广工软件工程课程设计“智能家居·智能灯光控制系统”cuyn.docx
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1、101111软件工程程课程设设计智能家居居.智能灯光光控制系系统学院计算算机学院院专业班级级班班学号姓名指导教师师合作人20144年1月日目录1、引言- 4 -1.1、项目背景- 4 -1.2、项目可行性- 4 -1.3、项目目的及意义- 4 -2、任务概述- 5 -2.1、系统定义- 5 -2.1.1、自动感知- 5 -2.1.2、智能分析- 5 -2.1.3、智能决策- 5 -2.1.4、远程控制- 5 -2.1.5、电源控制- 5 -2.2、术语定义:- 5 -2.2.1、照明设备单元- 5 -2.2.2、光源单元- 6 -2.2.3、照明模式- 6 -2.3、数据描述:- 7 -2.3
2、.1、物理信号- 7 -2.3.2、数字信号- 7 -2.3.3、指令- 7 -2.3.4、数据处理过程- 7 -3、需求分析- 8 -3.1、功能需求- 8 -3.1.1、业务需求- 8 -3.1.2、用户需求- 8 -3.1.3、系统需求- 8 -3.1.4、用例图及说明- 10 -3.2、性能需求- 12 -3.2.1、速度- 12 -3.2.2、鲁棒性- 12 -3.2.3、容错性- 12 -3.2.4、界面- 12 -3.3、约束- 14 -3.3.1、运行环境- 14 -3.3.2、硬件要求- 15 -4、概要设计- 16 -4.1、系统架构设计- 16 -4.1.1、总体架构-
3、16 -4.1.2、智能控制- 17 -4.1.3、远程控制:基于B/S结构- 17 -4.2、系统需求设计- 17 -4.2.1、智能控制设计- 17 -4.2.2、远程控制设计- 19 -4.2、系统业务流程图- 21 -4.2.1、系统总体业务- 21 -4.2.2、远程控制业务- 21 -4.3、功能点概述及需求实现设计- 22 -4.3.1、程序界面样例- 22 -4.3.2、账号、密码管理- 24 -4.3.3、网络连接、传输- 24 -4.3.4、指令序列生成及管理- 24 -4.3.5、系统算法- 24 -4.3.6、功能点及需求对应表- 24 -4.3.7、功能模块图及系统结
4、构图- 25 -4.4、开发环境、使用技术、开发模式- 25 -5、详细设计- 26 -5.1、功能点实现设计- 26 -5.1.1、账号、密码管理- 26 -5.1.2、网络连接- 26 -5.1.3、指令序列生成及管理- 27 -5.1.4、系统算法- 27 -5.2、数据结构设计- 30 -5.2.1、单一指令数据结构- 30 -5.2.2、指令序列数据结构- 31 -5.3、项目开发计划- 32 -5.4、课程设计总结- 32 -1、 引言1.1、项项目背景景随着都市市生活的的节奏加加快,人人们将越越来越多多的精力力放在工工作、养养家上,而而对于生生活中的的细节则则越来越越无暇顾顾及,
5、因因此,生生活用品品(如家电)的的智能化化、“去人人工化”就显得得尤为重重要。而随着物物联网技技术的兴兴起,家家居智能能化控制制的呼声声也越来来越高。智能化管管理,不不只是便便捷,更更重要的的一点在在于通过过对家电电耗电量量的合理理管理,降低家庭庭家电系系统的耗耗电量。结合传感感器技术术与智能能化算法法,通过过对物理理信息的的感应做做出正确确的选择择,就是是本项目目这对目目前的社社会现状状和技术术背景所所定下的的功能设设计方向向。1.2、项目可可行性本系统功功能实现现,以物物联网传传感技术术及智能能化算法法为基础础。根据目目前本领领域技术术的发展展,本项项目实现现可能性性较大。目前市场场智能化
6、化控制设设备良莠莠不齐,本项目目推广渠渠道较广广。综合上所所述,本本项目可可行性较较高。1.3、项项目目的的及意义义本项目针针对家电电系统的的智能化化控制而设设计功能能。本项目旨旨在通过过对家居居的智能能化控制制,方便人人们的生活,让人们们可以不用用为了家家居控制制等细节节烦心,在在工作一一天、身身心疲惫惫后,在在家中可可以享受受优质的的服务,而而不是还还要为了了所谓的的自理能能力再浪浪费已经经被工作作消耗殆殆尽的精精力。同时,对对家电的智智能化管管理,将将有助于于延长家家电的寿寿命,降降低家电电的耗电电量。综上所述述,本项项目具有有的意义义包括:1、方便便居民生生活;2、缓解解都市人人生活压
