軟件工程畢業(yè)論文unitor智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　Unitor智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí) 軟

2、件工程 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘 要</b&g

3、t;</p><p>　　隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)的物聯(lián)化成為時(shí)下技術(shù)發(fā)展的熱門方向，物聯(lián)網(wǎng)也成為我們生活中經(jīng)常出現(xiàn)的熱詞。在這種大前提下，智能家居成為這一發(fā)展的具體體現(xiàn)。智能家居系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將家中的各種設(shè)備連接到一起，提供家電控制、照明控制、室內(nèi)外遙控、防盜報(bào)警、環(huán)境監(jiān)測、等多種功能和手段。Unitor將家居設(shè)備連接到微型控制器上，搭配上一些如傳感器之類的外部設(shè)備，就使得一個(gè)簡單的家居變得智能化，自

4、動(dòng)化。然后，給控制器裝上WI-FI模塊，使得獨(dú)立的家居接入互聯(lián)網(wǎng)，無論是要遠(yuǎn)程操控，還是信息獲取，都可以通過手機(jī)等設(shè)備實(shí)現(xiàn)，從而使得家居物聯(lián)化。這樣傳統(tǒng)的普通家居就變成了兼?zhèn)浣ㄖ?、網(wǎng)絡(luò)通信、信息家電、設(shè)備自動(dòng)化，提供全方位的信息交互功能的智能家居。徹底改變普通人的家居生活。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 物聯(lián)網(wǎng)； 智能家居； 微控制器； 遠(yuǎn)程操控； </p><p>　　Unitor In

5、telligent House System</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　With the development of modern information technology, the Internet has become a popular trend in the development of technolo

6、gy, the Internet of things has become a hot word in our lives. In this premise, the smart home has become a concrete manifestation of this development. Intelligent home system through the Internet of things technology wi

7、ll be connected to a variety of devices in the home to provide home appliance control, lighting control, indoor and outdoor remote control, anti-theft alar</p><p>　　Keywords：Internet of things; Intelligent

8、home system; microcontroller; remote control;</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　Unitor Intelligent House Systemii</p><p>　　第一章 緒 論1</p><p><b>　　1.1

9、 引言1</b></p><p>　　1.2 智能家居研究現(xiàn)狀2</p><p>　　1.3 智能家居的常用方法4</p><p>　　1.3.1 現(xiàn)行智能家居系統(tǒng)及分析4</p><p>　　1.3.2 我國智能家居市場前景4</p><p>　　1.4 本文的研究目的和主要研究內(nèi)容5<

10、/p><p>　　第二章 概要設(shè)計(jì)6</p><p>　　2.1 問題定義6</p><p>　　2.1.1 問題分析6</p><p>　　2.1.2 Unitor主要研究方向6</p><p>　　2.2 可行性分析6</p><p>　　2.2.1 項(xiàng)目背景6</p&g

11、t;<p>　　2.2.2 產(chǎn)品及服務(wù)7</p><p>　　2.2.3 策略分析9</p><p>　　2.2.3.2 進(jìn)度計(jì)劃9</p><p>　　第三章 詳細(xì)設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.1 需求分析10</p><p>　　3.1.1 功能需求10</p>&l

12、t;p>　　3.1.2 性能需求11</p><p>　　3.1.3 可靠性和可用性需求11</p><p>　　3.1.4 出錯(cuò)處理需求11</p><p>　　3.1.5 接口需求11</p><p>　　3.1.6 將來可能提出的需求12</p><p>　　3.2 整體流程設(shè)計(jì)12</

13、p><p>　　3.2.1 Web服務(wù)響應(yīng)流程設(shè)計(jì)12</p><p>　　3.2.2 硬件交互流程設(shè)計(jì)12</p><p>　　3.2.2 以一段示例來描述整體流程13</p><p>　　3.3 軟件設(shè)計(jì)16</p><p>　　3.3.1 用戶界面設(shè)計(jì)16</p><p>　　3.

14、3.2 服務(wù)器設(shè)計(jì)17</p><p>　　3.3.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)17</p><p>　　3.4 硬件設(shè)計(jì)18</p><p>　　3.4.1 設(shè)備智能化設(shè)計(jì)18</p><p>　　3.4.2 設(shè)備物聯(lián)化設(shè)計(jì)19</p><p>　　第四章 開發(fā)方法21</p><p>　　

15、4.1 軟件開發(fā)21</p><p>　　4.1.1 用戶界面開發(fā)21</p><p>　　4.1.2 服務(wù)器開發(fā)25</p><p>　　4.1.3 數(shù)據(jù)庫開發(fā)29</p><p>　　4.2 硬件開發(fā)31</p><p>　　4.2.1 設(shè)備智能化開發(fā)31</p><p>　

16、　4.2.2 設(shè)備物聯(lián)化開發(fā)34</p><p>　　第五章 項(xiàng)目展示37</p><p>　　第六章 測試維護(hù)41</p><p>　　6.1 軟件測試41</p><p>　　6.2 硬件測試41</p><p>　　6.3 試運(yùn)行42</p><p>　　6.4 后

17、期維護(hù)與開發(fā)42</p><p><b>　　結(jié)束語43</b></p><p><b>　　致謝44</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)45</b></p><p><b>　　附錄X46</b></p><p&g

18、t;<b>　　第一章 緒 論</b></p><p><b>　　1.1 引言</b></p><p>　　智能家居是一個(gè)居住環(huán)境，是以住宅為平臺(tái)安裝有智能家居系統(tǒng)的居住環(huán)境，實(shí)施智能家居系統(tǒng)的過程就稱為智能家居集成。</p><p>　　智能家居集成是利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、安全防范技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、音

19、視頻技術(shù)將家居生活有關(guān)的設(shè)施集成。2002年，中國智能家居網(wǎng)在國內(nèi)率先編寫出版了第一本智能家居的專業(yè)書籍《智能家居》，對(duì)于尚處于起步發(fā)展階段的中國智能家居行業(yè)起了一定的指導(dǎo)作用。如今，七年過去了，智能家居技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，產(chǎn)品不斷成熟，應(yīng)用日益普及，在這個(gè)時(shí)期，有必要重新審視智能家居的定義，以適應(yīng)智能家居行業(yè)新發(fā)展。對(duì)此，中國智能家居網(wǎng)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)和編輯人員，在匯總了所有收集的智能家居技術(shù)、產(chǎn)品、案例資料后，在舊的智能家居定義的基礎(chǔ)上，按照

20、系統(tǒng)的觀點(diǎn)，重新定義了智能家居這一名詞。</p><p>　　智能家居的主要子系統(tǒng)包括：智能家居（中央）控制管理系統(tǒng)、家居照明控制系統(tǒng)、家居安防系統(tǒng)三個(gè)必備系統(tǒng)，家居布線系統(tǒng)、家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、背景音樂系統(tǒng)、家庭影院與多媒體系統(tǒng)、家庭環(huán)境控制系統(tǒng)五個(gè)可選系統(tǒng)，共八大系統(tǒng)。</p><p>　　智能家居把和家居生活相關(guān)的各個(gè)子系統(tǒng)有機(jī)的結(jié)合在一起，能為用戶創(chuàng)造一個(gè)安全、舒適、便利、高效的居住環(huán)境

21、。業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為智能家居市場“挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存”雖然今年國內(nèi)政府對(duì)房地產(chǎn)行業(yè)進(jìn)行調(diào)控，地產(chǎn)行業(yè)不景氣，但對(duì)于智能家居行業(yè)并不會(huì)帶來太大的震動(dòng)。早在2008年住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布的《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)住宅裝飾裝修管理的通知》，就已經(jīng)在政策層面上，引導(dǎo)和鼓勵(lì)新建商品住宅一次裝修到位或菜單式裝修模式。因此，樓市控制將迫使地產(chǎn)商走精品路線，推出“量少質(zhì)精”的項(xiàng)目工程，做差異化營銷，智能家居顯然是最大的賣點(diǎn)，這對(duì)智能家居行業(yè)發(fā)展的影響是積極的。隨著人

