淺析家庭自動化系統

　　以計算機和現代網路技術為特徵的現代資訊科技促進了社會經濟的發展，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。建立和開發家庭自動化系統旨在適應現代人民的生活資訊化和對家居產品資訊化的需要。

　　本文根據家庭自動化系統的開發特徵，遵從軟體工程原理，按照軟體工程設計的步驟，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，本文重點探究瞭如何設計家庭自動化系統。

　　最後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資訊化建設具有一定的借鑑意義。

　　一、新問題定義

　　一、引言及相關背景

　　自動化在各行各業、各個領域都發揮了其巨大的功能，同時也走入了我們的家庭。隨著電子技術的發展，家庭自動化時代的來臨，消費電子產品Consumer Electronics已和諮訊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，並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髮展，我國的市場經濟也飛速發展，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範圍內後PC時代的新興IT市場。

　　二、任務描述

　　1、專案背景

　　專案名稱摘要：家庭自動化系統Home Automation System ，簡稱HAS

　　專案委託單位摘要：XXX智慧家居裝置公司

　　軟體開發單位摘要：蘭州商學院06級電腦科學和技術1班軟體開發小組

　　2、目的

　　本系統要求能夠實現家庭住宅中各個裝置的自動管理和人工個性管理，該系統能控制、監視和協調家電如室內外照明、家庭保安系統、家庭環境控制系統、空調、電視機等。該系統會在相應的時間內各個裝置發出相應的指令，完成各個裝置的自動化管理。該系統應該是可以適應變化的，因此，必須偵測環境的變化，而且通過識別本系統中的變化來轉變，並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。系統控制的任何裝置發生異常，必須通過適當的資訊來通知使用者並進行異常處理。該系統必須有一個數據庫，內含所有該系統所控制的裝置的資訊，包括每一種裝置連線到系統的日期，系統使用者所釋出的重要動作等資訊。

　　3、執行環境

　　本系統是裝置控制類系統，由主機通過相應的介面部件監聽和控制各個硬裝置。資料庫伺服器由SQL Server實現。作業系統摘要：windows 2000 、windows xp以上;資料庫伺服器端軟體SQL Server 2005。

　　三、功能描述

　　本系統由“燈光控制”、“保安控制”、“環境控制”、“家電控制”、 “使用者登入及管理”等各模組組成。

　　燈光控制摘要：實現對室內外所有燈光的時間週期性控制和使用者的直接控制;

　　保安控制摘要：實現對室內外所有視訊監控裝置的週期性工作控制及異常處理，和防盜防火裝置的控制及異常處理;

　　環境控制摘要：實現對家庭環境裝置包括花園、陽臺、室內溫溼度報告的時間週期性控制以及各裝置的異常處理;

　　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裝置的異常處理;

　　使用者登入及管理模組摘要：實現使用者對各個模組中所用裝置的時間週期性定義以及對各個裝置的直接管理和控制。

　　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勢。消費者希望自己的日常生活更簡便、更平安。當然，優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相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，統一的介面。

　　3、模組化摘要：採用模組化的設計可以適應各種場合的需要，保障使用者的利益，並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使用者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，高效能的目標設計，住戶對價格較為敏感，所以智慧住宅採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相容使用者原有的電器裝置，保護使用者投資。

　　6、簡潔易用摘要：好的家庭自動化產品應該簡便易用、使用者介面友好，並且不需要使用者花上太多的精力就能把握。

　　二、優越性

　　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和生產中，但是由於沒有統一的標準，尚處於一家一戶自行開發的局面。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，統一的介面，這樣來保證產品能不斷地適應未來發展趨向，而本系統就是基於統一的標準和介面設計的，具有充分的發展潛力。

