智能家居需求分析軟件需求說明書1引言1.1編寫目的該研究報(bào)告的目的是讓用戶能夠了解單元樓用戶智能家居的實(shí)施的可行性條件、費(fèi)用以及局限性等等，可以使用戶很清楚的了解整個(gè)智能家居系統(tǒng)的功能用途，而且還可以讓用戶根據(jù)自己的需求去修改設(shè)計(jì)智能家居系統(tǒng)，以滿足不同用戶對(duì)智能家居化的不同要求。1.2背景伴隨城市人口的增加和人們生活節(jié)奏的加快，單元樓用戶智能家居系統(tǒng)越來越受到了人們的重視，隨著技術(shù)的日益成熟，智能家居系統(tǒng)必將普及到每一個(gè)用戶家中；本項(xiàng)目的任務(wù)提出者、開發(fā)者：華江鋒；用戶：主要適用于單元樓用戶；該軟件系統(tǒng)使用的是zigbee網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，zigbee網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分為三種：星型、樹型和網(wǎng)絡(luò)型。在單元樓智能家居系統(tǒng)里，我選擇星型結(jié)構(gòu)，此智能家居系統(tǒng)我們選用基于CC2530的Zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。1.3定義智能家居：是利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、綜合布線技術(shù)、依照人體工程學(xué)原理，融合個(gè)性需求，將與家居生活有關(guān)的各個(gè)子系統(tǒng)如安防、燈光控制、窗簾控制、煤氣閥控制、信息家電、場(chǎng)景聯(lián)動(dòng)、地板采暖等有機(jī)地結(jié)合在一起，通過網(wǎng)絡(luò)化綜合智能控制和管理，實(shí)現(xiàn)“以人為本”的全新家居生活體驗(yàn)。Zigbee網(wǎng)絡(luò)：是基于無線傳感品網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)，它用于網(wǎng)點(diǎn)多、體積小、數(shù)據(jù)量小、傳輸可靠、低功耗等場(chǎng)合。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：是指用傳輸媒體互連各種設(shè)備的物理布局，就是用什么方式把網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)等設(shè)備連接起來。拓?fù)鋱D給出網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、工作站的網(wǎng)絡(luò)配置和相互間的連接，它的結(jié)構(gòu)主要有星型結(jié)構(gòu)、環(huán)形結(jié)構(gòu)、總線結(jié)構(gòu)、分布式結(jié)構(gòu)、樹型結(jié)構(gòu)等。1.4參考資料[1]GB/T-8567-2006計(jì)算機(jī)軟件文檔編寫規(guī)范智能家居需求分析全文共7頁(yè)，當(dāng)前為第3頁(yè)。[2]ZigBeeE技術(shù)及應(yīng)用.瞿雷、劉盛德、胡咸斌著.北京航空航天大學(xué)出版社,2008.9智能家居需求分析全文共7頁(yè)，當(dāng)前為第3頁(yè)。2任務(wù)概述2.1目標(biāo)概述隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷革新與應(yīng)用以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、生活質(zhì)量的日益改善和生活節(jié)奏的不斷加快，人們的生活日益信息化、智能化，人們對(duì)于家居的要求已經(jīng)不僅僅是物理意義上的生存空間，更為關(guān)注的是一個(gè)高度安全性、方便、舒適的生活環(huán)境、先進(jìn)的通訊設(shè)備、完備的信息終端、自動(dòng)化的智能化的家用電器、信息資源使用的網(wǎng)絡(luò)化需求等等，根據(jù)用戶的這些要求，在科學(xué)技術(shù)的推動(dòng)下，智能家居系統(tǒng)已經(jīng)越來越得到人們的重視。智能家居是人類住宅的一場(chǎng)新革命，在我國(guó)，高科技和信息技術(shù)正在由智能大廈走向智能住宅小區(qū)，進(jìn)而走進(jìn)家庭?，F(xiàn)代社會(huì)的家庭正在以家庭智能化帶來的多元化信息和安全、舒適、便利的生活環(huán)境，作為一個(gè)理想的目標(biāo)來追求。而智能家居主要是通過網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)的，智能家居網(wǎng)絡(luò)通常分為家庭數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和家庭控制網(wǎng)絡(luò)兩種，它是住宅系統(tǒng)的重要組成部分。