導(dǎo)語(yǔ)：家庭自動(dòng)化研究論文一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

一、問(wèn)題定義

（一）、引言及相關(guān)背景

自動(dòng)化在各行各業(yè)、各個(gè)領(lǐng)域都發(fā)揮了其巨大的作用，同時(shí)也走入了我們的家庭。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，家庭自動(dòng)化時(shí)代的來(lái)臨，消費(fèi)電子產(chǎn)品（ConsumerElectronics）已與咨訊（Computer）、通訊（Communication）兩項(xiàng)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(dòng)化（HomeAutomation）的方向。

隨著全球經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)也飛速發(fā)展，人民生活水平不斷提高，家庭自動(dòng)化系統(tǒng)在美國(guó)以及國(guó)際市場(chǎng)都具有廣闊的前景，在中國(guó)市場(chǎng)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(shí)代的新興IT市場(chǎng)。

（二）、任務(wù)描述1、專案背景

項(xiàng)目名稱：家庭自動(dòng)化系統(tǒng)（HomeAutomationSystem，簡(jiǎn)稱HAS）

項(xiàng)目委托單位：XXX智能家居設(shè)備公司

軟件開發(fā)單位：蘭州商學(xué)院06級(jí)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(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(gè)設(shè)備的自動(dòng)管理和人工個(gè)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(jī)等）。該系統(tǒng)會(huì)在相應(yīng)的時(shí)間內(nèi)各個(gè)設(shè)備發(fā)出相應(yīng)的指令，完成各個(gè)設(shè)備的自動(dòng)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(cè)環(huán)境的變化，而且通過(guò)識(shí)別本系統(tǒng)中的變化來(lái)轉(zhuǎn)變，并且所識(shí)別出的變化應(yīng)該在系統(tǒng)中被實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)可以是自動(dòng)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(guò)適當(dāng)?shù)男畔?lái)通知用戶并進(jìn)行異常處理。該系統(tǒng)必須有一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，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)用戶所的重要?jiǎng)幼鞯刃畔ⅰ?/p>

3、運(yùn)行環(huán)境

本系統(tǒng)是設(shè)備控制類系統(tǒng)，由主機(jī)通過(guò)相應(yīng)的接口部件監(jiān)聽和控制各個(gè)硬設(shè)備。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器由SQLServer實(shí)現(xiàn)。操作系統(tǒng)：windows2000、windowsxp以上；數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器端軟件SQLServer2005。

（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：實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)外所有燈光的時(shí)間周期性控制和用戶的直接控制；

保安控制：實(shí)現(xiàn)對(duì)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：實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭環(huán)境設(shè)備（包括花園、陽(yáng)臺(tái)、室內(nèi)溫濕度報(bào)告）的時(shí)間周期性控制以及各設(shè)備的異常處理；

家電控制：實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭中各個(gè)智慧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：實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)各個(gè)模塊中所用設(shè)備的時(shí)間周期性定義以及對(duì)各個(gè)設(shè)備的直接管理和控制。

二、可行性分析

（一）、可行性研究的前提

家庭是高薪技術(shù)的下一個(gè)前沿陣地。對(duì)家庭中遙控、自動(dòng)化和娛樂(lè)的要求呈上升態(tài)勢(shì)。消費(fèi)者希望自己的日常生活更簡(jiǎn)便、更安全。當(dāng)然，優(yōu)秀的家庭自動(dòng)化產(chǎn)品應(yīng)給具有以下的特性：

（1）、標(biāo)準(zhǔn)化：家庭自動(dòng)化產(chǎn)品應(yīng)依照國(guó)際上流行的相關(guān)協(xié)議進(jìn)行設(shè)計(jì)，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：家庭自動(dòng)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：采用模塊化的設(shè)計(jì)可以適應(yīng)各種場(chǎng)合的需要，保障用戶的利益，并允許系統(tǒng)的逐步到位。

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

（5）、普及化：家庭自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)該面向低成本，高性能的目標(biāo)設(shè)計(jì)，住戶對(duì)價(jià)格較為敏感，所以智能住宅采用的技術(shù)要較為經(jīng)濟(jì)。同時(shí)，家庭自動(dòng)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(hù)用戶投資。