22、們生活水平的不斷提高，人們不斷的對(duì)居住環(huán)境提出更高的要求，越來越注重家庭生活中每個(gè)成員的舒適、安全與便利，因此從市場需求的角度看，智能家居必然是前景廣闊。</p><p>　　電子信息技術(shù)，控制技術(shù)的日益提升，社會(huì)信息化的逐步加快，促使人們的生活、工作、學(xué)習(xí)以及通訊的關(guān)系日漸緊密，信息化社會(huì)在改變?nèi)藗兩盍?xí)慣和工作方式的同時(shí)，也對(duì)我們的傳統(tǒng)住宅提出了挑戰(zhàn)。環(huán)視周遭，我們很容易的發(fā)現(xiàn)，人們對(duì)家居的要求早已不再只是簡

23、單的物質(zhì)空間，更為關(guān)注的是一個(gè)高度安全、舒適以及美觀方便的居住環(huán)境，先進(jìn)的通信設(shè)施，完備高效的信息終端，自動(dòng)、智能的家電，網(wǎng)絡(luò)化的資源管理及購物方式等等?，F(xiàn)今社會(huì)人們?nèi)找媾蛎浀男枨笫沟眉揖又悄芑讶怀蔀橐环N趨勢。</p><p>　　當(dāng)然，現(xiàn)在市場上的智能家居多數(shù)是電器廠家為自己的產(chǎn)品吸引顧客而添加的軟件服務(wù)，這并不能為用戶提供真正好用的一體化的家居控制。而另一種類型則是極客手中的玩物，極客出于興趣將自己的設(shè)備連

24、入互聯(lián)網(wǎng)編寫軟件來進(jìn)行操控，此時(shí)的王謝門前燕，是難以飛入尋常百姓家的。因此我們可以看出無論是前者還是后者，都無法提供一種真正的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的智能家居生活，因此，Unitor智能家居系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，意在提供一種統(tǒng)一、廉價(jià)、方便的智能家居解決方案。</p><p>　　Unitor將家居設(shè)備連接到微型控制器上，搭配上一些如傳感器之類的外部設(shè)備，就使得一個(gè)簡單的家居變得智能化，自動(dòng)化。然后，給控制器裝上WIFI模塊，使得獨(dú)

25、立的家居接入互聯(lián)網(wǎng)，無論是要遠(yuǎn)程操控，還是信息獲取，都可以通過手機(jī)等設(shè)備實(shí)現(xiàn)，從而使得家居物聯(lián)化。這樣傳統(tǒng)的普通家居就變成了兼?zhèn)浣ㄖ⒕W(wǎng)絡(luò)通信、信息家電、設(shè)備自動(dòng)化，提供全方位的信息交互功能的智能家居。徹底改變普通人的家居生活[1]</p><p>　　1.2 智能家居研究現(xiàn)狀</p><p>　　1984年，世界上第一幢智能建筑在美國康涅迪格州落成，這棟意義非凡的建筑只是對(duì)一座舊式大樓的

26、一定程度的改造而完成的。它只是采用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)大樓的空調(diào)、電梯、照明等設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，并提供語音通信、電子郵件、情報(bào)資料等方面的信息服務(wù)。2000年，新加坡有近30個(gè)社區(qū)的約5000戶家庭采用了這種家庭智能化系統(tǒng)，而美國的安裝住戶高達(dá)4萬戶。2003年，網(wǎng)絡(luò)化家居的建設(shè)帶來了高達(dá)4500億美元的市場價(jià)值，這其中有3700億美元是智能家電硬件產(chǎn)品的價(jià)值，剩余的部分則是軟件和技術(shù)支持服務(wù)的費(fèi)用?，F(xiàn)在，國外的智能家居系統(tǒng)技術(shù)己日趨成熟，預(yù)計(jì)今年

27、，50%以上的新房將具有一定的“智能型家居”功能。于此同時(shí)，由于技術(shù)的日益標(biāo)準(zhǔn)化，這些新型智能家居系統(tǒng)將比比爾.蓋茨耗資6000萬美元的高端別墅便宜得多。</p><p>　　在智能家居系統(tǒng)研發(fā)方面，美國及一些歐洲國家一直處于領(lǐng)先地位。近年來，以美國微軟公司及摩托羅拉公司等為首的一批國外知名企業(yè)，先后擠身于智能家居的研發(fā)中。例如:微軟公司開發(fā)的“夢幻之家”、摩托羅拉公司開發(fā)的“居所之門”、IBM公司開發(fā)的“家庭主

28、任”等均已日趨沉穩(wěn)得技術(shù)強(qiáng)占家居市場。此外，日韓新等國的龍頭企業(yè)紛紛致力于家居智能化的開發(fā)，對(duì)家居市場更是躍躍欲試。</p><p>　　目前市場上出現(xiàn)得智能家居控制系統(tǒng)主要有：</p><p>　?。?）X-10系統(tǒng)（美國），該系統(tǒng)是利用電力線作為網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，采用集中控制方式實(shí)現(xiàn)。這套系統(tǒng)的功能較為強(qiáng)大，與其它家居控制系統(tǒng)如ABB、C_BUS等比起來更容易接收，使用也相對(duì)簡單。因?yàn)閷?shí)現(xiàn)同樣

29、的功能，X-10家居控制系統(tǒng)是利用220v電力線將發(fā)射器發(fā)出的X-10信號(hào)傳送給接收器從而實(shí)現(xiàn)智能化的控制，因此采用這套系統(tǒng)不需要額外的布線，這也是這套系統(tǒng)的最大的一個(gè)優(yōu)勢，因?yàn)槠渌到y(tǒng)基本上都需要布低壓線，在墻上或地面開槽、鉆孔，施工難度大、費(fèi)用高、工期長。但由于缺乏在國內(nèi)市場推廣的條件且價(jià)格昂貴，該系統(tǒng)在國內(nèi)應(yīng)用極少。</p><p>　?。?）EIB系統(tǒng)（德國），該系統(tǒng)采用預(yù)埋總線及中央控制方式實(shí)現(xiàn)控制功能

30、。但由于其工程要求復(fù)雜嚴(yán)苛，并且價(jià)格較高，因此一直無法打開國內(nèi)市場。</p><p>　?。?）8X系統(tǒng)（新加坡），該系統(tǒng)采用預(yù)處理總線跟集中控制方式來實(shí)現(xiàn)功能。它的優(yōu)點(diǎn)在于利用的產(chǎn)品對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展，系統(tǒng)較為成熟，比較適合中國國情。但是由于系統(tǒng)架構(gòu)、靈活性及產(chǎn)品價(jià)格等方面還難以達(dá)到要求，所以目前在國內(nèi)還較少應(yīng)用。</p><p>　　20世紀(jì)90年代后期，我國的智能小區(qū)日益興起。眾所周知，

31、我國的智能化住宅建設(shè)最早起于上海、廣州和深圳等沿海城市，并逐漸向內(nèi)陸發(fā)展。在97香港回歸之際，在建設(shè)部“97跨世紀(jì)住宅小區(qū)案競賽活動(dòng)”中，上海中皇廣場被建設(shè)部科技委員會(huì)列為全國首家“智能住宅示范工程”，揭開了全國智能小區(qū)發(fā)展的序幕。1999年，建設(shè)部勘察設(shè)計(jì)司、建設(shè)部住宅產(chǎn)業(yè)化辦公室聯(lián)合組織實(shí)施全國住宅小區(qū)智能化技術(shù)示范工程，標(biāo)志著我國住宅小區(qū)智能化進(jìn)入了一個(gè)新階段。隨著信息化走進(jìn)了千家萬戶，由國家經(jīng)貿(mào)委牽頭成立了家庭信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)委員會(huì)

32、，而信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體系研究及產(chǎn)品開發(fā)已經(jīng)被列為了國家技術(shù)創(chuàng)新的重點(diǎn)專項(xiàng)計(jì)劃。據(jù)建設(shè)部要求，截止今年，我國將有70%以上的家庭擁有Internet入網(wǎng)設(shè)備，大中城市中50%的住宅要實(shí)現(xiàn)智能化。</p><p>　　我國的智能家居相對(duì)于國外起步較晚， 尚未形成一定的國家標(biāo)準(zhǔn)。目前，主要采用國外的一些技術(shù)產(chǎn)品，但也有一些企業(yè)推出了自己的產(chǎn)品，主要有：</p><p>　　（1）e家庭（海爾），該系

