淺析家庭自動化系統

淺析家庭自動化系統

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

　　本文根據家庭自動化系統的開發(fā)特征，遵從軟件工程原理，按照軟件工程設計的步驟，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。在對系統進行非功能性和功能性需求分析的基礎上，本文重點探究了如何設計家庭自動化系統。

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

　　一、新問題定義

　　(一)、引言及相關背景

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

　　隨著全球經濟的不斷發(fā)展，我國的市場經濟也飛速發(fā)展，人民生活水平不斷提高，家庭自動化系統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量的產品將構成世界范圍內后PC時代的新興IT市場。

　　(二)、任務描述

　　1、專案背景

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

　　項目委托單位摘要：XXX智能家居設備公司

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

　　2、目的

　　本系統要求能夠實現家庭住宅中各個設備的自動管理和人工個性管理，該系統能控制、監(jiān)視和協調家電(如室內外照明、家庭保安系統、家庭環(huán)境控制系統、空調、電視機等)。該系統會在相應的時間內各個設備發(fā)出相應的指令，完成各個設備的自動化管理。該系統應該是可以適應變化的，因此，必須偵測環(huán)境的變化，而且通過識別本系統中的變化來轉變，并且所識別出的變化應該在系統中被實現。系統可以是自動適應變化或是手工適應變化。系統控制的任何設備發(fā)生異常，必須通過適當的信息來通知用戶并進行異常處理。該系統必須有一個數據庫，內含所有該系統所控制的設備的信息，包括每一種設備連接到系統的日期，系統用戶所發(fā)布的重要動作等信息。

　　3、運行環(huán)境

　　本系統是設備控制類系統，由主機通過相應的接口部件監(jiān)聽和控制各個硬設備。數據庫服務器由SQL Server實現。操作系統摘要：windows 2000 、windows xp以上;數據庫服務器端軟件SQL Server 2005。

　　(三)、功能描述

　　本系統由“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：實現對室內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：實現對室內外所有視頻監(jiān)控設備的周期性工作控制及異常處理，和防盜防火設備的控制及異常處理;

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

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

　　用戶登錄及管理模塊摘要：實現用戶對各個模塊中所用設備的時間周期性定義以及對各個設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)秀的家庭自動化產品應給具有以下的特性摘要：

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

　　(2)、開放性摘要：家庭自動化系統應該具有開放的協議，統一的接口。

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

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

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

　　(6)、簡潔易用摘要：好的家庭自動化產品應該簡便易用、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)和生產中，但是由于沒有統一的標準，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議，統一的接口，這樣來保證產品能不斷地適應未來發(fā)展趨向，而本系統就是基于統一的標準和接口設計的，具有充分的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

　　(三)、基本的數據流圖

　　圖1、HAS的基本數據流模型圖

　　圖2、HAS的一級數據流模型圖

　　圖3、HAS的二級數據流模型圖

　　(四)、經濟可行性

　　1、 支出

　　構建系統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品是花費一定數額的資金，在購買組成系統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施，提高生活的質量。

　　3、 收益、投資比良好、可行。

(五)、技術可行性

　　本系統有許多不同的傳感器，單片機和輸出報警系統以及一些異常的自動處理系統和接入的各種家電設備組成。物理設備在市場上均有售，因此，物理設備上不用多考慮，我們主要實現將不同設備按照一定的結構連接起來，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保險。

　　法律可行性是考慮要開發(fā)系統是否存在任何侵犯、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是否行得通，現行管理制度、人員素質、操作知識是否可行。

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

　　2、 用戶使用可行性

　　本系統面向中高階層的人們消費，主要用于用戶實現對家電的統一管理，進行各種相關操作并對家電的狀態(tài)進行實時檢測。

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

　　(七)、結論

　　經過以上經濟可行性、技術可行性以及法律因素各個方面的探究分析得出，本系統可行。

　　三、需求分析

　　(一)、家庭自動化系統工作流程分析

　　(1)、在用戶登錄時進行檢查，控制不同的用戶使用系統的權限;

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

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

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

　　(7)、對系統中的設備進行管理，包括增加設備以及刪除己經連接到系統中的設備;

　　(二)、家庭自動化系統需求分析

　　1、家庭自動化系統的非功能性需求分析

　　設計家庭自動化系統的目的是完成對家電產品以及相關設備的管理和控制，達到遠程控制和使用家電設備的目的，其最終目的是提高人類的生活質量，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。

　　家庭自動化系統的具體性能目標如下摘要:

　　(1)、系統的快速反應

　　家庭自動化系統首先要保證的就是系統的反應速度。在設計和實施中采用先進的網絡技術和系統，并在應用軟件的選擇或編制中盡可能采用先進的技術，最大限度地提高系統的響應速度，以便于快速查詢。

　　(2)、系統良好的可維護行和開放性

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

　　(3)、充分保證系統的平安性

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

　　(4)、友好的人機界面

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

　　(5)、考慮家庭自動化系統中設備發(fā)生變化以后的集成

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

　　2、家庭自動化系統的功能模塊分析

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

　　(三)、數據描述 1、靜態(tài)數據

　　系統中預存的各種標準數據。

　　2、動態(tài)數據

　　(1)、輸入數據

　　系統所采集的各個實體設備的信息流。

　　(2)、輸出數據

　　經過各個子系統處理后的對應到各種設備的具體操作的信息流。

　　3、數據詞典

　　數據名稱摘要：家庭自動化系統

　　簡 述摘要：由系統管理員來負責對連接在系統中的各種家電實施具體動作。

　　數據條目摘要：

　　系統管理要求=[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+用戶權限

　　燈管控制=室內燈光+室外燈光

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

　　環(huán)境監(jiān)測=溫度+濕度+調節(jié)

　　保安控制=門窗監(jiān)控+視頻監(jiān)控

　　數據文件={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+日常報表|文件}

　　數據量摘要：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的權限。

　　(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。