（6）、簡(jiǎn)潔易用：好的家庭自動(dòng)化產(chǎn)品應(yīng)該簡(jiǎn)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掌握。

（二）、優(yōu)越性

在國(guó)內(nèi)家庭自動(dòng)化是一個(gè)較新的概念，雖然越來(lái)越多的廠家開始投入到家庭自動(dòng)化的來(lái)發(fā)和生產(chǎn)中，但是由于沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，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(qiáng)了人們對(duì)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(lái)保證產(chǎn)品能不斷地適應(yīng)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，而本系統(tǒng)就是基于統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和接口設(shè)計(jì)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(jí)數(shù)據(jù)流模型圖

圖3、HAS的二級(jí)數(shù)據(jù)流模型圖

（四）、經(jīng)濟(jì)可行性

1、支出

構(gòu)建系統(tǒng)時(shí)的金費(fèi)主要有：用戶在要購(gòu)買日常生活中的家電及各種電子產(chǎn)品是花費(fèi)一定數(shù)額的資金，在購(gòu)買組成系統(tǒng)的一些小型物理器件時(shí)會(huì)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(jī)和輸出報(bào)警系統(tǒng)以及一些異常的自動(dòng)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(chǎng)上均有售，因此，物理設(shè)備上不用多考慮，我們主要實(shí)現(xiàn)將不同設(shè)備按照一定的結(jié)構(gòu)連接起來(lái)，使之能夠完成我們的預(yù)期目標(biāo)

（六）、社會(huì)因素可行性分析

1、法律因素

申請(qǐng)法律保護(hù)或相關(guān)保險(xiǎn)。

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(zé)任問(wèn)題，用戶操作可行性考慮待開發(fā)軟件的運(yùn)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(shí)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(huì)存在任何侵犯、妨礙和責(zé)任問(wèn)題。即使存在了，也可以根據(jù)合同進(jìn)行分析，一定有人會(huì)負(fù)責(zé)任，所以此系統(tǒng)完全可以進(jìn)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(fèi)，主要用于用戶實(shí)現(xiàn)對(duì)家電的統(tǒng)一管理，進(jìn)行各種相關(guān)操作并對(duì)家電的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。

由以上經(jīng)濟(jì)、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(shí)機(jī)成熟，從多種角度考慮，都是可行的。

（七）、結(jié)論

經(jīng)過(guò)以上經(jīng)濟(jì)可行性、技術(shù)可行性以及法律因素各個(gè)方面的研究分析得出，本系統(tǒng)可行。

三、需求分析

（一）、家庭自動(dòng)化系統(tǒng)工作流程分析

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

(2)、對(duì)用戶的管理，包括對(duì)用戶信息的增加、刪除和修改;

(3)、對(duì)指定時(shí)間內(nèi)的操作記錄進(jìn)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(duì)失效的記錄進(jìn)行自動(dòng)清除;

(4)、查看設(shè)備的狀態(tài)，包括對(duì)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(jìn)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(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，包括啟動(dòng)監(jiān)控設(shè)備、停止監(jiān)控設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備;

(7)、對(duì)系統(tǒng)中的設(shè)備進(jìn)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(dòng)化系統(tǒng)需求分析

1、家庭自動(dòng)化系統(tǒng)的非功能性需求分析

設(shè)計(jì)家庭自動(dòng)化系統(tǒng)的目的是完成對(duì)家電產(chǎn)品以及相關(guān)設(shè)備的管理和控制，達(dá)到遠(yuǎn)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(shí)際工作的需要是十分必要的。

家庭自動(dòng)化系統(tǒng)的具體性能目標(biāo)如下:

（1）、系統(tǒng)的快速反應(yīng)

家庭自動(dòng)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(jì)與實(shí)施中采用先進(jìn)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(jìn)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(hù)行和開放性

系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)面向未來(lái)的發(fā)展，提供各種必要的標(biāo)準(zhǔn)接口，以使用戶可以根據(jù)需要隨時(shí)添加必要的設(shè)備和系統(tǒng)，擴(kuò)充系統(tǒng)功能。要充分考慮到家庭自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)以及不斷變化。