33、列產(chǎn)品以海爾電腦作為控制中心，各種網(wǎng)絡(luò)家電作為終端設(shè)備，海爾移動(dòng)電話作為移動(dòng)數(shù)字控制中心。海爾在技術(shù)上同微軟合作，利用微軟的Windows Me技術(shù)和海爾的網(wǎng)絡(luò)家電，使“e家庭”已具雛形，已推出了網(wǎng)絡(luò)洗衣機(jī)、網(wǎng)絡(luò)冰箱、網(wǎng)絡(luò)空調(diào)、網(wǎng)絡(luò)微波爐等一系列網(wǎng)絡(luò)家電。</p><p>　?。?）e-home數(shù)字家園（清華同方），該智能家居控制系統(tǒng)是專門針對(duì)中國家庭設(shè)計(jì)的，遵循國際技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，采用嵌入式軟、硬件技術(shù)，提供網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)

34、絡(luò)節(jié)點(diǎn)及末端設(shè)備。產(chǎn)品以功能模塊開發(fā)為主，基于國外成熟的智能家居標(biāo)準(zhǔn)之上。其智能家居控制系統(tǒng)主要有以下三個(gè)部分：</p><p>　　A系列：遵循EIB協(xié)議的家庭控制產(chǎn)品，適用于中高檔住宅區(qū)。</p><p>　　B系列：遵循X-10協(xié)議的家庭控制產(chǎn)品，適用于中檔住宅區(qū)。</p><p>　　易家三代：配電箱集中安裝式家庭控制產(chǎn)品。</p><p

35、>　　國內(nèi)各大軟、硬件機(jī)構(gòu)正在積極的研制、開發(fā)更為符合市場的智能化家居設(shè)備，以解決當(dāng)前智能化產(chǎn)品實(shí)用性差、使用復(fù)雜及產(chǎn)品價(jià)格昂貴等缺點(diǎn)，而技術(shù)創(chuàng)新性也逐步向國際先進(jìn)水平靠攏，這樣的未來值得期待。[2]</p><p>　　1.3 智能家居的常用方法</p><p>　　1.3.1 現(xiàn)行智能家居系統(tǒng)及分析</p><p>　　1.3.1.1 國外智能家居系統(tǒng)優(yōu)劣

36、勢分析</p><p>　　美國X-10智能家居系統(tǒng)：</p><p>　　優(yōu)勢：集中控制無需額外布線，功能強(qiáng)大</p><p><b>　　劣勢：價(jià)格昂貴</b></p><p>　　德國EIB智能家居系統(tǒng)：</p><p>　　優(yōu)勢：預(yù)埋總線、中央控制</p><p>

37、　　劣勢：工藝復(fù)雜不宜維護(hù)，價(jià)格昂貴</p><p>　　新加坡智能家居系統(tǒng)：</p><p><b>　　優(yōu)勢：系統(tǒng)成熟</b></p><p>　　劣勢；系統(tǒng)架構(gòu)、靈活性及產(chǎn)品價(jià)格等方面還難以達(dá)到要求</p><p>　　1.3.1.1 國內(nèi)智能家居系統(tǒng)分析</p><p><b>

38、　　海爾e家庭：</b></p><p>　　優(yōu)勢：產(chǎn)品豐富，使用靈活</p><p>　　劣勢：需要使用海爾電腦作為控制中心，單個(gè)的網(wǎng)絡(luò)家電難以滿足智能家居的要求</p><p>　　其他國內(nèi)的智能家居系統(tǒng)也以單個(gè)的智能家電或家居設(shè)備作為產(chǎn)品銷售，無法達(dá)到對(duì)于家居統(tǒng)一控制的需求。</p><p>　　1.3.2 我國智能家居市場

39、前景</p><p>　　1.3.2.1 我國智能家居受眾分析</p><p>　　我國的智能家居主要為愿意接收新事物且具有一定購買力的年輕白領(lǐng)。這一部分人愿意追求方便智能的家居生活但無法做到一擲千金的構(gòu)建一個(gè)科技之家。對(duì)于智能家居，他們的態(tài)度就如同對(duì)待具有新功能的智能手機(jī)，數(shù)萬元的價(jià)格可以足夠吸引他們對(duì)智能家居趨之若鶩。但超過房屋裝修費(fèi)用的價(jià)格就會(huì)使得他們望而卻步。因此，一套完整的智能家

40、居系統(tǒng)安裝的價(jià)格必須在三萬元以下才能真正的吸引到大量的客戶，而且這樣的一套智能家居的功能絕不是幾個(gè)網(wǎng)絡(luò)家電所有提供的那么簡單。</p><p>　　1.3.2.2 國內(nèi)智能家居研究方向</p><p>　　國內(nèi)的智能家居研究應(yīng)該符合我國的具體國情，降低成本、提高智能服務(wù)的靈活性與整體性應(yīng)該成為研究的主要方向。</p><p>　　1.4 本文的研究目的和主要研究內(nèi)容

41、</p><p>　　本文的研究目的和主要研究內(nèi)容是建立一套符合中國國情和市場需求的、能夠統(tǒng)一的管理家居設(shè)備并且價(jià)格低廉的智能家居解決方案。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，需要做到的是：在軟件方面創(chuàng)建一個(gè)用戶使用的平臺(tái)并搭建一個(gè)框架提供統(tǒng)一的接口來控制不同類型的智能設(shè)備，在硬件方面提供一種統(tǒng)一的控制方式與通訊協(xié)議來開發(fā)智能設(shè)備。</p><p>　　本文最終將以模型的形式展現(xiàn)該系統(tǒng)，該模型中包含的功能主

42、要有：</p><p>　　安全門警報(bào)功能：該服務(wù)利用超聲波測距傳感器監(jiān)測房屋門口是否有人通過（有人通過時(shí)，傳感器測距減小），用戶在離開住宅時(shí)打開該功能（用戶手動(dòng)操作），若此時(shí)有人闖入房屋，則房屋內(nèi)的蜂鳴報(bào)警器報(bào)警，并開啟臥室燈模擬臥室有人的情況，以嚇退闖入者，起到防盜的作用。</p><p>　　智能燈光防盜服務(wù)：該服務(wù)由用戶選擇打開與關(guān)閉。當(dāng)用戶出差或長時(shí)間不在家時(shí)，打開此服務(wù)。利用光

43、敏傳感器獲取自然光照情況，當(dāng)自然光不足時(shí)，證明天色已晚，此時(shí)自動(dòng)打開客廳燈模擬家中有人的情況。防止有偷盜之心者心生歹意。配合安全門警報(bào)功能就做到了既防止賊偷又防止賊惦記。當(dāng)然此服務(wù)的另一個(gè)功能就是自動(dòng)補(bǔ)光。下文不做贅述。</p><p>　　燈光遠(yuǎn)程控制服務(wù)：該服務(wù)在安裝配置完成后開啟。主要目的是利用手機(jī)控制燈光，用戶可以在遠(yuǎn)離開關(guān)的情況下利用手機(jī)控制燈光。這樣就避免了晚上起床摸開關(guān)的尷尬。該服務(wù)利用外網(wǎng)即可以控

44、制燈光，用戶無需在家中連接家庭Wi-Fi就可以使用。</p><p>　　燈光統(tǒng)一控制服務(wù)：該服務(wù)提供一鍵控制所有燈光設(shè)備的功能，當(dāng)用戶入睡前，無需擔(dān)心家里哪一個(gè)燈還沒有關(guān)閉，只需在手機(jī)上一按，便可以一鍵關(guān)閉所有沒有關(guān)閉的燈光設(shè)備。</p><p><b>　　第二章 概要設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　2.1 問題定義

45、</b></p><p>　　2.1.1 問題分析</p><p>　　在我國市場，智能家居的實(shí)現(xiàn)以智能設(shè)備為核心，每一個(gè)智能家居設(shè)備作為一個(gè)獨(dú)立的產(chǎn)品進(jìn)行銷售和使用。然而這樣的解決方法智只能夠解決一些淺層次的需求，卻不能真正的實(shí)現(xiàn)智能之家。而國外市場的智能家居解決方案通常開銷大，技術(shù)復(fù)雜，不適合于在普通民眾中推廣，也不符合中國的實(shí)際國情。因此，我們需要設(shè)計(jì)一種統(tǒng)一的，以軟件服

