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家庭自動(dòng)化系統(tǒng)探究
自動(dòng)化技術(shù)是一門綜合性技術(shù)，它和控制論、信息論、系統(tǒng)工程、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子學(xué)、液壓氣壓技術(shù)、自動(dòng)控制等都有著十分密切的關(guān)系，而其中又以“控制理論”和“計(jì)算機(jī)技術(shù)”對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的影響最大。
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（Home Automation）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。
本文根據(jù)家庭自動(dòng)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(jì)的步驟，進(jìn)行了新問(wèn)題定義、可行性分析、需求分析等幾個(gè)重要的探究。在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行非功能性和功能性需求分析的基礎(chǔ)上，本文重點(diǎn)探究了如何設(shè)計(jì)家庭自動(dòng)化系統(tǒng)。
最后對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行了總結(jié)，為下一步探究奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)也為我國(guó)家庭自動(dòng)化系統(tǒng)信息化建設(shè)具有一定的借鑒意義。
一、新問(wèn)題定義
�。ㄒ唬�、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)揮了其巨大的功能，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（Consumer Electronics）已和咨訊（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（Home Automation）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)。
�。ǘ�、任務(wù)描述
1、專案背景
項(xiàng)目名稱摘要：家庭自動(dòng)化系統(tǒng)（Home Automation System ，簡(jiǎn)稱HAS）
項(xiàng)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(xué)院06級(jí)計(jì)算機(jī)科學(xué)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(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)用戶所發(fā)布的重要?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SQL Server實(shí)現(xiàn)。操作系統(tǒng)摘要：windows 2000 、windows xp以上;數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器端軟件SQL Server 2005。
�。ㄈ�、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(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;
保安控制摘要：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)境控制摘要：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;
家電控制摘要：實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭中各個(gè)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(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
�。ㄒ唬�、可行性探究的前提
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、更平安。當(dāng)然，優(yōu)秀的家庭自動(dòng)化產(chǎn)品應(yīng)給具有以下的特性摘要：
�。�1）、標(biāo)準(zhǔn)化摘要：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）、開放性摘要：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）、模塊化摘要：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，并答應(yīng)系統(tǒng)的逐步到位。
�。�4）、實(shí)用性摘要：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）、普及化摘要：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)潔易用摘要：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把握。
�。ǘ�、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)展趨向，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>
�。ㄈ⒒镜臄�(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
�。ㄋ模�、經(jīng)濟(jì)可行性
1、 支出
構(gòu)建系統(tǒng)時(shí)的金費(fèi)主要有摘要：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。
�。ㄎ澹�、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)
�。�、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)任新問(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)任新問(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。
�。ㄆ撸�、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)方面的探究分析得出，本系統(tǒng)可行。
三、需求分析
�。ㄒ唬⒓彝プ詣�(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;
�。ǘ⒓彝プ詣�(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)如下摘要：
�。�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)和實(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)展趨向以及不斷變化。
�。�3）、充分保證系統(tǒng)的平安性
家庭自動(dòng)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(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，所以要提供清楚、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)的集成新問(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)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)。
�。ㄈ�、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)名稱摘要：家庭自動(dòng)化系統(tǒng)
簡(jiǎn) 述摘要：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(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)量摘要：2000次/天
峰值摘要：天天18摘要：00—20摘要：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)
�。ㄒ唬�、處理流程
�。�1）在用戶登錄時(shí)進(jìn)行檢查摘要：控制不同的用戶使用系統(tǒng)的權(quán)限。
�。�2）對(duì)用戶的管理摘要：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(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)摘要：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)異常現(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)控摘要：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)行管理摘要：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摘要：
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)和各個(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。
�。ㄋ模�、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，是和某一應(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)中的具體表示方式和存儲(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)系和轉(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摘要：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)和整個(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摘要：
（1）、命名的格式規(guī)范摘要：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）、索引的使用摘要：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)的一致性和完整性摘要：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)換方式如下摘要：
�。�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)象和表對(duì)象是一一對(duì)應(yīng)的�？梢詫⒁�(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)摘要：
表1、用戶信息表（user –info）
名稱 代碼 主要的 數(shù)據(jù)類型 長(zhǎng)度
用戶代碼 user—id TRUE VARCHAR（20） 20
用戶類型 user—type FALSE CHAR（1） 1
用戶密碼 password FALSE VARCHAR（8） 8
用戶名稱 user—name FALSE VARCHAR（40） 40
用戶手機(jī)號(hào)碼 mobileNO FALSE VARCHAR（20） 20
表2、操作日志表（operate—log）
名稱 代碼 主要的 數(shù)據(jù)類型 長(zhǎng)度
操作內(nèi)容 message FALSE VARCHAR（300） 300
錄入時(shí)間 inputTime TRUE TIMESTAMP
表3、家電信息表（appliance—info）
名稱 代碼 主要的 數(shù)據(jù)類型 長(zhǎng)度
家電代碼 applianceID TRUE VARCHAR（10） 10
家電名稱 applianceName FALSE VARCHAR（20） 20
家電通訊地址 address FALSE VARCHAR（20） 20
家電通訊端口 port FALSE INT
加入系統(tǒng)時(shí)間 inputTime FALSE TIMESTAMP
表4、家電狀態(tài)表（appliance—state）
名稱 代碼 主要的 數(shù)據(jù)類型 長(zhǎng)度
家電代碼 applianceID TRUE VARCHAR（10） 10
狀態(tài) state FALSE CHAR（2） 2
狀態(tài)變更時(shí)間 updateTime FALSE TIMESTAMP
�。ㄎ澹�、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)。
�。⒊鲥e(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)處理策略
（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、具體設(shè)計(jì)
�。ㄒ唬④浖Y(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)象代表著待處理新問(wèn)題中的一個(gè)實(shí)體，在處理新問(wèn)題過(guò)程中，一個(gè)對(duì)象可以以某種形式和其他對(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)言還支持類的繼續(xù)，可將多個(gè)類組成為層次結(jié)構(gòu)，進(jìn)而答應(yīng)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。非凡是隨著操作系統(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)要素摘要：對(duì)象、類和繼續(xù)，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)該支持繼續(xù)，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。
燈光控制摘要：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;保安控制摘要：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)境控制摘要：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;家電控制摘要：實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭中各個(gè)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(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。
�。ㄋ模�、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
�。ㄎ澹�、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)和各個(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)功能于各個(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x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)功能于本系統(tǒng)中，達(dá)到測(cè)試的目的。
六、軟件測(cè)試
�。ㄒ唬y(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)功能于各個(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x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)功能于本系統(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)。
�。ǘy(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、答應(yīng)偏差
給出實(shí)測(cè)結(jié)果和預(yù)期結(jié)果之間答應(yīng)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
�。ㄒ唬�、總結(jié)
針對(duì)目前國(guó)內(nèi)的目前狀況，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、平安、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)將和家居生活有關(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、平安、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。
�。ǘ�、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)拋磚引玉的功能，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。
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