7、压力,提提高都市市生活质质量;3、助力力低碳生活活的推广广。目前,本本项目先先实现较较为被重重视的家家居灯光光照明系系统的智智能化。未来,本项目会推出系列产品,如家居控温设备智能化控制系统等。2、 任务概述述2.1、系统定定义本系统是是通过智智能化控控制,方方便用户户控制家家庭电器器的,应应做到以以下几点点:2.1.1、自自动感知知即通过传传感器感感知室内内环境,包包括光照照强度、人人员数量量。2.1.2、智智能分析析根据传感感器采集集到的信信息,计算得得出室内内光照情情况及人人员所处处环境。2.1.3、智能决决策根据室内内情况,选择照明设备应有的亮度和光照模式。2.1.4、远程控控制可以通过
8、过手机端端、PC端对指定的照明设设备进行行控制。2.1.5、电电源控制制在用户不不进行干干预的情情况下,只有在用用户在家家时,本本系统中中大部分分设备才才开始工工作。用用户不在在家中时,系统中中只有负负责检测测家主是否在家家中的传传感器工工作。用户可以以通过密密码设定定等方式式,控制制家电系统统整体断断电。2.2、术语定定义:2.2.1、照明设设备单元元室内,在在家居的的电气系系统中,一处光照来源(位置相近)作为一处照明设备单元,不包括家电系统之外的照明设备。例如,手电筒、应急灯等自身带电源的、可以自身作为一个电气系统的电气设备不再考虑范围内。如下图:室内照明明设备分分布图例如,位位置相邻邻的
9、光源源作为一一处照明明设备单单元的话话,多灯灯灯柱上上的多盏盏灯可视视为是一一处照明明设备单单元,位置较远远的壁灯灯,各自自划分为一一处照明明设备单单元,位位置相近近的壁灯灯可以几几盏划分分为一单单元。单元的划划分可视视室内照照明设备备实际位位置进行行划分,在为用户设计照明设备安放位置时就需划分好照明设备单元。2.2.2、光源单单元一盏灯就就是一个个光源单元元。是系统统对照明明设备控控制的最最基本单单位。照照明模式式的实现现是通过过对光源源单元工工作方式式的指令令组合作作出的。2.2.3、照明模式分为两种种情况:1、照明明设备单单元只有有一个光光源单元元时,光光照模式式只有工作作和不工工作;对
10、于工作作中的光光源单元元,通过过对电气气设备两两端电压压大小进进行控制制达到强强弱光模模式。2、照明明设备单单元由若若干个光光源单元元组成时时,光照照模式根根据光源源单元工工作数目目以及各各光源单单元的组组合进行行划分。例如:1至5盏盏灯亮,有有5种基本模模式(暨暨亮灯数数目为115)。另外,根根据灯光光颜色,可可以更进进一步根根据组合合后的效效果细分分出不同模模式;根据光源源单元是是否具有有闪烁功功能,可可以更进进一步设设计照明明模式模模式。系统选择择照明模模式(或或人工选选择照明明模式,由由系统执执行)的的实现是是通过系系统发出出对若干干光源单单元工作作方式的的指令的的组合实实现的。2.3
11、、数据描描述:2.3.1、物理信信号不同的传传感器采采集到的的相关的室室内物理理信息,例如光敏敏传感器器采集到到的的光照强强度、远红外外传感器器采集到到的是否否有人、人数、活活跃度等等信息。2.3.2、数数字信号号根据物理理信号的强弱、大大小等信信息,通过系系统的映映射算法法得出对对应的反反映物理理信息的的数字信信号。2.3.3、指令根据数字字信号反反映的关关照强度度、人数数、人的活活跃度等等信号,根根据对应应的映射射机制(if-tthenn机制),系统将做出决策,决策通过指令得以实现。指令表现现为控制制对应的的照明设设备单元元中,各个光光源单元元的工作作与否、工工作时功功率大小小。2.3.4
12、、数据处处理过程程综上可得得以下数数据处理理思路:(数据据流图)3、 需求分析析3.1、功能需需求3.1.1、业务需需求实现对家家中的所所有接入入家庭电电路中的的照明设设备(不不包括手手电筒等等自身提供供电力的的照明设设备)的的智能控控制。包括电气气系统的的自身智能能化和用户控控制的方方便化两两方面。3.1.2、用户需需求3.1.2.11、智能能管理在用户不不干预的的情况下下,系统统能控制制灯光的的照明模模式,达达到计算算之内的的最佳照照明效果果。3.1.2.22、远程程控制用户能通通过PCC、手机机控制家家中任意意一个光光源单元元的工作作模式,包包括是否否工作、工工作功率率等情况况。3.1.