（3）、充分保證系統(tǒng)的安全性

家庭自動(dòng)化系統(tǒng)中設(shè)備的使用具有安全性要求，因此，必須建立一整套的系統(tǒng)安全保密措施，規(guī)定一系列訪問(wèn)系統(tǒng)的不同級(jí)別的權(quán)限，杜絕非法訪問(wèn)。

（4）、友好的人機(jī)界面

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

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

家庭自動(dòng)化要實(shí)現(xiàn)真正的信息化，必須考慮以后系統(tǒng)的集成問(wèn)題，這樣才能使系統(tǒng)不至于很快的就被淘汰。

2、家庭自動(dòng)化系統(tǒng)的功能模塊分析

家庭自動(dòng)化系統(tǒng)旨在開發(fā)出一個(gè)符合人類生活需求的家庭自動(dòng)化模擬系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要分為五個(gè)子系統(tǒng):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(yù)存的各種標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。

2、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)

（1）、輸入數(shù)據(jù)

系統(tǒng)所采集的各個(gè)實(shí)體設(shè)備的信息流。

（2）、輸出數(shù)據(jù)

經(jīng)過(guò)各個(gè)子系統(tǒng)處理后的對(duì)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：家庭自動(dòng)化系統(tǒng)

簡(jiǎn)述：由系統(tǒng)管理員來(lái)負(fù)責(zé)對(duì)連接在系統(tǒng)中的各種家電實(shí)施具體動(dòng)作。

數(shù)據(jù)條目：

系統(tǒng)管理要求=[用戶管理|燈光控制|家電狀態(tài)監(jiān)測(cè)|環(huán)境監(jiān)測(cè)|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(cè)=接入家電數(shù)目+家電功能+家電當(dāng)前狀態(tài)

環(huán)境監(jiān)測(cè)=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(cè)+環(huán)境監(jiān)測(cè)+保安控制+核心子系統(tǒng)+日常報(bào)表|文件}

數(shù)據(jù)量：2000次/天

峰值：每天18：00—20：00有1000次

圖4、HAS的層次方框圖

圖5、家庭自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流圖

四、總體設(shè)計(jì)

（一）、處理流程

（1）在用戶登錄時(shí)進(jìn)行檢查：控制不同的用戶使用系統(tǒng)的權(quán)限。

（2）對(duì)用戶的管理：包括對(duì)用戶信息的增加、刪除和修改。

（3）對(duì)指定時(shí)間內(nèi)的操作記錄進(jìn)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(duì)失敗的操作記錄進(jìn)行自動(dòng)清除。

（4）查看設(shè)備的狀態(tài)：包括對(duì)連接到系統(tǒng)控制器中的所有設(shè)備的狀態(tài)以及是否出現(xiàn)異?，F(xiàn)象進(jìn)行查看。

（5）控制子系統(tǒng)接受主系統(tǒng)發(fā)送的信息；以及向子系統(tǒng)設(shè)備發(fā)送信息；控制子系統(tǒng)將子系統(tǒng)發(fā)送的信息發(fā)送給指定的設(shè)備。

（6）對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控:包括啟動(dòng)監(jiān)控設(shè)備、停止監(jiān)控設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備中。

（7）對(duì)系統(tǒng)中的設(shè)備進(jìn)行管理：包括增加新設(shè)備以及刪除已經(jīng)連接到系統(tǒng)中的設(shè)備。

（二）、總體結(jié)構(gòu)和模塊外部設(shè)計(jì)

在應(yīng)用系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)中，以Servlets為前端控制器，負(fù)責(zé)管理用戶的登錄，以及數(shù)據(jù)的獲取等。以會(huì)話Bean實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的工作流，將會(huì)話Bean作為一個(gè)外觀，來(lái)封裝應(yīng)用程序的業(yè)務(wù)邏輯，業(yè)務(wù)邏輯再通過(guò)實(shí)體Bean組件來(lái)操作相關(guān)數(shù)據(jù)，從而形成HAS系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)體系。

圖6、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

（三）、接口設(shè)計(jì)1、用戶接口

本系統(tǒng)的用戶界面如下所示:

