《2022年广工软件工程课程设计“智能家居_智能灯光控制系统”工程文档.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年广工软件工程课程设计“智能家居_智能灯光控制系统”工程文档.docx（37页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精品学习资源软件工程课程设计智能家居 .智能灯光掌握系统学院运算机学院专业班级级班学号姓名指导老师合作人2021 年 1 月日欢迎下载精品学习资源目录1、引言.- 4 -1.1、工程背景 .- 4 -1.2、工程可行性 .- 4 -1.3、工程目的及意义.- 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、远程掌握 .- 5 -2.1.5、电源掌握 .- 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、2.3、照明模式 .- 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、-3.3.1、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 . - 16 -4.1.2、智能掌握 .- 17 -4.1.3、远程掌握：基于B/S 结构 .- 17 -4.2、系统需求设计 .- 17 -4.2.1、智能掌握设计 .- 17 -4.2.2、远程掌握设计 . - 19 -欢迎下载精品学习资源4.2、系统业务流程图. - 21 -4.2.1、系统总体业务 . - 21 -4.2.2、远程掌握业务 . - 21 -4.3、功能点概述及需求实现设计. - 22 -4.3.1、程序界
4、面样例 . - 22 -4.3.2、账号、密码治理 . - 24 -4.3.3、网络连接、传输 . - 24 -4.3.4、指令序列生成及治理. - 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构图. - 25 -4.4、开发环境、使用技术、开发模式. - 25 -5、具体设计 .- 26 -5.1、功能点实现设计.- 26 -5.1.1、账号、密码治理 .- 26 -5.1.2、网络连接 .- 26 -5.1.3、指令序列生成及治理. - 27 -5.1.4、系统算法 . - 27 -5.2、数据结构设计 . -
5、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、工程开发方案 . - 32 -5.4、课程设计总结 . - 32 -欢迎下载精品学习资源1、 引言1.1 、工程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、养家上，而对于生活中的细节就越来越无暇顾及，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，家居智能化掌握的呼声也越来越高；智能化治理，不只是便利，更重要的一点在于通过对家电耗电量的合理治理，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挑选，就是本
6、工程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 、工程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；依据目前本事域技术的进展，本工程实现可能性较大；目前市场智能化掌握设备良莠不齐，本工程推广渠道较广；综合上所述，本工程可行性较高；1.3 、工程目的及意义本工程针对家电系统的智能化掌握而设计功能；本工程旨在通过对家居的智能化掌握，便利人们的生活，让人们可以不用为了家居掌握等细节烦心，在工作一天、身心疲乏后，在家中可以享受优质的服务，而不是仍要为了所谓的自理才能再铺张已经被工作消耗殆尽的精力；同时，对家电的智能化治理，将有助于延长家电的寿命，降低家电的耗电量；综上所述，本
7、工程具有的意义包括：1、便利居民生活；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，本工程先实现较为被重视的家居灯光照明系统的智能化；将来，本工程会推出系列产品，如家居控温设备智能化掌握系统等；欢迎下载精品学习资源2、 任务概述2.1 、系统定义本系统是通过智能化掌握，便利用户掌握家庭电器的，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 、智能分析依据传感器采集到的信息，运算得出室内光照情形及人员所处环境；2.1.3 、智能决策依据室内情形，挑选照明设备应有的亮度和光照模式；2.1.4 、远程掌握可以通过手机端、P
8、C端对指定的照明设备进行掌握；2.1.5 、电源掌握在用户不进行干预的情形下，只有在用户在家时，本系统中大部分设备才开头工作；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，掌握家电系统整体断电；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畴内；如下图：欢迎下载精品学习资源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