46、務(wù)為核心的智能家居解決方案，來完成智能家居的推廣，讓物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)入每家每戶的每一平米。</p><p>　　2.1.2 Unitor主要研究方向</p><p>　　Unitor智能家居主要研究的是一種統(tǒng)一的，以軟件服務(wù)為核心的智能家居解決方案，將軟件服務(wù)作為產(chǎn)品，將不同的智能設(shè)備作為產(chǎn)品的模塊來進(jìn)行設(shè)計(jì)和開發(fā)，提供給用戶一個(gè)統(tǒng)一的操作界面來操控家庭環(huán)境中的每一個(gè)家居設(shè)備。這一解決方案必須

47、是以軟件為核心的，而形形色色的智能設(shè)備必須通過一種統(tǒng)一的接口接入到軟件服務(wù)中去。因此，項(xiàng)目的設(shè)計(jì)必須堅(jiān)持模塊化的設(shè)計(jì)，使得硬件的安裝和軟件的配置靈活輕巧。這種靈巧的設(shè)計(jì)一方面解決了預(yù)布線方式的笨拙、復(fù)雜、開銷大的問題，另一方面也解決了單個(gè)設(shè)備不停安裝難以統(tǒng)一控制的問題。</p><p>　　2.2 可行性分析</p><p>　　2.2.1 項(xiàng)目背景</p><p&g

48、t;　　2.2.1.1 項(xiàng)目建設(shè)的有利條件</p><p>　　1）如今智能家居市場的各類玩家已經(jīng)相繼進(jìn)場，巨頭的布局不斷向產(chǎn)業(yè)鏈各方滲透。特別是2014年谷歌32億美元收購Nest一事可謂將智能家居的發(fā)展再次推向高潮。在市場容量巨大，消費(fèi)結(jié)構(gòu)升級(jí)，技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)鏈日漸成熟等因素的刺激下，智能家居也吸引了大量的風(fēng)險(xiǎn)資本和創(chuàng)業(yè)者涌入。</p><p>　　2）政府已經(jīng)出臺(tái)一系列相關(guān)政策，對(duì)于

49、智能家居來說是一個(gè)很好的機(jī)會(huì)。所以，在政府政策扶持的契機(jī)下，智能家居企業(yè)應(yīng)該果斷抓住機(jī)遇，提升企業(yè)競爭力，積極運(yùn)用國家政策，推動(dòng)智能家居產(chǎn)品落地和普及。</p><p>　　2.2.1.2 關(guān)鍵因素</p><p>　　1）開發(fā)人員的技能知識(shí)儲(chǔ)備；</p><p>　　2）需求功能模塊的確定；</p><p>　　3）項(xiàng)目開發(fā)的重難點(diǎn)、創(chuàng)新點(diǎn)

50、與亮點(diǎn)；</p><p>　　4）項(xiàng)目開發(fā)進(jìn)度安排；</p><p>　　5）項(xiàng)目產(chǎn)物的質(zhì)量；</p><p>　　2.2.1.3 知識(shí)儲(chǔ)備</p><p>　　1）由于采用B/S架構(gòu)，軟件部分需要理解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和JavaWeb項(xiàng)目體系結(jié)構(gòu)。要熟悉Http及Tcp協(xié)議，熟練掌握J(rèn)ava編程語言，MVC結(jié)構(gòu)及其各層次的技術(shù)。</p&g

51、t;<p>　　在視圖層，需要掌握的技術(shù)主要有：HTML,CSS,JS,AJAX等。另外為了更加敏捷的開發(fā)，要掌握一個(gè)前端開發(fā)框架，本項(xiàng)目中使用的是BootStrap框架。</p><p>　　在數(shù)據(jù)層，需要掌握的技術(shù)有：數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)思想，SQL語言，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫和持久層技術(shù)等。本項(xiàng)目使用的關(guān)系數(shù)據(jù)庫是MySQL，持久層技術(shù)使用的是SpringDataJPA</p><p>　

52、　在控制層，需要掌握的技術(shù)有：J2EE，Spring，SpringMVC等。本項(xiàng)目使用SpringBoot微服務(wù)框架進(jìn)行開發(fā)。</p><p>　　2）對(duì)于硬件開發(fā)，需要掌握嵌入式開發(fā)技術(shù)，了解單片機(jī)和各硬件設(shè)備的設(shè)計(jì)和使用原理。要實(shí)現(xiàn)智能化與物聯(lián)化，需要用到控制模塊和Wi-Fi模塊。</p><p>　　控制模塊開發(fā)需要掌握的技術(shù)主要有：嵌入式編程語言，硬件工作原理，微控制芯片的使用方法

53、等，該項(xiàng)目使用的微控制芯片為Arduino Uno芯片，該芯片的開發(fā)使用使用的編程語言基于C++語言，需要熟練使用C++語法。</p><p>　　Wi-Fi模塊開發(fā)需要掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的知識(shí)，要熟悉Http和TCP協(xié)議，該項(xiàng)目使用的Wi-Fi模塊為Esp8266芯片，需要熟練使用AT指令等。</p><p>　　2.2.2 產(chǎn)品及服務(wù)</p><p>　　2

54、.2.2.1 產(chǎn)品及服務(wù)描述</p><p>　　Unitor智能家居系統(tǒng)作為一個(gè)統(tǒng)一的智能家居解決方案意在通過網(wǎng)絡(luò)及電子技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和管理家電設(shè)施。Unitor將居家環(huán)境中的通訊設(shè)備、家用電器以及家庭安保設(shè)備通過無線的方式連接入網(wǎng)，進(jìn)行集中或異地的監(jiān)控、管理。Unitor智能家居系統(tǒng)主要包括B/S跨平臺(tái)應(yīng)用軟件和智能硬件兩個(gè)部分，在普通家居的基礎(chǔ)上通過安裝不同的智能設(shè)備完成家居智能化的改造。用戶通過手機(jī)來

55、實(shí)時(shí)異地的監(jiān)控、控制改造后的家居設(shè)備，實(shí)現(xiàn)家居照明、家居安防等功能，為用戶提供安全舒適、高效便利的生活環(huán)境。</p><p>　　2.2.2.2 產(chǎn)品優(yōu)勢</p><p>　　1）操作簡便：根據(jù)用戶的需求真人上門安裝并配置軟件數(shù)據(jù)。在硬件安裝及軟件配置完成后，所有的硬件設(shè)備使用一個(gè)WebApp由統(tǒng)一的控制界面控制。一個(gè)軟件，一套操作就可以控制家里所有的設(shè)備十分方便易用。</p>

56、<p>　　2）支持多種設(shè)備：在所有頁面的開發(fā)過程中，我們始終堅(jiān)持跨平臺(tái)開發(fā)，所有的頁面都可以在不同規(guī)格的設(shè)備上，準(zhǔn)確美觀的展現(xiàn)出來。在頁面的設(shè)計(jì)過程中，我們堅(jiān)持簡潔的風(fēng)格，一切以實(shí)用為出發(fā)點(diǎn)，讓我們的界面可以讓每個(gè)人都會(huì)用，而且覺得好用。</p><p>　　3）價(jià)格低廉：Unitor使用的硬件設(shè)備都采用價(jià)格相對(duì)低廉的芯片。盡可能的降低產(chǎn)品的價(jià)格。Unitor作為一種統(tǒng)一的智能家居解決方案，將不同

57、的設(shè)備作為模塊開發(fā)，既可以在房間裝修時(shí)統(tǒng)一安裝節(jié)約成本，也可以在房屋裝修后按照自己的需求安裝自己需要的設(shè)備，減少額外的開支。這樣靈活的設(shè)計(jì)也更加符合中國的國情。</p><p>　　2.2.2.3 產(chǎn)品技術(shù)</p><p>　　1）硬件開發(fā)：微控制器-Arduino Uno芯片、 WIFI模塊-Esp8266芯片；</p><p>　　2）軟件開發(fā)：Web服務(wù)器：S

58、pring Boot微服務(wù)框架等；</p><p>　　Web客戶端：BootStrap框架，HTML5,CSS3等；</p><p>　　3）網(wǎng)絡(luò)通信：JavaScript，Netty，SpringMVC等；</p><p>　　4）數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)：關(guān)系型數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)；</p><p>　　2.2.2.4 未來發(fā)展</p><

