智能家居智能灯光控制系统工程软件工程课程设计.docx

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智能家居智能灯光控制系统工程软件工程课程设计

软件工程课程设计智能灯光控制系统.智能家居班方东乾广工计算机11级软件4目录-3-1、引言

-3-1.1、工程背景

-3-1.2、工程可行性

-3-1.3、工程目地及意义

-4-2、任务概述

-4-2.1、系统定义

-4-、自动感知2.1.1

-4-、智能分析2.1.2

-4-2.1.3、智能决策

-4-2.1.4、远程控制

-4-2.1.5、电源控制

-5-2.2、术语定义：

-5-、照明设备单元2.2.1

-5-、光源单元2.2.2

-5-2.2.3、照明模式

-6-2.3、数据描述：

-6-2.3.1、物理信号

-6-、数字信号2.3.2

-6-2.3.3、指令

-6-2.3.4、数据处理过程

-7-、需求分析3

-7-3.1、功能需求

-7-、业务需求3.1.1

-7-3.1.2、用户需求

-8-3.1.3、系统需求

-10-3.1.4、用例图及说明

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-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、工程开发计划-32-

5.4、课程设计总结-32-

班方东乾级软件4广工计算机11

1、引言

1.1、工程背景

随着都市生活地节奏加快，人们将越来越多地精力放在工作、养家上，而对于生活中地细节则越来越无暇顾及，因此，生活用品（如家电）地智能化、“去人工化”就显得尤为重要.

而随着物联网技术地兴起，家居智能化控制地呼声也越来越高.

智能化管理，不只是便捷，更重要地一点在于通过对家电耗电量地合理管理，降低家庭家电系统地耗电量.

结合传感器技术与智能化算法，通过对物理信息地感应做出正确地选择，就是本工程这对目前地社会现状和技术背景所定下地功能设计方向.

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.根据目前本领域技术地发展，本工程实现可能性较大.

目前市场智能化控制设备良莠不齐，本工程推广渠道较广.

综合上所述，本工程可行性较高.

1.3、工程目地及意义

本工程针对家电系统地智能化控制而设计功能.

本工程旨在通过对家居地智能化控制，方便人们地生活，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地服务，而不是还要为了所谓地自理能力再浪费已经被工作消耗殆尽地精力.

同时，对家电地智能化管理，将有助于延长家电地寿命，降低家电地耗电量.

综上所述，本工程具有地意义包括：

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、助力低碳生活地推广.

目前，本工程先实现较为被重视地家居灯光照明系统地智能化.未来，本工程会推出系列产品，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，方便用户控制家庭电器地，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

根据传感器采集到地信息，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，选择照明设备应有地亮度和光照模式.

2.1.4、远程控制

可以通过手机端、PC端对指定地照明设备进行控制.

2.1.5、电源控制

在用户不进行干预地情况下，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地传感器工作.

.

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，在家居地电气系统中，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地照明设备.例如，手电筒、应急灯等自身带电源地、可以自身作为一个电气系统地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，位置相邻地光源作为一处照明设备单元地话，多灯灯柱上地多盏灯可视为是一处照明设备单元，位置较远地壁灯，各自划分为一处照明设备单元，位置相近地壁灯可以几盏划分为一单元.

单元地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地最基本单位.照明模式地实现是通过对光源单元工作方式地指令组合作出地.

2.2.3、照明模式

分为两种情况：

、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；对于工作中地光1．

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地组合进行划分.例如：

1至5盏灯亮，有5种基本模式（暨亮灯数目为1~5）.

另外，根据灯光颜色，可以更进一步根据组合后地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）地实现是通过系统发出对若干光源单元工作方式地指令地组合实现地.

2.3、数据描述：

2.3.1、物理信号

不同地传感器采集到地相关地室内物理信息，例如光敏传感器采集到地地光照强度、远红外传感器采集到地是否有人、人数、活跃度等信息.

2.3.2、数字信号

根据物理信号地强弱、大小等信息，通过系统地映射算法得出对应地反映物理信息地数字信号.

2.3.3、指令

根据数字信号反映地关照强度、人数、人地活跃度等信号，根据对应地映射机制（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地照明设备单元中，各个光源单元地工作与否、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）

物理信数字信用户选用户是否系统根据物系统计传感器采集信号计算得模择远程控的反映室内的反映物理理信息的信息的数字序指系统选对应的照明模式的指令

3、需求分析

3.1、功能需求

3.1.1、业务需求

实现对家中地所有接入家庭电路中地照明设备（不包括手电筒等自身提供电力地照明设备）地智能控制.

包括电气系统地自身智能化和用户控制地方便化两方面.

3.1.2、用户需求

3.1.2.1、智能管理

在用户不干预地情况下，系统能控制灯光地照明模式，达到计算之内地最佳照明效果.

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地工作模式，包括是否工作、工作功.

率等情况．

、系统需求3.1.3、智能控制3.1.3.1、实时感知3.1.3.1.1.

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.

.暨特定地数字表示特定地物理状态物理信息能转化为数字信息例如，一串数字信号中，某一部分数字序列表示室内地某个区域、另一部分地数字序.列表示室内该区域地光照强度，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.各个单元之间工作与否互不影响；对各个单元发出地指令互不影响及工作功率大小地指令.指令序列地内容、数据量大小视选定范围内地光源单元数量、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：

542311101010010强光弱光中光弱光灭指令序列0010010111

模式设定是智能化决策地基础，智能化决策就是根据实际情况对系统中已有模式地选.

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，系统向该区域地照明设备输出增加工作功率地指令.当某一区域内有人，且该人员地活跃程度较低时，判断该人员“在休息”，降低光照强度至“睡眠模式”.

3.1.3.2、远程控制

3.1.3.2.1、模式选择

预先设定好几种照明模式，如一个区域地照明设备单元中，只有弱光部分地光源单元工作，其余地都不工作，为“睡眠模式”；天花板下照灯地彩色闪灯工作，其余地光源单元均不工作，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地工作与否（闪光灯可有“闪烁”选择），自定义个性化地照明模式，为聚会、晚餐等特殊情况和个人喜好设定专属地灯光效应.

自定义模式，其实就是定义好一个指令组合，组合中地指令单元对应选定地区域内地光源单元.

定义指令组合不是直接定义由0、1组成地指令序列，而是选择各个光源单元地强中弱光、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地基础上，根据时间、地点、气候等实际情况，对个别光源单元地工作与否及功率大小进行调控.

3.1.4、用例图及说明

、决定单独某一光源单元工作情、选择某一区域的照明模、选择整个照明系统的照明模、切断系统5、智能控制电源

系统用例图

用例说明：

1

用例编号用例名称对个别光源单元地工作模式进行调控

用例概述用户通过界面选择个别光源单元地工作模式

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