9、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；是系统对比明设备掌握的最基本单位；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 、照明模式分为两种情形：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掌握达到强弱光模式；2、照明设备单元由如干个光源单元组成时，光照模式依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
10、至 5 盏灯亮，有 5 种基本模式（暨亮灯数目为15）；欢迎下载精品学习资源另外，依据灯光颜色，可以更进一步依据组合后的成效细分出不同模式；依据光源单元是否具有闪耀功能，可以更进一步设计照明模式模式；系统挑选照明模式（或人工挑选照明模式，由系统执行）的实现是通过系统发出对如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 、数字信号依据物理信号的强弱、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
11、令依据数字信号反映的关照强度、人数、人的活跃度等信号，依据对应的映射机制（if- then 机制），系统将做出决策，决策通过指令得以实现；指令表现为掌握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 、数据处理过程物理信号传感器采集到的反映室内物理信息的信号系统运算数字信号系统依据物理信号运算得到的反映物理信息的数字序列用户是否选择远程掌握是用户挑选模式否指令对应的照明模式的指令系统挑选模式综上可得以下数据处理思路：（数据流图）欢迎下载精品学习资源3、 需求分析3.1 、功能需求3.1.1 、业务需求实现对家中的全部接入家庭电路中的照明设备（不包括手电筒等自身供应电力
12、的照明设备）的智能掌握；包括电气系统的自身智能化和用户掌握的便利化两方面；3.1.2 、用户需求3.1.2.1 、智能治理在用户不干预的情形下，系统能掌握灯光的照明模式，达到运算之内的正确照明效果；3.1.2.2 、远程掌握用户能通过 PC、手机掌握家中任意一个光源单元的工作模式，包括是否工作、工作功率等情形；3.1.3 、系统需求3.1.3.1 、智能掌握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、人员活动情形等物理信息；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
13、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；欢迎下载精品学习资源3.1.3.1.3 、基础模式设定照明模式：对选定范畴全部照明设备发出指令序列，序列包括全部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畴内的光源单元数量、光源单元工作功率大小范畴及光源单元工作方式数目而定；例如下图：1234500灭10中光01弱光01弱光11强光指令序列0010010111模式设定是智能化决策的基础，智能化决策就是依据实际情形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
14、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，判定该人员“在休 息”，降低光照强度至“睡眠模式”；3.1.3.2 、远程掌握3.1.3.2.1 、模式挑选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 进行模式挑选；挑选后系统将依据挑选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“闪耀”挑选
15、），自定义个性化的照明模式，为聚会、晚餐等特别情形和个人喜好设定专属的灯光效应；欢迎下载精品学习资源自定义模式，其实就是定义好一个指令组合，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，而是挑选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挑选；此种系统掌握模式将来可在剧院、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，依据时间、地点、气候等实际情形，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1、打算单独某一光源单元工作情形2、挑选某一区域的照明模式3、挑选整个照明系
16、统的照明模式4、切断系统电源5、智能掌握系统用例图用例说明：用例编号用例名称用例概述参加者 次参加者前置条件后置条件大事流1对个别光源单元的工作模式进行调控用户通过界面挑选个别光源单元的工作模式用户无用户挑选“远程掌握模式”；用例无1、用户挑选系统“远程掌握模式”；2、用户挑选“个别调控”功能；4 未进行；3 、用户挑选“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，并进行挑选；欢迎下载精品学习资源备注注 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；带有闪耀功能的光源单元有“闪耀”工作模式注 2：通过对光源单元两端的电压大小进行调剂，达到掌