本智能家居系統(tǒng)，主要是基于Zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的智能家居系統(tǒng)，它成本低，可擴(kuò)展性強(qiáng)，靈活性強(qiáng)，開放高效，安全可靠而且可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程終端控制，真正滿足了用戶智能家居化的需求。2.2用戶的特點(diǎn)該系統(tǒng)的用戶主要是單元樓智能家居系統(tǒng)的使用者，他們往往工作時(shí)間長(zhǎng)，生活節(jié)奏快，因此所用軟件的操作一定要設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、易于使用、快捷高效，而且對(duì)家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還要盡量做到美觀，由于單元樓內(nèi)部的設(shè)計(jì)規(guī)劃可能不盡相同，所以設(shè)計(jì)時(shí)可選定一個(gè)設(shè)計(jì)方案為模型，不同的戶型可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行功能模塊擴(kuò)充。采用本系統(tǒng)后不僅可以讓使用者擁有智能舒適的居住環(huán)境，更重要的是可以為他們節(jié)省寶貴的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)對(duì)家居的遠(yuǎn)程控制，緩解生活快速的節(jié)奏。而且造價(jià)相對(duì)上班族來說在可承受范圍之內(nèi)，因此具有可行性。2.3假設(shè)和依賴本系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求能實(shí)時(shí)監(jiān)控，所以要求較高的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。3需求規(guī)定3.1整體布局單元樓用戶可選擇的戶型有多種，但無論哪種戶型，其內(nèi)部總體布局基本如下圖所示：智能家居需求分析全文共7頁(yè)，當(dāng)前為第4頁(yè)。智能家居需求分析全文共7頁(yè)，當(dāng)前為第4頁(yè)。3.1.1詳細(xì)布局本智能家居的詳細(xì)布局以及網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，如下圖所示：3米3.5米2.5米3米3.5米2.5米3米4.5米5.5米4.5米2.5米3米4.5米5.5米4.5米2.5米9米3.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)詳細(xì)分析9米智能家居需求分析全文共7頁(yè)，當(dāng)前為第5頁(yè)。上圖智能家居設(shè)計(jì)是一個(gè)90平方米的普通單元樓家庭智能家居設(shè)計(jì)，它主要采用Zigbee的星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的，共有一個(gè)網(wǎng)關(guān)，5個(gè)路由節(jié)點(diǎn)，11個(gè)傳感器，在每個(gè)設(shè)有傳感器的屋子里都裝有路由節(jié)點(diǎn)，這樣可以使傳輸信號(hào)更好，但是造價(jià)高。在臥室、書櫥和客廳都設(shè)有溫度傳感器，采用測(cè)試距離在4—5米的即可，這樣可以一年四季適時(shí)調(diào)控室內(nèi)溫度，滿足用戶需求。在要求采光的臥室、客廳和書櫥陽(yáng)臺(tái)要設(shè)有光照傳感器，采用測(cè)試距離在3—4米的即可。廚房中要有煙霧傳感器，起到監(jiān)控預(yù)警作用。最后在客廳要設(shè)有報(bào)警傳感器，其輻射范圍應(yīng)該能夠涵蓋整個(gè)單元屋。按照上圖所示智能家居系統(tǒng)，價(jià)格估計(jì)在3000-6000元左右，具體價(jià)格根據(jù)所用路由及傳感器好壞而定以及用戶實(shí)際應(yīng)用為準(zhǔn)。智能家居需求分析全文共7頁(yè)，當(dāng)前為第5頁(yè)。3.3技術(shù)方案設(shè)計(jì)3.3.1常用遠(yuǎn)程無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 智能家居系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制需要遠(yuǎn)程無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持，經(jīng)常用到的遠(yuǎn)程無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是GPRS。GPRS網(wǎng)絡(luò)向用戶提供了一種低成本、高效的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，特別適用于家庭控制這種間斷的頻繁的、突發(fā)性的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶發(fā)的大數(shù)據(jù)量傳輸，就本系統(tǒng)面言，GPRS通信方式從成本、可靠性、性能等方面都可以滿足應(yīng)用的要求，而且GPRS通信方式可以和Internet進(jìn)行無縫連接，用戶在智能手機(jī)等移動(dòng)終端上進(jìn)行簡(jiǎn)單的配置即可接入到Internet與家庭網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信，這將大大方便對(duì)智能家居系統(tǒng)的遠(yuǎn)程管理。