家庭自動(dòng)化系統(tǒng)軟件工程設(shè)計(jì)

家庭自動(dòng)化系統(tǒng) -軟件工程設(shè)計(jì)家庭自動(dòng)化系統(tǒng)（HomeAutomationSystem）一、問題定義1、 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)揮了其巨大的作用，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)代的來臨，消費(fèi)電子產(chǎn)品（ConsumerElectronics）已與咨訊（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（HomeAutomation）的方向。隨著全球經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國的市場經(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)在美國以及國際市場都具有廣闊的前景，在中國市場也是快速形成期，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。2、 任務(wù)描述2．1專案背景項(xiàng)目名稱：家庭自動(dòng)化系統(tǒng)（ HAS）項(xiàng)目委托單位：XXX智慧家居設(shè)備公司軟件開發(fā)單位：蘭州商學(xué)院 06級計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)（1）班軟件開發(fā)小組2．2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1/30家庭自動(dòng)化系統(tǒng) -軟件工程設(shè)計(jì)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，必須偵測環(huán)境的變化，而且通過識別本系統(tǒng)中的變化來轉(zhuǎn)變，并且所識別出的變化應(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，必須通過適當(dāng)?shù)男畔硗ㄖ脩舨⑦M(jìn)行異常處理。該系統(tǒng)必須有一個(gè)數(shù)據(jù)庫，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?．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)庫服務(wù)器由 SQLServer實(shí)現(xiàn)。操作系統(tǒng)：windows2000、windowsxp以上；數(shù)據(jù)庫服務(wù)器端軟件 SQLServer2005。3、 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：實(shí)現(xiàn)對室內(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：實(shí)現(xiàn)對室內(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：實(shí)現(xiàn)對家庭環(huán)境設(shè)備（包括花園、陽臺、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；2/30家庭自動(dòng)化系統(tǒng) -軟件工程設(shè)計(jì)家電控制：實(shí)現(xiàn)對家庭中各個(gè)智慧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：實(shí)現(xiàn)用戶對各個(gè)模塊中所用設(shè)備的時(shí)間周期性定義以及對各個(gè)設(shè)備的直接管理和控制。3/30家庭自動(dòng)化系統(tǒng) -軟件工程設(shè)計(jì)二、可行性分析1、 可行性研究的前提家庭是高薪技術(shù)的下一個(gè)前沿陣地。對家庭中遙控、自動(dòng)化和娛樂的要求呈上升態(tài)勢。消費(fèi)者希望自己的日常生活更簡便、更安全。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：（1）、標(biāo)準(zhǔn)化：家庭自動(dòng)化產(chǎn)品應(yīng)依照國際上流行的相關(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：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：采用模塊化的設(shè)計(jì)可以適應(yīng)各種場合的需要，保障用戶的利益，并允許系統(tǒng)的逐步到位。（4）、實(shí)用性：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：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)，住戶對價(jià)格較為敏感，所以智慧住宅采用的技術(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）、簡潔易用：好的家庭自動(dòng)化產(chǎn)品應(yīng)該簡便易用、用戶接口友好，并且不需要使用者花上太多的精力就能掌握。2、 優(yōu)越性在國內(nèi)家庭自動(dòng)化室一個(gè)較新的概念，雖然越來越多的廠家開始投入到家庭自動(dòng)化的來發(fā)和生產(chǎn)中， 但是由于沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，尚4/30家庭自動(dòng)化系統(tǒng) -軟件工程設(shè)計(jì)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，這樣來保證產(chǎn)品能不斷地適應(yīng)未來發(fā)展趨勢， 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?、 基本數(shù)據(jù)流程圖用戶 家庭自動(dòng)化系統(tǒng) 燈光控制家電控制控制接口環(huán)境控制保安控制圖一、HAS的基本數(shù)據(jù)流模型圖5/30家庭自動(dòng)化系統(tǒng) -軟件工程設(shè)計(jì)用戶信息用戶12用戶控制登錄處理控制接口圖二、HAS的一級數(shù)據(jù)流模型圖

3控制燈光4控制家電5控制環(huán)境6控制保安裝置

室內(nèi)外燈光各種家電環(huán)境設(shè)備各種保安及監(jiān)控設(shè)備6/30家庭自動(dòng)化系統(tǒng) -軟件工程設(shè)計(jì)用戶信息 信號比對12.12.2用戶用戶信號信號3.1登錄處理反饋燈光控制控制4.1接口家電控制5.1環(huán)境控制6.1保安裝置控制圖三、HAS的二級數(shù)據(jù)流模型圖4、 經(jīng)濟(jì)可行性4．1支出