　　三、基本的資料流圖

　　圖1、HAS的基本資料流模型圖

　　圖2、HAS的一級資料流模型圖

　　圖3、HAS的二級資料流模型圖

　　四、經濟可行性

　　1、 支出

　　構建系統時的金費主要有摘要：使用者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感測器，微控制器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裝置組成。物理裝置在市場上均有售，因此，物理裝置上不用多考慮，我們主要實現將不同裝置按照一定的結構連線起來，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系統是否存在任何侵犯、妨礙和責任新問題，使用者操作可行性考慮待開發軟體的執行方式在使用者組織內是否行得通，現行管理制度、人員素質、操作知識是否可行。

　　由於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，所以此係統完全可以進行開發。

　　2、 使用者使用可行性

　　本系統面向中高階層的人們消費，主要用於使用者實現對家電的統一管理，進行各種相關操作並對家電的狀態進行實時檢測。

　　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、在使用者登入時進行檢查，控制不同的使用者使用系統的許可權;

　　2、對使用者的管理，包括對使用者資訊的增加、刪除和修改;

　　3、對指定時間內的操作記錄進行管理，包括檢視操作記錄、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、檢視裝置的狀態，包括對連線到系統控制中的所有裝置的狀態以及是否出現異常現象進行檢視;

　　5、控制子系統接受主系統傳送的資訊;以及向主系統傳送資訊;控制子系統將主系統傳送的資訊，傳送給指定的裝置;

　　6、對裝置進行監控，包括啟動監控裝置、停止監控裝置、監控裝置;

　　7、對系統中的裝置進行管理，包括增加裝置以及刪除己經連線到系統中的裝置;

　　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裝置的管理和控制，達到遠端控制和使用家電裝置的目的，其最終目的是提高人類的生活質量，因此需要具備良好的效能，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效能目標如下摘要:

　　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。在設計和實施中採用先進的網路技術和系統，並在應用軟體的選擇或編制中儘可能採用先進的技術，最大限度地提高系統的響應速度，以便於快速查詢。

　　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展，提供各種必要的標準介面，以使使用者可以根據需要隨時新增必要的裝置和系統，擴充系統功能。要充分考慮到家庭自動化的發展趨向以及不斷變化。

　　3、充分保證系統的平安性

　　家庭自動化系統中裝置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，規定一系列訪問系統的不同級別的許可權，杜絕非法訪問。

　　4、友好的人機介面

　　系統的使用者不可能是專業的計算機技術人員，甚至對計算機瞭解甚少，所以要提供清楚、友好的系統介面，提高系統的可操作性和人機互動功能，最大限度地方便使用者的使用。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裝置發生變化以後的整合

　　家庭自動化要實現真正的資訊化，必須考慮以後系統的整合新問題，這樣才能使系統不至於很快的就被淘汰。

　　2、家庭自動化系統的功能模組分析

　　家庭自動化系統旨在開發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:使用者登入子系統，燈光控制子系統，家電控制子系統，環境控制子系統和保安控制子系統。

　　三、資料描述 1、靜態資料

　　系統中預存的各種標準資料。

　　2、動態資料

　　1、輸入資料

　　系統所採集的各個實體裝置的資訊流。

　　2、輸出資料

　　經過各個子系統處理後的對應到各種裝置的具體操作的資訊流。

　　3、資料詞典

　　資料名稱摘要：家庭自動化系統

　　簡 述摘要：由系統管理員來負責對連線在系統中的各種家電實施具體動作。

　　資料條目摘要：

　　系統管理要求=[使用者管理|燈光控制|家電狀態監測|環境監測|保安控制

　　使用者管理=登入+使用者資訊+使用者許可權

　　燈管控制=室內燈光+室外燈光

　　家電狀態監測=接入家電數目+家電功能+家電當前狀態

　　環境監測=溫度+溼度+調節

　　保安控制=門窗監控+視訊監控

　　資料檔案={使用者管理+燈光控制+家電狀態監測+環境監測+保安控制+核心子系統+日常報表|檔案}

　　資料量摘要：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在使用者登入時進行檢查摘要：控制不同的使用者使用系統的許可權。

　　2對使用者的管理摘要：包括對使用者資訊的增加、刪除和修改。

　　3對指定時間內的操作記錄進行管理摘要：包括檢視操作記錄、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。