SHAPE\*MERGEFORMAT

圖7、用戶登錄界面

2、外部接口

本系統(tǒng)采用基于C/S模式的系統(tǒng)主機(jī)和系統(tǒng)終端的結(jié)構(gòu)，接口設(shè)備不僅要完成系統(tǒng)主機(jī)與各個(gè)終端之間的標(biāo)準(zhǔn)化物理連接之外，還要完成數(shù)據(jù)在系統(tǒng)主機(jī)和各個(gè)終端之間的傳送。故接口采用集成式、標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)備來(lái)完成，實(shí)現(xiàn)其功能。

（四）、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、數(shù)據(jù)庫(kù)三級(jí)模式結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)是指數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是由外模式、模式和內(nèi)模式三級(jí)構(gòu)成。

其中模式也稱邏輯模式，是數(shù)據(jù)庫(kù)中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，是所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖。外模式也稱子模式或用戶模式，它是數(shù)據(jù)庫(kù)用戶（包括應(yīng)用程序員和最終用戶）看見(jiàn)和使用的局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，是數(shù)據(jù)庫(kù)用戶的數(shù)據(jù)視圖，是與某一應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯表示。內(nèi)模式也稱存儲(chǔ)模式，它是數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的描述，是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部的表示方式。數(shù)據(jù)庫(kù)的三級(jí)模式是對(duì)數(shù)據(jù)的三個(gè)抽象級(jí)別，它把數(shù)據(jù)的具體組織留給DBMS管理，使用戶能邏輯的抽象的處理數(shù)據(jù)，而不必關(guān)心數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的具體表示方式與存儲(chǔ)方式。為了能夠在內(nèi)部實(shí)現(xiàn)這三個(gè)抽象層次的聯(lián)系與轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)在這三級(jí)模式之間提供了兩層映像：外模式|模式映像和模式|內(nèi)模式映像。正式這兩層映像保證了數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)能夠具有較高的邏輯獨(dú)立性和物理獨(dú)立性。

影響一個(gè)系統(tǒng)性能的主要因素是數(shù)據(jù)庫(kù)性能和客戶端程序設(shè)計(jì)，所以進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)與整個(gè)系統(tǒng)的性能、升級(jí)等都息息相關(guān)，在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮的主要原則有：

（1）、命名的格式規(guī)范：為了便于系統(tǒng)適應(yīng)不同的數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)中各種對(duì)象的命名應(yīng)采用大小寫敏感的形式。

（2）、索引的使用：合理使用索引，如表的規(guī)模不大、表需要頻繁更新、以及查詢字段不確定時(shí)，盡量不用索引。

（3）、數(shù)據(jù)的一致性和完整性：為了提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，合理的冗余是必要的，所以設(shè)計(jì)時(shí)，要用有效手段保證數(shù)據(jù)的一致性和完整性。

（4）、數(shù)據(jù)庫(kù)性能的調(diào)整。

2、主要表結(jié)構(gòu)

將對(duì)象模型映射成數(shù)據(jù)庫(kù)模型，也就是向數(shù)據(jù)表轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換方式如下：

（1）、一個(gè)對(duì)象類可以映射為一個(gè)以上的庫(kù)表，當(dāng)類間有一對(duì)多的關(guān)系時(shí)，一個(gè)表也可以對(duì)應(yīng)多個(gè)類。

（2）、關(guān)系的映射可能有多種情況，但一般映射為一個(gè)表，也可以在對(duì)象類表間定義相應(yīng)的外鍵。對(duì)于條件關(guān)系的映射，一個(gè)表至少應(yīng)有三個(gè)屬性。

（3）、減少表之間的冗余字段。

（4）、映射后的表進(jìn)行冗余控制調(diào)整，使其達(dá)到合理的安息范式，一般達(dá)到3NF即可。

在映射應(yīng)用對(duì)象時(shí)，除關(guān)系映射規(guī)范化后可能出現(xiàn)一對(duì)多的表映射外，大多數(shù)應(yīng)用對(duì)象與表對(duì)象是一一對(duì)應(yīng)的。可以將規(guī)范化處理后，有一個(gè)應(yīng)用對(duì)象映射出來(lái)的多個(gè)表看成一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象。因此當(dāng)部分應(yīng)用需求變更時(shí)，首先，系統(tǒng)修改可以不涉及需求不變更的部分，其次，變更部分的修改可以基本上只限于追加或刪除程序模塊或追加新庫(kù)表，而基本上不必修改原有程序代碼或原有庫(kù)表定義，從而大大減少了工作量，降低了工作難度。

