表2、操作日志表（operate-log）称号代码首要的数据类型长度操作内容messageFALSEVARCHAR(300)300录入时刻inputTimeTRUETIMESTAMP表3、家电信息表（appliance-info）称号代码首要的数据类型长度家电代码applianceIDTRUEVARCHAR(10)10家电称号applianceNameFALSEVARCHAR(20)20家电通讯地址addressFALSEVARCHAR(20)20家电通讯端口portFALSEINT参加体系时刻inputTimeFALSETIMESTAMP表4、家电情况表（appliance-state）称号代码首要的数据类型长度家电代码applianceIDTRUEVARCHAR(10)10情况stateFALSECHAR(2)2情况改变时刻updateTimeFALSETIMESTAMP（五）、运转描绘 (1)、体系用户或许通常用户经过登录程序Login登录到HAS体系中。（2、用户经过菜单（主菜单main;以及用户菜单user；家电设备办理菜单appliance；操作记载日志办理菜单log）挑选要履行的操作。(3)、用户从子体系传送过来的恳求，经过效劳器端操控程序HASServer进行解析，并且发送到相应的类，并将处置成果回来给主体系。（六）、犯错处置描绘 当体系在履行中心发现有反常情况发作或被需求履行反常操作，体系要能主动检测到并进行相应的处置或构成陈述回来给用户进行关联处置会康复操作。1、犯错输出信息 在体系进行完关联解析后构成日志保管，并有提示信息被显现给用户或体系操作员。2、犯错处置战略 （1）、联机事务处置(OLAP)是树立在TCP/IP 协议上，有多阶段事务处置呼应操控，确保事务处置前后台一致性。（2）、数据库处置事务失利主动回滚技能，确保数据库表的数据一致性和完整性。（3）、重要数据的校验检查。（4）、各个子体系的操作监控，反常情况陈述；并供给报表等盯梢记载。（5）、供给友爱的用户界面和协助信息及合作严厉的检查，削减用户犯错时机。五、详细描绘（一）、软件布局图9、体系用例图（二）、程序描绘 面向目标程序描绘的根本思想（1）、面向目标的由来和开展目标代表着待处置新问题中的一个实体，在处置新问题过程中，一个目标可以以某种方法和其他目标通讯。从概念上讲，一个目标是既包含数据又包含处置这些数据操作的一个程序单元。类用来描绘特性一样或附近的一组目标的布局和行动。该言语还撑持类的持续，可将多个类组成为层次布局，进而容许同享布局和行动。后来呈现的Smalltalk言语是第一个比拟成功的面向目标言语，对后来面向目标言语的开展发生过严重影响。该言语丰厚了Simula中类和目标的概念，信息也愈加荫蔽，程序描绘即是向目标发送信息。20世纪80年代今后，面向目标的程序描绘言语广泛运用于程序描绘，并且有许多新的打破。非但凡跟着操作体系和软件项目日益巨大，大家日益需求一种更高效的开发方法，这愈加推动了面向目标言语的开展。（2）、 面向目标的要素面向目标的体系包含了3个要素摘要：目标、类和持续，这3个要素反映了面向目标的传统观念。面向目标的言语大概撑持这3个要素。首要，大概包含目标的概念。目标是情况和操作的封装体，情况是存储操作成果的。满意这一点的言语被认为是依据目标的言语。其次，大概撑持类的概念和特征，类是以接口和完结来界说目标行动的样板，目标是由类来创立的。撑持目标和类的言语被认为是依据类的言语。结尾，大概撑持持续，已存在的类具有树立子类的才能，进而树立类的层次。撑持上述3个方面的言语称为面向目标的言语。（三）、功用 本体系由灯火操控、保安操控、环境操控、家电操控、用户登录及办理等各模块组成。灯火操控摘要：完结对室表里一切灯火的时刻周期性操控和用户的直接操控；保安操控摘要：完结对室表里一切视频监控设备的周期性作业操控及反常处置，和防盗防火设备的操控及反常处置；环境操控摘要：完结对家庭环境设备（包含花园、阳台、室内温湿度陈述）的时刻周期性操控以及各设备的反常处置；家电操控摘要：完结对家庭中各个聪明家用电器的人性化操控及各设备的反常处置；用户登录及办理模块摘要：完结用户对各个模块中所用设备的时刻周期性界说以及对各个设备的直接办理和操控。本体系将选用面向目标程序描绘的根本思想编写各个模块的程序，完结其运用的各项功用。（四）、程序逻辑图10、用户登录模块程序流程图图11、灯火操控模块程序流程图图12、家电操控模块程序流程图（五）、接口 本体系选用依据C/S方法的体系主机和体系终端的布局，接口设备不只要完结体系主机和各个终端之间的标准化物理衔接之外，还要完结数据在体系主机和各个终端之间的传送。故接口选用集成式、标准化的设备来完结，完结其功用。（六）、测验关键 本体系的结尾完结是将各个信号功用于各个实体，即各个家电设备包含照明灯、空调、浇水喷头、门窗监听器、摄像头号详细设备。所以体系测验时，可模仿详细设备的情况信号，将这些模仿的情况信号功用于本体系中，到达测验的意图。六、软件测验（一）、测验计划1、