3.2燈光室內(nèi)外信號燈光采集4.2家電各種家信號電采集5.2環(huán)境環(huán)境設(shè)信號備采集6.2保安各種保裝置安及監(jiān)信號控設(shè)備采集構(gòu)建系統(tǒng)時(shí)的金費(fèi)主要有： 用戶在要購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。4．2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。4．3收益、投資比良好、可行。7/30家庭自動(dòng)化系統(tǒng) -軟件工程設(shè)計(jì)5、 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，使之能夠完成我們的預(yù)期目標(biāo)6、 社會(huì)因素可行性分析6．1法律因素申請法律保護(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)任問題，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)任問題。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)。6．2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)對家電的統(tǒng)一管理，進(jìn)行各種相關(guān)操作并對家電的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測。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。7、 結(jié)論經(jīng)過以上經(jīng)濟(jì)可行性、技術(shù)可行性以及法律因素各個(gè)方面的研究分析得出，本系統(tǒng)可行。8/30家庭自動(dòng)化系統(tǒng) -軟件工程設(shè)計(jì)三、需求分析1、 家庭自動(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)、對用戶的管理，包括對用戶信息的增加、刪除和修改 ;(3)、對指定時(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;2、 家庭自動(dòng)化系統(tǒng)需求分析2．1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 :9/30家庭自動(dòng)化系統(tǒng) -軟件工程設(shè)計(jì)（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)與實(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)展趨勢以及不斷變化。3）、充分保證系統(tǒng)的安全性家庭自動(dòng)化系統(tǒng)中設(shè)備的使用具有安全性要求，因此，必須建立一整套的系統(tǒng)安全保密措施， 規(guī)定一系列訪問系統(tǒng)的不同級別的權(quán)限，杜絕非法訪問。（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，甚至對計(jì)算機(jī)了解甚少，所以要提供清晰、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)的集成問題，這樣才能使系統(tǒng)不至于很快的就被淘汰。10/30家庭自動(dòng)化系統(tǒng) -軟件工程設(shè)計(jì)2．2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):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)。3、 數(shù)據(jù)描述3．1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)。3．2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)過各個(gè)子系統(tǒng)處理后的對應(yīng)到各種設(shè)備的具體操作的信息流。3．3數(shù)據(jù)詞典。數(shù)據(jù)名稱：家庭自動(dòng)化系統(tǒng)簡 述：由系統(tǒng)管理員來負(fù)責(zé)對連接在系統(tǒng)中的各種家電實(shí)施具體動(dòng)作。數(shù)據(jù)條目：系統(tǒng)管理要求=[用戶管理|燈光控制|家電狀態(tài)監(jiān)測|環(huán)境監(jiān)測|保安控制]用戶管理=登錄+用戶信息+用戶權(quán)限11/30家庭自動(dòng)化系統(tǒng) -軟件工程設(shè)計(jì)燈管控制=室內(nèi)燈光+室外燈光家電狀態(tài)監(jiān)測=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=溫度+濕度+調(diào)節(jié)保安控制=門窗監(jiān)控+視頻監(jiān)控核心子系統(tǒng)=接受輸入|回饋信息流+加工處理+輸出信息流數(shù)據(jù)文件={用戶管理+燈光控制+家電狀態(tài)監(jiān)測+環(huán)境監(jiān)測+保安控制+新設(shè)備接入+核心子系統(tǒng)+日常報(bào)表|文件}數(shù)據(jù)量：2000次/天峰值：每天18：00—20：00有1000次家庭自動(dòng)化系統(tǒng)用戶燈光家電環(huán)境保安登錄控制控制控制控制子系子系子系子系子系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)用用用室室空花游門攝戶戶戶內(nèi)外園泳窗像登信權(quán)燈燈調(diào)灑池監(jiān)監(jiān)錄息限光光水控控圖四、HAS的層次方框圖12/30家庭自動(dòng)化系統(tǒng) -軟件工程設(shè)計(jì)用戶信息比對定時(shí)響應(yīng) 室內(nèi)燈光登錄用戶登錄進(jìn)入子系統(tǒng)進(jìn)入主系統(tǒng)燈光控制定時(shí)響應(yīng)家庭自動(dòng)化系室外燈光統(tǒng)進(jìn)入子系統(tǒng)相應(yīng)溫度、濕度傳家電控制感器進(jìn)入子系統(tǒng) 進(jìn)入子系統(tǒng) 反饋控制空調(diào)環(huán)境控制響應(yīng)保安控制反饋噴頭控制設(shè)備響應(yīng)控制反饋花園灑水噴頭監(jiān)控報(bào)警監(jiān)控 錄像 泳池溫度、水量控制設(shè)備控制游泳池門窗監(jiān)控 視頻監(jiān)控圖五、家庭自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流圖4、 運(yùn)行需求13/30家庭自動(dòng)化系統(tǒng) -軟件工程設(shè)計(jì)3．