根據(jù)對(duì)系統(tǒng)所進(jìn)行的分析，以及對(duì)未來(lái)系統(tǒng)的擴(kuò)展考慮，確定數(shù)據(jù)庫(kù)中的主要數(shù)據(jù)表有以下幾個(gè)：

（五）、運(yùn)行設(shè)計(jì)

(1)、系統(tǒng)用戶或者一般用戶通過(guò)登錄程序Login登錄到HAS系統(tǒng)中。

（2、用戶通過(guò)菜單（主菜單main;以及用戶菜單user；家電設(shè)備管理菜單appliance；操作記錄日志管理菜單log）選擇要執(zhí)行的操作。

(3)、用戶從子系統(tǒng)傳送過(guò)來(lái)的請(qǐng)求，通過(guò)服務(wù)器端控制程序HASServer進(jìn)行解析，并且發(fā)送到相應(yīng)的類，并將處理結(jié)果返回給主系統(tǒng)。

（六）、出錯(cuò)處理設(shè)計(jì)

當(dāng)系統(tǒng)在執(zhí)行中間發(fā)現(xiàn)有異常情況發(fā)生或被要求執(zhí)行異常操作，系統(tǒng)要能自動(dòng)檢測(cè)到并進(jìn)行相應(yīng)的處理或形成報(bào)告返回給用戶進(jìn)行相關(guān)處理會(huì)恢復(fù)操作。

1、出錯(cuò)輸出信息

在系統(tǒng)進(jìn)行完相關(guān)解析后形成日志保存，并有提示信息被顯示給用戶或系統(tǒng)操作員。

2、出錯(cuò)處理對(duì)策

（1）、聯(lián)機(jī)事務(wù)處理(OLAP)是建立在TCP/IP協(xié)議上，有多階段事務(wù)處理響應(yīng)控制，保證事務(wù)處理前后臺(tái)一致性。

（2）、數(shù)據(jù)庫(kù)處理事務(wù)失敗自動(dòng)回滾技術(shù)，保證數(shù)據(jù)庫(kù)表的數(shù)據(jù)一致性和完整性。

（3）、重要數(shù)據(jù)的校驗(yàn)檢查。

（4）、各個(gè)子系統(tǒng)的操作監(jiān)控，異常情況報(bào)告；并提供報(bào)表等跟蹤記錄。

（5）、提供友好的用戶界面和幫助信息及配合嚴(yán)格的檢查，減少用戶出錯(cuò)機(jī)會(huì)。

五、詳細(xì)設(shè)計(jì)

（一）、軟件結(jié)構(gòu)

圖9、系統(tǒng)用例圖

（二）、程序描述

面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的基本思想

（1）、面向?qū)ο蟮挠蓙?lái)和發(fā)展

對(duì)象代表著待處理問(wèn)題中的一個(gè)實(shí)體，在處理問(wèn)題過(guò)程中，一個(gè)對(duì)象可以以某種形式與其他對(duì)象通信。從概念上講，一個(gè)對(duì)象是既包含數(shù)據(jù)又包含處理這些數(shù)據(jù)操作的一個(gè)程序單元。類用來(lái)描述特性相同或相近的一組對(duì)象的結(jié)構(gòu)和行為。該語(yǔ)言還支持類的繼承，可將多個(gè)類組成為層次結(jié)構(gòu)，進(jìn)而允許共享結(jié)構(gòu)和行為。

后來(lái)出現(xiàn)的Smalltalk語(yǔ)言是第一個(gè)比較成功的面向?qū)ο笳Z(yǔ)言，對(duì)后來(lái)面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的發(fā)展產(chǎn)生過(guò)重大影響。該語(yǔ)言豐富了Simula中類和對(duì)象的概念，信息也更加隱蔽，程序設(shè)計(jì)就是向?qū)ο蟀l(fā)送信息。20世紀(jì)80年代以后，面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言廣泛應(yīng)用于程序設(shè)計(jì)，并且有許多新的突破。特別是隨著操作系統(tǒng)和軟件項(xiàng)目日益龐大，人們?nèi)找嫘枰环N更高效的開發(fā)方式，這更加推動(dòng)了面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的發(fā)展。