59、p>　　1）云計(jì)算讓智能家居功能更強(qiáng)大</p><p>　　通過云計(jì)算，用戶不僅僅可以實(shí)時(shí)查看住宅內(nèi)的風(fēng)吹草動(dòng)，并且可以對(duì)其進(jìn)行溯源處理。比如說，若是家中有人入侵，即便嫌疑人逃遁，也能根據(jù)各項(xiàng)傳感器反應(yīng)的時(shí)間，調(diào)出準(zhǔn)確時(shí)段的錄像記錄，為警方提供破案依據(jù)。同樣，通過對(duì)家中各類智能插座、智能開關(guān)的數(shù)據(jù)統(tǒng)籌分析，便能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)家庭的能源管控，制定出節(jié)能環(huán)保、方便舒適的家電燈光使用計(jì)劃。云服務(wù)除了向用戶提供大容量的數(shù)

60、據(jù)存儲(chǔ)空間之外，同樣擔(dān)負(fù)了更多更關(guān)鍵的作用。</p><p>　　2）數(shù)字化對(duì)講與智能家居結(jié)合</p><p>　　在可以預(yù)見的未來，樓宇對(duì)講將會(huì)更多地增加一些智能家居的功能，將集安防、家電控制、信息服務(wù)、娛樂為一身，從而使得樓宇對(duì)講系統(tǒng)發(fā)生質(zhì)的改變，兩者會(huì)更加緊密地融合起來。與純模擬系統(tǒng)不同，數(shù)字/模擬混合系統(tǒng)在單元內(nèi)采用成本較低的模擬設(shè)備，主干網(wǎng)絡(luò)則采用基于以太網(wǎng)的數(shù)字TCP/IP協(xié)議

61、進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。數(shù)字/模擬混合系統(tǒng)是當(dāng)前解決大型社區(qū)聯(lián)網(wǎng)最經(jīng)濟(jì)、有效的方法之一。大型社區(qū)的聯(lián)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有很大的自由度，網(wǎng)絡(luò)調(diào)整十分方便，并且成本合理，性能穩(wěn)定，維護(hù)簡便，因此數(shù)字/模擬混合系統(tǒng)得到較快發(fā)展。數(shù)字/模擬混合組網(wǎng)方式是當(dāng)前最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的工程解決方案 ，在短期內(nèi)會(huì)是大型社區(qū)樓宇對(duì)講聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的首選。</p><p>　　2.2.3 策略分析</p><p>　　2.2.3.1 價(jià)值體現(xiàn)&l

62、t;/p><p>　　Unitor智能家居系統(tǒng)作為一個(gè)統(tǒng)一的智能家居解決方案，意在找到一個(gè)通用而廉價(jià)的方法，將日常生活家居智能化、自動(dòng)化、物聯(lián)化，通過一個(gè)簡潔的Web App來實(shí)現(xiàn)對(duì)所有家居的監(jiān)控與控制，使物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)走進(jìn)普通家庭的每一平米。每一個(gè)設(shè)備作為一個(gè)獨(dú)立的組件，用戶可以根據(jù)自己的需求來決定需要用的設(shè)備并購買安裝，DIY屬于自己的智能之家。</p><p>　　2.2.3.2 進(jìn)度計(jì)劃&

63、lt;/p><p>　　2016年05月10日至2016年05月31日：需求分析</p><p>　　2016年06月01日至2016年06月30日：概要設(shè)計(jì)</p><p>　　2016年07月01日至2016年07月31日：可行性分析與軟硬件工具準(zhǔn)備</p><p>　　2016年08月01日至2016年08月30日：詳細(xì)設(shè)計(jì)</p&g

64、t;<p>　　2016年09月01日至2016年11月30日：軟件后臺(tái)和前端原型開發(fā)</p><p>　　2016年12月01日至2017年02月28日：控制芯片開發(fā)及照明、安防設(shè)備開發(fā)以及住宅模型的構(gòu)建。</p><p>　　2017年03月01日至2017年03月31日：前端頁面的美化</p><p>　　2017年04月01日至2017年04月

65、28日：測試及試運(yùn)行</p><p><b>　　第三章 詳細(xì)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1 需求分析</b></p><p>　　3.1.1 功能需求</p><p>　　基于概要設(shè)計(jì)，該項(xiàng)目的主要功能是給用戶提供一個(gè)統(tǒng)一控制家庭環(huán)境中所有家居設(shè)備的軟件和對(duì)應(yīng)的硬件設(shè)備。因此

66、，該項(xiàng)目的功能共分為軟件服務(wù)和智能硬件兩個(gè)大的分類。對(duì)于軟件服務(wù)，從實(shí)用高效的角度來考慮，該項(xiàng)目設(shè)計(jì)了如下幾個(gè)功能模塊：</p><p><b>　　用戶信息管理模塊</b></p><p><b>　　設(shè)備管理模塊</b></p><p><b>　　設(shè)備操作模塊</b></p>&l

67、t;p>　　其中用戶信息管理模塊主要是負(fù)責(zé)錄入和管理用戶信息。由于該項(xiàng)目為物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目，并涉及到安防問題，因此項(xiàng)目必須采用實(shí)名認(rèn)證。錄入信息的可靠行以及用戶信息的安全性是該模塊的核心。</p><p>　　設(shè)備管理模塊主要負(fù)責(zé)用戶選購和安裝、調(diào)整設(shè)備。由于智能家居的特殊性，此模塊中的一部分功能必須由人工來完成。選則人工參與的原因是由于在設(shè)備安裝的過程中，硬件設(shè)備必須與軟件數(shù)據(jù)模型一一對(duì)應(yīng)。而為了保證每個(gè)設(shè)備作

68、為獨(dú)立的模塊供用戶選購，并且在實(shí)際應(yīng)用場景中必需要完成安裝工作，所以必須由專人與用戶溝通并上門安裝，并且?guī)椭脩敉瓿绍浖呐渲霉ぷ鳌?lt;/p><p>　　設(shè)備操作模塊主要負(fù)責(zé)用戶在軟硬件安裝完成后，使用的軟件服務(wù)，該模塊也是本項(xiàng)目的核心模塊。這里根據(jù)智能家居的要求，又分為：智能家居（中央）控制管理系統(tǒng)、家居照明控制系統(tǒng)、家居安防系統(tǒng)三個(gè)必備系統(tǒng)，家居布線系統(tǒng)、家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、背景音樂系統(tǒng)、家庭影院與多媒體系統(tǒng)、家庭

69、環(huán)境控制系統(tǒng)五個(gè)可選系統(tǒng)，共八大系統(tǒng)。這個(gè)模塊的特點(diǎn)是不斷研發(fā)，不斷更新的。根據(jù)用戶需求的變化和研發(fā)水平的提升，該項(xiàng)目會(huì)不斷的推出新的服務(wù)，為了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的清晰穩(wěn)定和用戶操作的統(tǒng)一性，該模塊必須做到軟硬件分層，在軟件中通過虛擬硬件來模擬智能設(shè)備，并提供統(tǒng)一的接口，來解決不同設(shè)備統(tǒng)一操作的問題。</p><p>　　對(duì)于硬件設(shè)備，需要提供的服務(wù)主要是：</p><p><b>　　硬

70、件安裝與配置</b></p><p><b>　　用戶使用</b></p><p>　　對(duì)應(yīng)軟件的配置工作，硬件的安裝也是由人工完成的。這里不做贅述。</p><p>　　對(duì)于用戶使用的服務(wù)，硬件設(shè)備需要做到的是家居的智能化和物聯(lián)化。因此，硬件設(shè)備提供的功能主要分為兩大模塊：智能設(shè)備模塊和物聯(lián)設(shè)備模塊。而面向用戶，硬件設(shè)備功能則與軟

71、件服務(wù)相對(duì)應(yīng)，分為三大必備五大可選共八大子系統(tǒng)。分別與軟件服務(wù)相對(duì)應(yīng)。</p><p>　　本文最終的展現(xiàn)模型需要實(shí)現(xiàn)的功能為：安全門警報(bào)服務(wù)，智能燈光防盜服務(wù)燈光遠(yuǎn)程控制服務(wù)，統(tǒng)一控制服務(wù)，光感控制服務(wù).</p><p>　　3.1.2 性能需求</p><p>　　在硬件交互方面，由于智能家居使用的是家庭無線網(wǎng)，因此，項(xiàng)目必須盡可能的減少流量消耗，來確保不影響家