總體設(shè)計(jì)3.1處理流程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）對用戶的管理：包括對用戶信息的增加、刪除和修改。3）對指定時(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)：包括對連接到系統(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)備中。7）對系統(tǒng)中的設(shè)備進(jìn)行管理：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。3.2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，來封裝應(yīng)用程序的業(yè)務(wù)邏輯，業(yè)務(wù)邏輯再通過實(shí)體Bean組件來操作相關(guān)數(shù)據(jù)，從而形成HAS系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)體系。14/30家庭自動(dòng)化系統(tǒng) -軟件工程設(shè)計(jì)會(huì)話外觀請求 Servlets實(shí)體BEANGUI圖六、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)4．接口設(shè)計(jì)4.1用戶接口本系統(tǒng)的用戶界面如下所示 :菜單快捷功能鍵區(qū)用戶輸入界面（系統(tǒng)顯示界面）圖4-1用戶登錄界面4.2外部接口

提交區(qū)本系統(tǒng)采用C/S模式，由C++實(shí)現(xiàn)的管理信息系統(tǒng)（ManagementInformationSystem）。通過ADO連接與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器相連。5．?dāng)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1數(shù)據(jù)庫三級模式結(jié)構(gòu)15/30家庭自動(dòng)化系統(tǒng) -軟件工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu)是指數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是由外模式、模式和內(nèi)模式三級構(gòu)成，如下圖示：應(yīng)用A 應(yīng)用B 應(yīng)用C 應(yīng)用D外模式1 外模式2 外模式3外模式|模式映像·····································模式模式|內(nèi)模式映像·····································內(nèi)模式數(shù)據(jù)庫圖4-2數(shù)據(jù)庫三級模式結(jié)構(gòu)圖其中模式也稱邏輯模式，是數(shù)據(jù)庫中全體數(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)庫用戶（包括應(yīng)用程序員和最終用戶）看見和使用的局16/30家庭自動(dòng)化系統(tǒng) -軟件工程設(shè)計(jì)部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，是數(shù)據(jù)庫用戶的數(shù)據(jù)視圖，是與某一應(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)庫內(nèi)部的表示方式。數(shù)據(jù)庫的三級模式是對數(shù)據(jù)的三個(gè)抽象級別，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)中的具體表示方式與存儲(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)系與轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在這三級模式之間提供了兩層映像：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)庫性能和客戶端程序設(shè)計(jì)，所以進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)與整個(gè)系統(tǒng)的性能、升級等都息息相關(guān)，在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮的主要原則有：（1）命名的格式規(guī)范：為了便于系統(tǒng)適應(yīng)不同的數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫中各種對象的命名應(yīng)采用大小寫敏感的形式。（2）索引的使用：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：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)庫性能的調(diào)整。5.2主要表結(jié)構(gòu)將對象模型映射成數(shù)據(jù)庫模型，也就是向數(shù)據(jù)表轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換17/30家庭自動(dòng)化系統(tǒng) -軟件工程設(shè)計(jì)方式如下：1）一個(gè)對象類可以映射為一個(gè)以上的庫表，當(dāng)類間有一對多的關(guān)系時(shí)，一個(gè)表也可以對應(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，也可以在對象類表間定義相應(yīng)的外鍵。對于條件關(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)用對象時(shí)，除關(guān)系映射規(guī)范化后可能出現(xiàn)一對多的表映射外，大多數(shù)應(yīng)用對象與表對象是一一對應(yīng)的。 可以將規(guī)范化處理后，有一個(gè)應(yīng)用對象映射出來的多個(gè)表看成一個(gè)數(shù)據(jù)庫對象。 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表，而基本上不必修改原有程序代碼或原有庫表定義， 從而大大減少了工作量，降低了工作難度。