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1、101111软件工程课程设计智能家居.智能灯光控制系统广工计算机11级软件4班方东乾学 院 计算机学院 专 业 班 级 级 班 学 号 姓 名 指导教师 合 作 人 2014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
2、式- 6 -2.3、数据描述：- 7 -2.3.1、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
3、统架构设计- 16 -4.1.1、总体架构- 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
4、应表- 24 -4.3.7、功能模块图及系统结构图- 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 -广工计算机11级软件4班方东乾1、 引言1.1、项目背景随着都市生活的节奏加快，人们将越来越多的精力放在工作、养
5、家上，而对于生活中的细节则越来越无暇顾及，因此，生活用品（如家电）的智能化、“去人工化”就显得尤为重要。而随着物联网技术的兴起，家居智能化控制的呼声也越来越高。智能化管理，不只是便捷，更重要的一点在于通过对家电耗电量的合理管理，降低家庭家电系统的耗电量。结合传感器技术与智能化算法，通过对物理信息的感应做出正确的选择，就是本项目这对目前的社会现状和技术背景所定下的功能设计方向。1.2、项目可行性本系统功能实现，以物联网传感技术及智能化算法为基础。根据目前本领域技术的发展，本项目实现可能性较大。目前市场智能化控制设备良莠不齐，本项目推广渠道较广。综合上所述，本项目可行性较高。1.3、项目目的及意义
6、本项目针对家电系统的智能化控制而设计功能。本项目旨在通过对家居的智能化控制，方便人们的生活，让人们可以不用为了家居控制等细节烦心，在工作一天、身心疲惫后，在家中可以享受优质的服务，而不是还要为了所谓的自理能力再浪费已经被工作消耗殆尽的精力。同时，对家电的智能化管理，将有助于延长家电的寿命，降低家电的耗电量。综上所述，本项目具有的意义包括：1、方便居民生活；2、缓解都市人生活压力，提高都市生活质量；3、助力低碳生活的推广。目前，本项目先实现较为被重视的家居灯光照明系统的智能化。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2.1、系统定义本系统是通过智能化控制，方便用
7、户控制家庭电器的，应做到以下几点：2.1.1、自动感知即通过传感器感知室内环境，包括光照强度、人员数量。2.1.2、智能分析 根据传感器采集到的信息，计算得出室内光照情况及人员所处环境。2.1.3、智能决策 根据室内情况，选择照明设备应有的亮度和光照模式。2.1.4、远程控制可以通过手机端、PC端对指定的照明设备进行控制。2.1.5、电源控制在用户不进行干预的情况下，只有在用户在家时，本系统中大部分设备才开始工作。用户不在家中时，系统中只有负责检测家主是否在家中的传感器工作。用户可以通过密码设定等方式，控制家电系统整体断电。2.2、术语定义：2.2.1、照明设备单元室内，在家居的电气系统中，一
8、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：室内照明设备分布图例如，位置相邻的光源作为一处照明设备单元的话，多灯灯柱上的多盏灯可视为是一处照明设备单元，位置较远的壁灯，各自划分为一处照明设备单元，位置相近的壁灯可以几盏划分为一单元。单元的划分可视室内照明设备实际位置进行划分，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、光源单元一盏灯就是一个光源单元。是系统对照明设备控制的最基本单位。照明模式的实现是通过对光源单元工作方式的指令组合作出的。2.2.3、