（2）、面向?qū)ο蟮囊?/p>

面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)包含了3個(gè)要素：對(duì)象、類和繼承，這3個(gè)要素反映了面向?qū)ο蟮膫鹘y(tǒng)觀念。面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言應(yīng)該支持這3個(gè)要素。首先，應(yīng)該包括對(duì)象的概念。對(duì)象是狀態(tài)和操作的封裝體，狀態(tài)是存儲(chǔ)操作結(jié)果的。滿足這一點(diǎn)的語(yǔ)言被認(rèn)為是基于對(duì)象的語(yǔ)言。其次，應(yīng)該支持類的概念和特征，類是以接口和實(shí)現(xiàn)來(lái)定義對(duì)象行為的樣板，對(duì)象是由類來(lái)創(chuàng)建的。支持對(duì)象和類的語(yǔ)言被認(rèn)為是基于類的語(yǔ)言。最后，應(yīng)該支持繼承，已存在的類具有建立子類的能力，進(jìn)而建立類的層次。支持上述3個(gè)方面的語(yǔ)言稱為面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言。

（三）、功能

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：實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)外所有燈光的時(shí)間周期性控制和用戶的直接控制；保安控制：實(shí)現(xiàn)對(duì)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：實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭環(huán)境設(shè)備（包括花園、陽(yáng)臺(tái)、室內(nèi)溫濕度報(bào)告）的時(shí)間周期性控制以及各設(shè)備的異常處理；家電控制：實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭中各個(gè)智慧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：實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)各個(gè)模塊中所用設(shè)備的時(shí)間周期性定義以及對(duì)各個(gè)設(shè)備的直接管理和控制。

本系統(tǒng)將采用面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的基本思想編寫各個(gè)模塊的程序，實(shí)現(xiàn)其應(yīng)用的各項(xiàng)功能。

（四）、程序邏輯

圖10、用戶登錄模塊程序流程圖

圖11、燈光控制模塊程序流程圖

圖12、家電控制模塊程序流程圖

（五）、接口

本系統(tǒng)采用基于C/S模式的系統(tǒng)主機(jī)和系統(tǒng)終端的結(jié)構(gòu)，接口設(shè)備不僅要完成系統(tǒng)主機(jī)與各個(gè)終端之間的標(biāo)準(zhǔn)化物理連接之外，還要完成數(shù)據(jù)在系統(tǒng)主機(jī)和各個(gè)終端之間的傳送。故接口采用集成式、標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)備來(lái)完成，實(shí)現(xiàn)其功能。

（六）、測(cè)試要點(diǎn)

本系統(tǒng)的最終實(shí)現(xiàn)是將各個(gè)信號(hào)作用于各個(gè)實(shí)體，即各個(gè)家電設(shè)備包括照明燈、空調(diào)、灑水噴頭、門窗監(jiān)聽器、攝像頭等具體設(shè)備。所以系統(tǒng)測(cè)試時(shí)，可模擬具體設(shè)備的狀態(tài)信號(hào)，將這些模擬的狀態(tài)信號(hào)作用于本系統(tǒng)中，達(dá)到測(cè)試的目的。

六、軟件測(cè)試

（一）、測(cè)試計(jì)劃

1、測(cè)試方案

本系統(tǒng)的最終實(shí)現(xiàn)是將各個(gè)信號(hào)作用于各個(gè)實(shí)體，即各個(gè)家電設(shè)備包括照明燈、空調(diào)、灑水噴頭、門窗監(jiān)聽器、攝像頭等具體設(shè)備。所以系統(tǒng)測(cè)試時(shí)，可模擬具體設(shè)備的狀態(tài)信號(hào)，將這些模擬的狀態(tài)信號(hào)作用于本系統(tǒng)中，達(dá)到測(cè)試的目的。