根據(jù)對系統(tǒng)所進(jìn)行的分析，以及對未來系統(tǒng)的擴(kuò)展考慮，確定數(shù)據(jù)庫中的主要數(shù)據(jù)表有以下幾個(gè)：表4-1用戶信息表(user–info)名稱 代碼 主要的 數(shù)據(jù)類型 長度18/30家庭自動(dòng)化系統(tǒng) -軟件工程設(shè)計(jì)用戶代碼user-idTRUEVARCHAR(20)20用戶類型user-typeFALSECHAR(1)1用戶密碼passwordFALSEVARCHAR(8)8用戶名稱user-nameFALSEVARCHAR(40)40用戶手機(jī)mobileNOFALSEVARCHAR(20)20號碼表4-2操作日志表（operate-log）名稱代碼主要的數(shù)據(jù)類型長度操作內(nèi)容messageFALSEVARCHAR(300)300錄入時(shí)間inputTimeTRUETIMESTAMP表4-3家電信息表（appliance-info）名稱代碼主要的數(shù)據(jù)類型長度家電代碼applianceIDTRUEVARCHAR(10)10家電名稱applianceNameFALSEVARCHAR(20)20家電通訊addressFALSEVARCHAR(20)20地址家電通訊portFALSEINT端口19/30家庭自動(dòng)化系統(tǒng) -軟件工程設(shè)計(jì)加入系統(tǒng) inputTime FALSE TIMESTAMP時(shí)間表4-4家電狀態(tài)表（appliance-state）名稱代碼主要的數(shù)據(jù)類型長度家電代碼applianceIDTRUEVARCHAR(10)10狀態(tài)stateFALSECHAR(2)2狀態(tài)變更updateTimeFALSETIMESTAMP時(shí)間5.3邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)給出本系統(tǒng)內(nèi)所使用的每個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的名稱、標(biāo)識符以及它們之中每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)、記錄、文卷和系的標(biāo)識、定義、長度及它們之間的層次的或表格的相互關(guān)系。6．運(yùn)行設(shè)計(jì)系統(tǒng)用戶或者一般用戶通過登錄程序Login登錄到HAS系統(tǒng)中。2）用戶通過菜單（主菜單main;以及用戶菜單user；家電設(shè)備管20/30家庭自動(dòng)化系統(tǒng) -軟件工程設(shè)計(jì)理菜單appliance；操作記錄日志管理菜單 log）選擇要執(zhí)行的操作。用戶從子系統(tǒng)傳送過來的請求，通過服務(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)。7．出錯(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。7.1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。7.2出錯(cuò)處理對策聯(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)處理前后臺一致性。數(shù)據(jù)庫處理事務(wù)失敗自動(dòng)回滾技術(shù)，保證數(shù)據(jù)庫表的數(shù)據(jù)一致性和完整性。重要數(shù)據(jù)的校驗(yàn)檢查。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。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)。21/30家庭自動(dòng)化系統(tǒng) -軟件工程設(shè)計(jì)2．詳細(xì)設(shè)計(jì)2.2軟件結(jié)構(gòu)用戶信息管理查看設(shè)備狀態(tài)操作燈光用戶登錄操作空調(diào)主角1操作灑水設(shè)備操作泳池設(shè)備操作門窗監(jiān)控設(shè)備操作視頻監(jiān)控設(shè)備圖九、系統(tǒng)用例圖3．程序描述

主角2 監(jiān)控各個(gè)設(shè)備主角3主角4主角522/30家庭自動(dòng)化系統(tǒng) -軟件工程設(shè)計(jì)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的基本思想1.2.1 面向?qū)ο蟮挠蓙砗桶l(fā)展對象代表著待處理問題中的一個(gè)實(shí)體， 在處理問題過程中，一個(gè)對象可以以某種形式與其他對象通信。 從概念上講，一個(gè)對象是既包含數(shù)據(jù)又包含處理這些數(shù)據(jù)操作的一個(gè)程序單元。 類用來描述特性相同或相近的一組對象的結(jié)構(gòu)和行為。 該語言還支持類的繼承，可將多個(gè)類組成為層次結(jié)構(gòu)，進(jìn)而允許共享結(jié)構(gòu)和行為。后來出現(xiàn)的 Smalltalk語言是第一個(gè)比較成功的面向?qū)ο笳Z言，對后來面向?qū)ο笳Z言的發(fā)展產(chǎn)生過重大影響。該語言豐富了 Simula中類和對象的概念，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)語言廣泛應(yīng)用于程序設(shè)計(jì)，并且有許多新的突破。特別是隨著操作系統(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言的發(fā)展。1.2.2 面向?qū)ο蟮囊孛嫦驅(qū)ο蟮南到y(tǒng)包含了 3個(gè)要素：對象、類和繼承，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言應(yīng)該支持這 3個(gè)要素。首先，應(yīng)該包括對象的概念。對象是狀態(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)的語言被認(rèn)為是基于對象的語言。其次，應(yīng)該支持類的概念和特征，類是以接口和實(shí)現(xiàn)來定義對象行為的樣板， 對象是由類來創(chuàng)建的。支持對象和類的語言被認(rèn)為是基于類的語言。 最后，23/30家庭自動(dòng)化系統(tǒng) -軟件工程設(shè)計(jì)應(yīng)該支持繼承，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)方面的語言稱為面向?qū)ο蟮恼Z言。3.1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：實(shí)現(xiàn)對室內(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：實(shí)現(xiàn)對室內(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：實(shí)現(xiàn)對家庭環(huán)境設(shè)備（包括花園、陽臺、室內(nèi)溫濕度報(bào)告）的時(shí)間周期性控制以及各