本系統(tǒng)選用的是GPRS無線傳輸技術(shù)，其具有實(shí)時(shí)在線、高速傳輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)，符合本系統(tǒng)傳輸模塊的功能要求。3.3.2Zigbee網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及節(jié)點(diǎn)Zigbee技術(shù)可以支持三種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，它們分別是星型，樹型，網(wǎng)狀型，三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在應(yīng)用中各有優(yōu)缺點(diǎn)，用戶可根據(jù)自己的需要來選擇相應(yīng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，本智能家居系統(tǒng)中采用星型結(jié)構(gòu)。Zigbee標(biāo)準(zhǔn)了Zigbee網(wǎng)絡(luò)中的三種設(shè)備：協(xié)調(diào)器、路由器和終端設(shè)備。根據(jù)Zigbee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，選擇各設(shè)備的位置等。3.4精度要求根據(jù)HomeAutomationPublicapplicationProfile規(guī)定：節(jié)點(diǎn)自發(fā)數(shù)據(jù)或輪詢的頻繁度不能超過7.5s，緊急情況除外。所以節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的頻率不能低于7.5s，我們可以在實(shí)際情況有變化發(fā)生后，通過傳感器將數(shù)據(jù)通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)傳輸給用戶?？梢酝ㄟ^中斷，執(zhí)行中斷服務(wù)例程來處理緊急情況。溫度采集3秒一次精確到0.1攝氏度，溫度控制精確到2-3攝氏度。智能家居需求分析全文共7頁(yè)，當(dāng)前為第6頁(yè)。當(dāng)出現(xiàn)緊急事故時(shí)要求報(bào)警系統(tǒng)能夠迅速放松短信到用戶終端，并且自動(dòng)報(bào)警。智能家居需求分析全文共7頁(yè)，當(dāng)前為第6頁(yè)。3.5故障處理要求當(dāng)系統(tǒng)中某個(gè)終端節(jié)點(diǎn)掉電后，要及時(shí)供電，否則可能采集不到數(shù)據(jù)或不能將采集到數(shù)據(jù)傳輸?shù)铰酚晒?jié)點(diǎn)，即不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。當(dāng)路由節(jié)點(diǎn)不能接收終端節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)或不能將終端節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸給協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)時(shí)會(huì)導(dǎo)致通信不正常。此時(shí)維修人員應(yīng)向該路由節(jié)點(diǎn)重新燒寫程序，使該路由節(jié)點(diǎn)加入原來的網(wǎng)絡(luò)中，且通信正常。要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，必須保證終端在使用時(shí)供電和功能正常。3.6安全性要求本系統(tǒng)的連接是通過特殊的協(xié)議進(jìn)行通信的，協(xié)議不公開，連接需要密碼。4運(yùn)行環(huán)境規(guī)定4.1接口節(jié)點(diǎn)主板微控制器適用的是CC2530，Zigbee新一代SOC芯片CC2530是真正的片上系統(tǒng)解決方案，支持IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，CC2530是理想Zigbee專業(yè)應(yīng)用，支持新RemoTi的ZigbeeRF4CE，這是專業(yè)界首款符合ZigbeeRF4CE兼容的協(xié)議棧，和更大內(nèi)存大小將允許芯片無線下載，支持系統(tǒng)編程，此外CC2530結(jié)合了一個(gè)完全集成的，高情能的RF收發(fā)器與一個(gè)8051微處理器，。4.2控制智能家居控制系統(tǒng)所用到的控制主要由紅外控制、GPRS控制等4.3局限性此系統(tǒng)的局限性主要