72、庭網(wǎng)絡(luò)的使用。在硬件與軟件的溝通過程中，可能的減少交互的信息數(shù)量。保證平均消耗100b/s以下，最高時(shí)刻不超過1KB/s的網(wǎng)絡(luò)資源。同時(shí)要保證家居操作的實(shí)時(shí)性，平均相應(yīng)時(shí)間要保持在微妙級(jí)，最長相應(yīng)時(shí)間要在2s以下，因此，交互過程中不能出現(xiàn)阻塞的情況。</p><p>　　在軟件方面，為了使用戶切實(shí)的認(rèn)為項(xiàng)目方便易用，UI界面一定要保持高效性，項(xiàng)目要求在登陸完成后，用戶每次操作平均點(diǎn)擊次數(shù)不能超過四次，最大點(diǎn)擊次數(shù)

73、不能超過七次。</p><p>　　3.1.3 可靠性和可用性需求</p><p>　　在可靠性方面，項(xiàng)目硬件必須保證連續(xù)三個(gè)月也就是九十乘二十四小時(shí)以上的連續(xù)工作不出錯(cuò)（該時(shí)間需要考慮到某些家居設(shè)備的使用壽命，因此某些可能低于這個(gè)值）。如果硬件運(yùn)行出錯(cuò)，必須第一時(shí)間提供反饋。</p><p>　　軟件方面則必須保證項(xiàng)目安全可靠的運(yùn)行，全時(shí)段不宕機(jī)運(yùn)行。其中，用戶信

74、息模塊與安防模塊必須保證零漏洞，保障用戶的財(cái)產(chǎn)安全。</p><p>　　3.1.4 出錯(cuò)處理需求</p><p>　　由于智能家居的特殊性，出錯(cuò)處理時(shí)間不能超過四十八小時(shí)，維護(hù)時(shí)間不能超過三十分鐘。</p><p>　　3.1.5 接口需求</p><p>　　在軟件方面，需要提供所有智能設(shè)備通用的軟件接口來保障不同類型、不同功能的智能設(shè)備

75、都能使用該項(xiàng)目進(jìn)行模擬、控制。相應(yīng)的在硬件方面，也要具備統(tǒng)一的控制方法和通訊協(xié)議來實(shí)現(xiàn)與軟件的對(duì)接。</p><p>　　3.1.6 將來可能提出的需求</p><p>　　由于用戶需求的變化和技術(shù)的發(fā)展，將來可能提出的需求是無法預(yù)估的。針對(duì)這樣的需求，在第一時(shí)間接收到用戶的需求至關(guān)重要，因此，必須提供相應(yīng)的平臺(tái)來接收用戶的需求。</p><p>　　3.2 整體

76、流程設(shè)計(jì)</p><p>　　3.2.1 Web服務(wù)響應(yīng)流程設(shè)計(jì)</p><p>　　對(duì)于Web服務(wù)流程，該項(xiàng)目采用SpringBoot微服務(wù)框架，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)的MVC結(jié)構(gòu)。SpringBoot微服務(wù)框架基于SpringMVC發(fā)展而來，其項(xiàng)目運(yùn)行的流程大抵如下：</p><p>　　用戶提交一個(gè)Request交由DispatcherServlet（前端控制器）攔截處理，

77、然后DispatcherServlet將Requst代理給HandlerMapping（處理器映射）。接下來HandlerMapping通過配置找到接收處理該請(qǐng)求的Controller（控制器）和HandlerInterceptor（攔截器）生成HandlerAdapter（處理器）。此時(shí)，由DispatcherServlet調(diào)用HandlerAdapter來生成ModelAndView（要顯示的數(shù)據(jù)模型）形成Response，同時(shí)Di

78、spatcherServlet通過ViewResolver（視圖解析器）來找到當(dāng)前數(shù)據(jù)應(yīng)該交由那個(gè)View（視圖）來解析，然后將ModeAndView提交給該View加以顯示構(gòu)成新的界面。</p><p>　　3-1 SpringMVC流程圖</p><p>　　3.2.2 硬件交互流程設(shè)計(jì)</p><p>　　硬件與服務(wù)器交互設(shè)計(jì)需要通過更底層的TCP協(xié)議來實(shí)現(xiàn)。

79、首先，要給控制模塊裝上Wi-Fi芯片，Wi-Fi芯片在啟動(dòng)時(shí)連入家庭無線網(wǎng)絡(luò)。在接入無線網(wǎng)之后，會(huì)分配給Wi-Fi芯片一個(gè)內(nèi)網(wǎng)IP，這里需要在路由中做接口轉(zhuǎn)發(fā)，使外網(wǎng)地址的一個(gè)端口綁定到Wi-Fi芯片的IP上，完后將綁定好的端口地址發(fā)送給服務(wù)器儲(chǔ)存到數(shù)據(jù)庫，這樣就可以通過外網(wǎng)訪問到硬件設(shè)備了。然后，利用Wi-Fi芯片建立一個(gè)類WebServer的TCP服務(wù)器，每當(dāng)Web服務(wù)器接收到用戶的指令之后，通過外網(wǎng)訪問該TCP服務(wù)器建立連接，然后

80、向TCP服務(wù)器發(fā)送指令。如果以傳統(tǒng)的方式在Web服務(wù)器開TCP服務(wù)，硬件設(shè)備作為TCPClient連接服務(wù)器，那么如果想做到硬件能夠?qū)崟r(shí)的響應(yīng)服務(wù)器發(fā)來的指令，就需要以輪詢的方式，不間斷的向服務(wù)器詢問是否有指令到達(dá)。使用新的設(shè)計(jì)思路與傳統(tǒng)方式相比，新思路將硬件從TCP連接的客戶變?yōu)門CP連接的服務(wù)器，這樣，服務(wù)器發(fā)送指令就從被動(dòng)響應(yīng)變成了主動(dòng)控制，從而解決了由于輪詢帶來的大量的流量消耗的問題，節(jié)約了家庭網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)資源。當(dāng)Wi-Fi模塊接

81、收到服務(wù)器發(fā)來的指令時(shí)，該模塊處理并由硬件串口將處理后的指令轉(zhuǎn)發(fā)給</p><p>　　3-2 整體通訊方法設(shè)計(jì)</p><p>　　3.2.2 展示模型流程設(shè)計(jì)</p><p>　　1、安全門報(bào)警服務(wù)：</p><p>　　首先，在硬件設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，由Wi-Fi模塊控制連接到家庭無線網(wǎng)絡(luò)，并發(fā)送一條GET請(qǐng)求獲得當(dāng)前控制模塊所對(duì)應(yīng)的安全門報(bào)警

82、服務(wù)開啟狀態(tài)，獲得服務(wù)器返回的數(shù)據(jù)后，處理返回?cái)?shù)據(jù)并解析出指令，將指令通過串口轉(zhuǎn)交給控制模塊?？刂颇K解析指令，若指令為打開安全門報(bào)警功能，則調(diào)用超聲波測距傳感器測距函數(shù)，開始不斷獲得超聲波測距傳感器的數(shù)值。若數(shù)值比預(yù)定數(shù)值減小很多，則說明有人闖入，則此時(shí)調(diào)用蜂鳴器啟動(dòng)函數(shù)及臥室燈的燈光啟動(dòng)函數(shù)，啟動(dòng)蜂鳴器和臥室燈，達(dá)到警示作用。延時(shí)5分鐘后，調(diào)用蜂鳴器關(guān)閉函數(shù)及臥室燈關(guān)閉函數(shù)。同時(shí)，向Wi-Fi模塊通過串口傳遞被入侵信號(hào)。Wi-Fi模

83、塊向服務(wù)器發(fā)送GET請(qǐng)求更改頁面提示用戶有人入侵?？刂颇K解析指令若為關(guān)閉安全門報(bào)警功能，則調(diào)用超聲波測距傳感器關(guān)閉函數(shù)。</p><p>　　3-3 安全門警報(bào)流程圖</p><p>　　2、智能燈光防盜服務(wù)：</p><p>　　首先，在硬件設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，由Wi-Fi模塊控制連接到家庭無線網(wǎng)絡(luò)，并發(fā)送一條GET請(qǐng)求獲得當(dāng)前控制模塊所對(duì)應(yīng)的智能燈光防盜服務(wù)開啟狀態(tài)，