13、3、系系统需求求3.1.3.11、智能控控制3.1.3.11.1、实时感感知在家中布布设传感感器,采采集光照照强度、人人员数量量、人员员活动情情况等物物理信息息。3.1.3.11.2、物物理信息息数字化化物理信息息能转化化为数字字信息。暨暨特定的的数字表表示特定定的物理理状态。例如,一一串数字字信号中中,某一一部分数数字序列列表示室室内的某某个区域域、另一部分分的数字字序列表表示室内内该区域域的光照照强度,等等。3.1.3.11.3、基基础模式式设定照明模式式:对选定范范围所有有照明设设备发出出指令序序列,序列包括括所有光光源单元元是否工工作及工作功功率大小小的指令令。各个个单元之间间工作与与
14、否互不不影响;对各个个单元发发出的指指令互不不影响。指令序列的内容、数据量大小视选定范围内的光源单元数量、光源单元工作功率大小范围及光源单元工作方式数目而定。例如下图图:模式设定定是智能能化决策策的基础础,智能能化决策策就是根根据实际际情况对对系统中中已有模模式的选选择。3.1.3.11.4、智智能化决决策例如,当当某一区区域内,光照照强度低低于适当当水准时时,系统统向该区域域的照明设设备输出出增加工工作功率率的指令令。当某一区区域内有有人,且且该人员员的活跃跃程度较较低时,判断该人员“在休息”,降低光照强度至“睡眠模式”。3.1.3.22、远程控控制3.1.3.22.1、模式选选择预先设定定
15、好几种种照明模模式,如如一个区区域的照照明设备备单元中中,只有有弱光部部分的光光源单元元工作,其其余的都都不工作作,为“睡睡眠模式式”;天天花板下下照灯的的彩色闪闪灯工作作,其余余的光源源单元均均不工作作,为“聚聚会模式式”,等等等。然后,用用户可以以通过手手机或PC进行行模式选择择。选择择后系统统将根据据选择对对各个光光源单元元发出“工工作”或或“不工工作”等等指令。3.1.3.22.2、自自定义模模式用户可设设定室内内各个光光源单元元的工作作与否(闪光灯可有“闪烁”选择),自定义个性化的照明模式,为聚会、晚餐等特殊情况和个人喜好设定专属的灯光效应。自定义模模式,其其实就是是定义好好一个指指
16、令组合合,组合合中的指指令单元元对应选选定的区区域内的的光源单单元。定义指令令组合不不是直接接定义由由0、1组成的指令序序列,而而是选择择各个光源源单元的的强中弱弱光、灭等组组合简介介定义指指令序列列。定义义方式可可在界面面上选择择。此种系统统控制模模式未来来可在剧剧院、片片场等地地推广。3.1.3.22.1、个个别调控控用户可在在上述两两种模式式的基础础上,根根据时间间、地点点、气候候等实际际情况,对对个别光光源单元元的工作与与否及功率大大小进行行调控。3.1.4、用用例图及及说明系统用例例图用例说明明:用例编号号1用例名称称对个别光光源单元元的工作作模式进进行调控控用例概述述用户通过过界面
17、选选择个别别光源单单元的工工作模式式参与者用户次参与者者无前置条件件用户选择择“远程程控制模模式”;用例4未进行行。后置条件件无事件流1、用户户选择系系统“远程控控制模式式”。2、用户户选择“个别调调控”功能。3、用户户选择“区区域光源单单元”,通通过在界界面上点点击光源源单元,获获得几种种工作模模式的选选项,并并进行选选择。备注注1:大大部分光光源单元元只存在在“强光光”、“中光”、“弱光”、“灭灯”始终工工作模式式。带有有闪烁功功能的光光源单元元有“闪烁烁”工作作模式注2:通通过对光光源单元元两端的电电压大小小进行调调节,达达到控制制单独一一光源单单元功率率大小的的调节。用例编号号2用例名