17、握单独一光源单元功率大小的调剂；用例编号2用例名称区域照明模式挑选用例概述用户通过界面挑选“远程掌握模式”中的“模式挑选区域照明模式”模块，再进行照明模式挑选；参加者用户次参加者无前置条件用户挑选“远程掌握模式”；用例4 未进行；后置条件无大事流1、用户挑选系统“远程掌握模式”；2、用户挑选“模式挑选区域照明模式”功能，并挑选区域；3、用户通过在界面上点击照明模式的选项进行挑选；备注注 1：室内各个区域，在为家庭布设本系统时已作好缺省划分；通过将如干照明设备单元划分为一个区域实现；后期，用户可依据自己的需要将如干照明设备单元归为“一区域”；注 2：挑选照明模式是对选定范畴内的全部光源单元是否工
18、作发出单独的指令；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；用例编号3用例名称系统照明模式挑选用例概述用户通过界面挑选“远程掌握模式”中的“模式挑选系统照明模式”模块，再进行照明模式挑选；参加者用户次参加者无前置条件用户挑选“远程掌握模式”；用例4 未进行；后置条件无大事流1、用户挑选系统“远程掌握模式”；2、用户挑选“模式挑选系统照明模式”功能；3、用户通过在界面上点击照明模式的选项进行挑选；用例编号4用例名称切断系统电源用例概述用户通过界面点击“退出” 参加者用户次参加者无前置条件无后置条件无大事流用户在主界面点击“退出”；备注此用例优先级别最高；用例编号5用例名称智能掌
19、握用例概述用户通过界面挑选“智能掌握”；参加者用户次参加者系统欢迎下载精品学习资源前置条件后置条件大事流备注用例 4 未进行无系统通过传感器采集到的数据和系统映射算法，进行智能化决策；智能掌握过程中，用户可进行远程掌握，执行用例14.3.2 、性能需求3.2.1 、速度要求系统反应的速度和平常用户启动家电系统的速度一样；对硬件要求较高，本文档不做详述；3.2.2 、鲁棒性可承担同时多组指令的发送；要求对室内做多个分区后，假使每个分区都同时显现人员的活动有较大变化，系统可同时对每个分区发出变化照明模式的指令；3.2.3 、容错性发生错误和故障时，系统不会显现崩溃现象；1、在智能掌握功能上，当系统
20、中显现某一个或如干个光源单元发生故障时，系统能连续对其他光源单元发出指令进行掌握；2、在用户远程掌握上，当用户发出错误的指令时，系统发出错误警告，而不是执行该指令；3.2.4 、界面将功能点进行组织分类，而不是全部排列在界面上；界面有多层，但界面层数不能太多，以 23 层为佳；类似以下几幅图：欢迎下载精品学习资源自动化控制模式远程掌握模式滑动挑选主界面样例远程掌握模式客厅卧房 1卧房 2卧房 3餐厅卫生间阳台走廊远程掌握模式主界面欢迎下载精品学习资源点击方框，在“工作”和“不工作”之间切换工作模式灯柱 1壁灯1下照灯 1单元1单元 2单元3单元 4壁灯2下照灯 2显示彩色的光源单元为工作模式，
21、红色强光、蓝色弱光请点击挑选“卧房”选项界面样例3.3 、约束3.3.1 、运行环境3.3.1.1 、程序运行要求本系统软件部分通过Web 程序，以 B/S 架构实现，要求程序能通过能在Windows 、安卓、 i-OS 等主流操作系统上使用的浏览器运行；浏览器包括市面上主流浏览器，也包括本工程中特地开发的浏览器，界面要求见“3.2.4 、界面”；欢迎下载精品学习资源3.3.1.2 、网络要求1、能通过家庭局域网进行掌握；2、能通过登陆互联网进行掌握；3.3.2 、硬件要求硬件具体设计在此文档不做详述，此处只依据软件运行及家居设计，对硬件功能、性能作出要求；3.3.2.1 、传感器需要探测物理
22、信息是否有人、人员数量人员活跃度 光照强度适用传感器红外传感器 人体移动传感器环境光传感器3.3.2.1.1 、红外传感器利用红外辐射的热效应，探测器的敏锐元件吸取辐射能后引起温度上升，进而使某些有关物理参数发生变化，通过测量物理参数的变化来确定探测器所吸取的红外辐射，进一步确定室内人员数量；3.3.2.1.2 、人体移动传感器常用在走廊、过道等有人体活动的地方，与其它设备连接后，有人走动时自动掌握电源接通；3.3.2.1.3 、环境光传感器感知四周光照强度情形，并告知系统将照明设备光照强度调剂至合适程度；3.3.2.2、布线要求1、通过埋线进行布线2、负载功率能承担全屋家用电器同时最大功率工
23、作3、超负荷时能自动切断全屋电源4、局域网的网速能保证浏览、挑选过程顺畅感知如下物理信息：欢迎下载精品学习资源3.3.2.4、功率掌握家电设备接入家庭电路中时，能通过变压器掌握接入电器的电压大小；3.3.2.3、硬件接口需求能通过编码器、译码器实现以下数据转变：1、将软件部分输入的数据编码成能掌握硬件工作方式的机器语言；2、将传感器采集到的物理信息译码成高级语言程序中的数据；4、 概要设计4.1 、系统架构设计此处不具体设计硬件架构；4.1.1 、总体架构应用层：系统交互界面智能处理层：系统映射算法传输层：网络（局域网、互联网）感知层：传感器照明设备由感知层生成物理信息、或由应用层输入人工挑选，经过传输层传至智能处理层，系统依据流入数据生成指令序列，传输到相应的照明设备的功率掌握处，对该设备的功率大小进行调剂；本文档只设计软件部分，对硬件设计不做详述，只提运行系统的硬件要求；欢迎下载精品学习资源4.1.2 、智能掌握传感器物理信号映射算法数字信号智能掌握系统指令照明设备4.1.3、远程掌握：基于 B/S 结构Web恳求人工指令Web浏览器Web服务器结果变化显示视图返回 HTML智能掌握系统指令照明设备4.2 、系统需求设计4.2.1 、智能掌握设计4