84、獲得服務(wù)器返回的數(shù)據(jù)后，處理返回?cái)?shù)據(jù)并解析出指令，將指令通過串口轉(zhuǎn)交給控制模塊?？刂颇K解析指令，若指令為打開智能燈光防盜服務(wù)，則調(diào)用光敏傳感器光照測量函數(shù)，不斷獲得光照指數(shù)。若指數(shù)低于規(guī)定的閾值，則說明天黑，此時(shí)調(diào)用客廳燈的燈光啟動(dòng)函數(shù)，打開客廳燈，模擬房屋中有人的情況，預(yù)防偷盜，延時(shí)預(yù)定的時(shí)候后，調(diào)用客廳燈關(guān)閉函數(shù)，關(guān)閉客廳燈?？刂颇K解析指令若為關(guān)閉智能燈光防盜服務(wù)，則調(diào)用光敏傳感器關(guān)閉程序。</p><p&g

85、t;　　3-3 智能燈光防盜流程圖</p><p>　　3、燈光遠(yuǎn)程控制服務(wù)：</p><p>　　首先，當(dāng)硬件設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，創(chuàng)建TCP服務(wù)器并Wi-Fi模塊會(huì)通過HTTP協(xié)議發(fā)送一條PUT請(qǐng)求給Web服務(wù)器，通知服務(wù)器該設(shè)備當(dāng)前的IP地址及端口號(hào)。Web服務(wù)器在接收這條請(qǐng)求后，修改數(shù)據(jù)庫中的信息，儲(chǔ)存該設(shè)備當(dāng)前的地址。當(dāng)用戶點(diǎn)擊頁面上的開燈按鈕，頁面通過HTTP協(xié)議向Web服務(wù)器發(fā)出一條G

86、ET請(qǐng)求，Web服務(wù)器查看對(duì)應(yīng)設(shè)備的IP地址信息返還給頁面，用戶端通過該地址找到控制該設(shè)備的Wi-Fi模塊。建立TCP連接發(fā)送用戶要發(fā)送的開燈的指令。Wi-Fi模塊在接收到Web服務(wù)器發(fā)送的指令后，通過串口將指令轉(zhuǎn)交給控制模塊處理，控制模塊解析該指令并找到要打開的燈所在的端口，輸出高電平，將燈打開。燈打開后，返回一個(gè)成功的信號(hào)給Wi-Fi模塊，由Wi-Fi模塊將反饋信息通過HTTP協(xié)議發(fā)送給Web服務(wù)器。Web服務(wù)器更改數(shù)據(jù)庫中燈的狀態(tài)

87、并反饋結(jié)果給頁面，頁面利用Ajax局部更新更改視圖。</p><p>　　3-4 遠(yuǎn)程控制流程圖</p><p>　　4、燈光統(tǒng)一控制服務(wù)：</p><p>　　流程與燈光遠(yuǎn)程控制服務(wù)相同，不過在控制模塊控制關(guān)燈時(shí)，同時(shí)調(diào)用所有燈光設(shè)備的關(guān)閉函數(shù)，開啟時(shí)同理。</p><p><b>　　3.3 軟件設(shè)計(jì)</b><

88、;/p><p>　　3.3.1 用戶界面設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)功能需求，用戶界面可以分成：</p><p><b>　　用戶信息管理模塊</b></p><p><b>　　設(shè)備管理模塊</b></p><p><b>　　設(shè)備操作模塊</b><

89、;/p><p><b>　　三大模塊。</b></p><p>　　根據(jù)實(shí)際使用中的需求，用戶信息管理模塊又可以分為：</p><p>　　注冊(cè)頁面（regist.html）</p><p>　　登陸頁面（login.html）</p><p>　　信息查看與修改頁面（userinfo.html）&l

90、t;/p><p><b>　　三個(gè)頁面。</b></p><p>　　設(shè)備管理模塊又可以分為：</p><p>　　產(chǎn)品介紹頁面（index.html）</p><p>　　設(shè)備購買頁面（shop.html）</p><p>　　使用記錄查看頁面（notes.html）</p><

91、p><b>　　三個(gè)頁面。</b></p><p>　　為了使用方便，項(xiàng)目將設(shè)備操作模塊的所有功能集成到一個(gè)頁面中去，這個(gè)頁面也就是項(xiàng)目的主頁面（main.html）。</p><p>　　3.3.2 服務(wù)器設(shè)計(jì)</p><p>　　為了方便接收用戶發(fā)送的請(qǐng)求和代碼的清晰度，服務(wù)器在設(shè)計(jì)時(shí)提供的服務(wù)也對(duì)應(yīng)分為：</p>&l

92、t;p><b>　　用戶信息管理模塊</b></p><p><b>　　設(shè)備管理模塊</b></p><p><b>　　設(shè)備操作模塊</b></p><p><b>　　三個(gè)模塊</b></p><p>　　其中，用戶信息管理模塊主要負(fù)責(zé)用戶信息

93、的增刪改查與用戶信息真實(shí)性的認(rèn)證。首先要模擬出用戶數(shù)據(jù)類型，提供增刪改查的接口。增改用戶信息時(shí)必須加以認(rèn)證，來保證用戶信息的真實(shí)性與可靠性。</p><p>　　設(shè)備管理模塊主要負(fù)責(zé)虛擬設(shè)備的構(gòu)建與硬件接口的提供。該模塊的難點(diǎn)在于如何提供針對(duì)不同硬件的統(tǒng)一接口。這里，要設(shè)計(jì)格式統(tǒng)一的指令來實(shí)現(xiàn)軟件對(duì)硬件的控制。</p><p>　　設(shè)備操作模塊主要負(fù)責(zé)相應(yīng)用戶在頁面上提交的請(qǐng)求，做出相應(yīng)的

94、分析處理后，找到對(duì)應(yīng)的指令同時(shí)找到要控制的硬件設(shè)備并發(fā)送該指令，等待接收硬件的設(shè)備的反饋并將相應(yīng)結(jié)果提交到用戶界面上。</p><p>　　3.3.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)</p><p>　　由上述信息可知，該項(xiàng)目需要處理的信息主要包括用戶信息和設(shè)備信息兩大模塊，因此做如下分類：</p><p><b>　　用戶信息管理模塊</b></p>

95、<p><b>　　設(shè)備模塊</b></p><p>　　在實(shí)際的應(yīng)用場景中，一個(gè)用戶除了用戶本身的信息之外，由于項(xiàng)目需要人工上門服務(wù)，所以其住宅信息也是至關(guān)重要的。因此，用戶信息模塊包含了以下幾個(gè)數(shù)據(jù)模型：</p><p><b>　　用戶（User）</b></p><p>　　住址：省（Province

96、）市（City）</p><p>　　在模擬家居設(shè)備時(shí)，我們主要考慮的是誰，做什么的問題。在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，家居設(shè)備是安裝在房間中的，不同的房間中可能擁有相同的類型的智能設(shè)備。因此，我們要在房間的基礎(chǔ)上去模擬設(shè)備，才是切實(shí)有效的。另外，要實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一化的控制，指令的設(shè)計(jì)也必須是十分考究的。所以，設(shè)備管理模塊包含以下幾個(gè)數(shù)據(jù)模型：</p><p>　　設(shè)備（Equipment）</p>

97、<p><b>　　房間（Room）</b></p><p><b>　　指令（Order）</b></p><p><b>　　3.4 硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.4.1 設(shè)備智能化設(shè)計(jì)</p><p>　　3-5 Arduino Uno芯片<

98、;/p><p>　　設(shè)備智能化需要依靠單片機(jī)作為控制模塊，該項(xiàng)目使用Arduino Uno芯片作為控制模塊。Uno芯片提供了8個(gè)數(shù)字信號(hào)口和6個(gè)模擬信號(hào)口（PWN）。硬件設(shè)備的智能化就需要將設(shè)備連接到芯片的端口上，編寫代碼控制端口進(jìn)而來控制硬件設(shè)備。為了實(shí)現(xiàn)模塊化，首先為每種智能設(shè)備編寫智能化的代碼并留端口數(shù)據(jù)的入口作為庫。這樣每一種智能服務(wù)作為項(xiàng)目中的一個(gè)組件，需要什么功能時(shí)，只需要在單片機(jī)上引用相應(yīng)的庫，并配置好