18、称称区域照明明模式选选择用例概述述用户通过过界面选选择“远远程控制制模式”中的“模式选择择区域域照明模模式”模块,再再进行照明明模式选选择。参与者用户次参与者者无前置条件件用户选择择“远程控制制模式”;用例4未进行行。后置条件件无事件流1、用户户选择系系统“远程控控制模式式”。2、用户户选择“模式选择择区域域照明模模式”功能,并并选择区区域。3、用户户通过在在界面上上点击照照明模式式的选项项进行选选择。备注注1:室室内各个个区域,在在为家庭布布设本系系统时已已作好缺缺省划分分。通过过将若干照明明设备单单元划分分为一个个区域实现现;后期期,用户户可根据据自己的的需要将将若干照照明设备备单元归归为
19、“一一区域”。注2:选选择照明明模式是是对选定定范围内内的所有有光源单单元是否否工作发发出单独独的指令令。各个单元元之间工工作与否否互不影影响;对对各个单单元发出出的指令令互不影影响。用例编号号3用例名称称系统照明明模式选选择用例概述述用户通过过界面选选择“远远程控制制模式”中的“模式选选择系统照照明模式式”模块,再再进行照明明模式选选择。参与者用户次参与者者无前置条件件用户选择择“远程程控制模模式”;用例4未进行行。后置条件件无事件流1、用户户选择系系统“远程控控制模式式”。2、用户户选择“模模式选择择系统统照明模模式”功功能。3、用户户通过在在界面上上点击照照明模式式的选项项进行选选择。用
20、例编号号4用例名称称切断系统统电源用例概述述用户通过过界面点点击“退退出”参与者用户次参与者者无前置条件件无后置条件件无事件流用户在主主界面点点击“退出”。备注此用例优优先级别别最高。用例编号号5用例名称称智能控制制用例概述述用户通过过界面选选择“智智能控制制”。参与者用户次参与者者系统前置条件件用例4未未进行后置条件件无事件流系统通过过传感器器采集到到的数据据和系统统映射算算法,进进行智能能化决策策。备注智能控制制过程中中,用户户可进行行远程控控制,执执行用例例14.3.2、性能需需求3.2.1、速度要求系统统反应的的速度和和平时用用户启动动家电系系统的速速度一样样。对硬硬件要求求较高,本本
21、文档不不做详述述。3.2.2、鲁棒性性可承受同同时多组组指令的的发送。要求对室室内做多多个分区区后,假假使每个个分区都都同时出出现人员员的活动有有较大变变化,系系统可同同时对每每个分区区发出变变化照明明模式的的指令。3.2.3、容错性性发生错误误和故障障时,系系统不会会出现崩崩溃现象象。1、在智智能控制制功能上上,当系系统中出现某一一个或若若干个光光源单元元发生故障障时,系系统能继继续对其其他光源源单元发发出指令令进行控制制。2、在用用户远程程控制上上,当用用户发出出错误的的指令时时,系统统发出错误误警告,而不是是执行该指指令。3.2.4、界面将功能点点进行组组织分类类,而不是是全部罗罗列在界
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