9、照明模式分为两种情况：1、照明设备单元只有一个光源单元时，光照模式只有工作和不工作；对于工作中的光源单元，通过对电气设备两端电压大小进行控制达到强弱光模式。2、照明设备单元由若干个光源单元组成时，光照模式根据光源单元工作数目以及各光源单元的组合进行划分。例如：1至5盏灯亮，有5种基本模式（暨亮灯数目为15）。另外，根据灯光颜色，可以更进一步根据组合后的效果细分出不同模式；根据光源单元是否具有闪烁功能，可以更进一步设计照明模式模式。系统选择照明模式（或人工选择照明模式，由系统执行）的实现是通过系统发出对若干光源单元工作方式的指令的组合实现的。2.3、数据描述：2.3.1、物理信号不同的传感器采集
10、到的相关的室内物理信息，例如光敏传感器采集到的的光照强度、远红外传感器采集到的是否有人、人数、活跃度等信息。2.3.2、数字信号根据物理信号的强弱、大小等信息，通过系统的映射算法得出对应的反映物理信息的数字信号。2.3.3、指令根据数字信号反映的关照强度、人数、人的活跃度等信号，根据对应的映射机制（if-then机制），系统将做出决策，决策通过指令得以实现。指令表现为控制对应的照明设备单元中，各个光源单元的工作与否、工作时功率大小。2.3.4、数据处理过程综上可得以下数据处理思路：（数据流图）3、 需求分析3.1、功能需求3.1.1、业务需求实现对家中的所有接入家庭电路中的照明设备（不包括手电
11、筒等自身提供电力的照明设备）的智能控制。包括电气系统的自身智能化和用户控制的方便化两方面。3.1.2、用户需求3.1.2.1、智能管理在用户不干预的情况下，系统能控制灯光的照明模式，达到计算之内的最佳照明效果。3.1.2.2、远程控制用户能通过PC、手机控制家中任意一个光源单元的工作模式，包括是否工作、工作功率等情况。3.1.3、系统需求3.1.3.1、智能控制3.1.3.1.1、实时感知在家中布设传感器，采集光照强度、人员数量、人员活动情况等物理信息。3.1.3.1.2、物理信息数字化物理信息能转化为数字信息。暨特定的数字表示特定的物理状态。例如，一串数字信号中，某一部分数字序列表示室内的某
12、个区域、另一部分的数字序列表示室内该区域的光照强度，等。3.1.3.1.3、基础模式设定照明模式：对选定范围所有照明设备发出指令序列，序列包括所有光源单元是否工作及工作功率大小的指令。各个单元之间工作与否互不影响；对各个单元发出的指令互不影响。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：模式设定是智能化决策的基础，智能化决策就是根据实际情况对系统中已有模式的选择。3.1.3.1.4、智能化决策例如，当某一区域内，光照强度低于适当水准时，系统向该区域的照明设备输出增加工作功率的指令。当某一区域内有人，且该人员的活跃程度较低时
13、，判断该人员“在休息”，降低光照强度至“睡眠模式”。3.1.3.2、远程控制3.1.3.2.1、模式选择预先设定好几种照明模式，如一个区域的照明设备单元中，只有弱光部分的光源单元工作，其余的都不工作，为“睡眠模式”；天花板下照灯的彩色闪灯工作，其余的光源单元均不工作，为“聚会模式”，等等。然后，用户可以通过手机或PC进行模式选择。选择后系统将根据选择对各个光源单元发出“工作”或“不工作”等指令。3.1.3.2.2、自定义模式用户可设定室内各个光源单元的工作与否（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。自定义模式，其实就是定义好一个指
14、令组合，组合中的指令单元对应选定的区域内的光源单元。定义指令组合不是直接定义由0、1组成的指令序列，而是选择各个光源单元的强中弱光、灭等组合简介定义指令序列。定义方式可在界面上选择。此种系统控制模式未来可在剧院、片场等地推广。3.1.3.2.1、个别调控用户可在上述两种模式的基础上，根据时间、地点、气候等实际情况，对个别光源单元的工作与否及功率大小进行调控。3.1.4、用例图及说明系统用例图用例说明：用例编号1用例名称对个别光源单元的工作模式进行调控用例概述用户通过界面选择个别光源单元的工作模式参与者用户次参与者无前置条件用户选择“远程控制模式”；用例4未进行。后置条件无事件流1、用户选择系统“远程控制模式”。2、用户选择“个别调控”功能。3、用户选择“区域光源单元”，通过在界面上点击光源单元，获得几种工作模式的选项，并进行选择。备注注1：大部分光源单元只存在“强光”、“中光”、“弱光”、“灭灯”始终工作模式。带有闪烁功能的光源单元有“闪烁”工作模