99、端口號(hào)信息就可以靈活的安裝該功能。這樣也就實(shí)現(xiàn)了模塊化的開發(fā)。為了實(shí)現(xiàn)代碼的分層，控制模塊所做的事情僅為根據(jù)指令改變硬件設(shè)備的使用狀態(tài)，而交互數(shù)據(jù)的處理全部交由Wi-Fi模塊來實(shí)現(xiàn)。因此，控制模塊所做的事情為：</p><p>　　實(shí)現(xiàn)與交互無關(guān)的自動(dòng)化功能</p><p>　　接收Wi-Fi模塊傳送的指令</p><p>　　配置硬件安裝的端口信息</p&g

100、t;<p>　　根據(jù)指令控制硬件做出相應(yīng)</p><p>　　向Wi-Fi模塊發(fā)送反饋信息</p><p>　　3-6 控制模塊流程</p><p>　　3.4.2 設(shè)備物聯(lián)化設(shè)計(jì)</p><p>　　設(shè)備物聯(lián)化需要依靠Wi-Fi模塊來實(shí)現(xiàn)，該項(xiàng)目使用Esp8266芯片作為Wi-Fi模塊。Wi-Fi模塊的功能開發(fā)與控制模塊完全分

101、離，不涉及硬件實(shí)現(xiàn)邏輯，僅負(fù)責(zé)與服務(wù)器進(jìn)行交互。這樣，無論硬件設(shè)備的實(shí)際使用有多么大的變化，Wi-Fi模塊的是相對(duì)通用的。Wi-Fi模塊要做的事情主要是：</p><p><b>　　接入互聯(lián)網(wǎng)</b></p><p>　　建立TCP服務(wù)器，等待接收指令</p><p>　　接收指令做相應(yīng)處理通過串口轉(zhuǎn)交給控制模塊</p><

102、;p>　　接收控制模塊的反饋信息通過HTTP協(xié)議發(fā)送給Web服務(wù)器</p><p>　　3-7 Wi-Fi模塊流程</p><p><b>　　第四章 開發(fā)方法</b></p><p><b>　　4.1 軟件開發(fā)</b></p><p>　　4.1.1 用戶界面開發(fā)</p>

103、<p>　　該項(xiàng)目用戶界面的開發(fā)使用推特團(tuán)隊(duì)推出的BootStrap框架，它由Twitter的設(shè)計(jì)師Mark Otto和Jacob Thornton合作開發(fā)，是一個(gè)CSS/HTML框架。Bootstrap提供了優(yōu)雅的HTML和CSS規(guī)范，它即是由動(dòng)態(tài)CSS語言Less寫成。Bootstrap一經(jīng)推出后頗受歡迎，一直是GitHub上的熱門開源項(xiàng)目，包括NASA的MSNBC（微軟全國廣播公司）的Breaking News都使用

104、了該項(xiàng)目。該框架兼容大部分的JQuery插件，并提供了豐富的Web組件，根據(jù)這些組件，可以快速的搭建一個(gè)漂亮、功能完善的網(wǎng)站。該框架還提供了流媒體網(wǎng)格布局和響應(yīng)式設(shè)計(jì)，因此，使用該框架開發(fā)出的頁面滿足本項(xiàng)目跨平臺(tái)開發(fā)的需求。</p><p>　　根據(jù)詳細(xì)設(shè)計(jì)，網(wǎng)站共需要以下幾個(gè)頁面</p><p>　　注冊(cè)頁面（regist.html）</p><p>　　登陸頁面

105、（login.html）</p><p>　　3、信息查看與修改頁面（userinfo.html）</p><p>　　產(chǎn)品介紹頁面（index.html）</p><p>　　設(shè)備購買頁面（shop.html）</p><p>　　使用記錄查看頁面（notes.html）</p><p>　　設(shè)備操作頁面（main.

106、html）</p><p>　　其中index.html為網(wǎng)站的首頁面，主要負(fù)責(zé)項(xiàng)目的介紹并提供登陸和注冊(cè)頁面的入口以及聯(lián)系方式等信息。該頁面通過文字和圖片展示介紹項(xiàng)目，主要用于吸引用戶成為項(xiàng)目用戶。</p><p>　　注冊(cè)頁面regist.html用于收集用戶信息創(chuàng)建用戶，頁面主要由一個(gè)旋轉(zhuǎn)木馬<carousel>、巨幕<jumbotron>和一組表單（表單由文

107、本框<input>和下拉菜單<dropdown>構(gòu)成）構(gòu)成。其中，carousel為BootStrap提供的Js插件主要用于產(chǎn)品的圖片介紹，jumbotron為該框架提供的組件用于產(chǎn)品的文字介紹。表單用于接收用戶的注冊(cè)信息，文本輸入使用<input>標(biāo)簽，而由于涉及到上門服務(wù)，因此需要用到省市信息，這些信息牽扯到產(chǎn)品可以安裝的地區(qū)不可以人工輸入，而使用下拉菜單。該菜單從數(shù)據(jù)庫里讀取提供產(chǎn)品服務(wù)的省市供

108、用戶選擇。在頁面加載前，利用JavaScript的ready方法，發(fā)送GET請(qǐng)求讀取數(shù)據(jù)庫的省信息動(dòng)態(tài)的加載到對(duì)應(yīng)的下拉菜單中去（使用append方法），并為加載向添加點(diǎn)擊事件（使用on方法），在用戶選中省份后，發(fā)送GET請(qǐng)求讀取數(shù)據(jù)庫中該省對(duì)應(yīng)的市，并添加到市的下拉菜單中去并動(dòng)態(tài)刷新（使用Ajax）。當(dāng)用戶點(diǎn)擊注冊(cè)按鈕后，發(fā)送PUT請(qǐng)求，注冊(cè)該用戶，若無錯(cuò)誤信息則寫入數(shù)據(jù)庫，并跳轉(zhuǎn)到主頁面（使用location.href方法），否則反

109、饋錯(cuò)誤信息</p><p>　　登陸頁面login.html用戶驗(yàn)證登陸，頁面結(jié)構(gòu)與注冊(cè)頁面保持一致，表單為兩個(gè)兩個(gè)<input>標(biāo)簽分別驗(yàn)證手機(jī)號(hào)與密碼。在用戶點(diǎn)擊登陸按鈕后，發(fā)送GET請(qǐng)求查找該用戶及其密碼與ID，若正確，則將用戶ID存入session并跳轉(zhuǎn)到主頁面否則提示登陸失敗。</p><p><b>　　4-1 登陸界面</b></p&g

110、t;<p>　　用戶信息頁面userinfo.html與上述頁面基本一致，不做贅述。</p><p>　　設(shè)備操作頁面main.html為項(xiàng)目的主頁面，也是核心頁面，該頁面主要由一組圖文導(dǎo)航（由圖標(biāo)<fa>、標(biāo)題<h>、和文字<p>組成）和一組房間模型（由圖片<img>和文字<p>組成）組成，當(dāng)用戶點(diǎn)擊一個(gè)房間模型時(shí)，跳出一個(gè)模態(tài)框<

111、modal>,模態(tài)框中加載該房間中的所有的設(shè)備。圖文導(dǎo)航為設(shè)備購買頁面（shop.html）、設(shè)備使用記錄頁面（notes.html）和房間模型提供鏈接。房間模型為本項(xiàng)目的核心模塊，每個(gè)房間模擬用戶真實(shí)的家居環(huán)境。在頁面加載之前，讀取session中存儲(chǔ)的用戶ID，并根據(jù)此ID發(fā)送GET請(qǐng)求獲得該用戶所有房間的名稱和圖片，在動(dòng)態(tài)加載每個(gè)房間模型的時(shí)候，加載一個(gè)模態(tài)框。同時(shí)發(fā)送GET請(qǐng)求，獲得該房間的所有設(shè)備信息，并根據(jù)不同的設(shè)備加

112、載其信息到模態(tài)框中的一個(gè)表格中。對(duì)于數(shù)字信號(hào)控制的設(shè)備，加載一個(gè)按鈕對(duì)其控制。對(duì)于模擬信號(hào)控制的設(shè)備加載一個(gè)下拉菜單對(duì)其控制。為房間模型添加一個(gè)點(diǎn)擊事件，觸發(fā)該事件時(shí)，彈出對(duì)應(yīng)房間的模態(tài)框。</p><p><b>　　4-2 主頁面</b></p><p>　　設(shè)備購買界面（shop.html）該頁面提供購買設(shè)備的功能，該頁面的設(shè)計(jì)與主頁面基本相同，不過房間模型變?yōu)?/p>