2、測(cè)試項(xiàng)目

主要對(duì)各個(gè)控制子系統(tǒng)進(jìn)行模擬測(cè)試，包括燈光控制子系統(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)。

（二）、測(cè)試用例

1、輸入

輸入各種模擬設(shè)備所能出項(xiàng)的所有信號(hào)量值，查看系統(tǒng)反饋。

2、輸出

首先列出對(duì)應(yīng)的輸入所預(yù)期的系統(tǒng)輸出值，再?gòu)南到y(tǒng)中獲取的實(shí)際值做比較，分析誤差。

3、允許偏差

給出實(shí)測(cè)結(jié)果與預(yù)期結(jié)果之間允許偏差的范圍。

（三）、評(píng)價(jià)

最終經(jīng)測(cè)試得出本系統(tǒng)良好。

七、總結(jié)和展望

（一）、總結(jié)

針對(duì)目前國(guó)內(nèi)的現(xiàn)狀，房屋的商品化，人民的生活水平日益提高，信息化產(chǎn)業(yè)深入到各行各業(yè)，智能家具的要求越來(lái)越高，人民希望生活在一個(gè)以住宅為平臺(tái)、服務(wù)、管理為一體的高效、舒適、安全、便利、環(huán)保的居住環(huán)境。本系統(tǒng)就是利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)將與家居生活有關(guān)的各種設(shè)備、家電有機(jī)地結(jié)合在一起，通過(guò)統(tǒng)籌管理，讓家居生活更加舒適、安全、有效。通過(guò)該系統(tǒng)可以模擬對(duì)空調(diào)等家用設(shè)備的控制。

本課題創(chuàng)建一個(gè)系統(tǒng)控制的家庭自動(dòng)化系統(tǒng)HAS。是家庭自動(dòng)化系統(tǒng)的一個(gè)原型。該系統(tǒng)能控制、監(jiān)控和協(xié)調(diào)家電(如空調(diào)、灑水裝置)，同時(shí)該系統(tǒng)能適應(yīng)變化的。通過(guò)識(shí)別出HAS中的變化來(lái)轉(zhuǎn)變，而且所識(shí)別出的變化應(yīng)該在系統(tǒng)中被實(shí)現(xiàn)。本中系統(tǒng)用自動(dòng)適應(yīng)變化和手工適應(yīng)變化兩種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于發(fā)生了故障的家電，系統(tǒng)通過(guò)適當(dāng)?shù)男畔?lái)通知進(jìn)行故障處理。

（二）、展望

該系統(tǒng)還存在一系列需要優(yōu)化和改善的地方，如該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)的家電控制目前僅僅添加了三種家電，而且家庭自動(dòng)化系統(tǒng)不僅僅要實(shí)現(xiàn)對(duì)家電和設(shè)備的管理，還應(yīng)該能夠和其他系統(tǒng)進(jìn)行連接。如小區(qū)的報(bào)警系統(tǒng)等。以及火警的監(jiān)控等。系統(tǒng)對(duì)硬件方面涉及較少，如家居系統(tǒng)的布線等。

希望本系統(tǒng)的進(jìn)一步開發(fā)能使國(guó)內(nèi)企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中，縮短研制周期，加快產(chǎn)品上市時(shí)間，減小前期投資風(fēng)險(xiǎn)，從而在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取得優(yōu)勢(shì)地位。同時(shí)希望本系統(tǒng)的開發(fā)能起到一個(gè)拋磚引玉的作用，在不久的將來(lái)，市場(chǎng)上能看到國(guó)內(nèi)廠商生產(chǎn)的優(yōu)秀的自動(dòng)化產(chǎn)品。

參考文獻(xiàn)

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[2]張海藩.《軟件工程導(dǎo)論》[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008.2-5轉(zhuǎn)論文關(guān)鍵詞：家庭自動(dòng)化系統(tǒng)軟件工程

論文摘要：以計(jì)算機(jī)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(jìn)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(dòng)化(HomeAutomation)的步伐。建立和開發(fā)家庭自動(dòng)化系統(tǒng)旨在適應(yīng)現(xiàn)代人民的生活信息化和對(duì)家居產(chǎn)品信息化的需要。