图书馆环境监测系统需求分析报告
需求说明书V1.0
编写组织或人 ：余芮涟
2022年9月9日
目录
1 需求概述
1.1 项目背景
1.2 系统目标
2****系统****功能需求
（系统功能整体说明，绘制系统功能模块图）
2.1 功能/模块
2.2 功能/模块
3 系统非****功能需求
（有的非功能需求是伴随在功能需求内容的，这种情况，可以将相应的非功能需求写到对应的功能需求内，也可以单独列出来说明）
4****软硬件****和其他外部接口****需求
4.1 硬件需求
4.2 软件环境
4.3 外部接口
- 需求概述
1.1 项目背景
图书馆是保管各类书籍、资料的重地，涉及的内容、信息量和数量是非常广泛的。而书籍、资料的防虫防霉、防丢失都与图书馆内的温湿度、安防监控等息息相关，一旦图书馆内的出现漏水、环境温湿度失控等情况时，会严重影响书籍、资料地保护。例如，高温高湿的条件下会使纸张水解、老化速度加快，会使危害书籍制成材料的霉菌、细菌繁殖。
1.2 系统目标
利用物联网、人工智能、信息化控制与处理等技术，通过竣达智能动力环境监控主机集成环境温湿度传感器、普通空调遥控、漏水检测器、红外、烟感、门禁、市电等状况的监测、数据显示与出现异常时进行报警的智能化的高校图书馆环境综合监控系统，满足高校图书馆环境监测与安全管理防范的需求。
- 系统功能需求
2.1 温湿度监测功能
2.1.1 采用温湿度传感器，实现温湿度自动检测，实时显示和更新温湿度PH值
2.1.2 采用光照传感器，当亮度达到预警时，发出警报
2.1.3 烟雾传感器，当烟雾干扰电离子运行时，发出警报
2.1.4 告警功能：监测到温湿度超上限、出现漏水、烟雾等异常情况时，第一时间通过本地声光、邮件、短信、语音等告警方式通知管理员。
2.1.5 环境监控子系统功能模块图
- 非功能需求
3.1传感器的选型依据
3.1.1性能指标：
量程：表明传感器的测量范围，所能测量到的最小输入量与最大输入量之间的范围。
精度：指实际测量观测结果与真值之间的接近程度。
灵敏度：指单位输入量的变化所引起传感器输出量的变化，对于同一个输入变化量，输出量变化越大，灵敏度就越高。
分辨率：通常情况下，图像的分辨率越高，所包含的像素就越多，图像就越清晰。
线性度：线性度是描述传感器静态特性的一个重要指标，以被测输入量处于稳定状态为前提。
重复性：评价分析结果的精密度。
3.1.2 硬件接口和信号输入形式
不同床啊其信号输出形式不尽相同（分为模拟信号接口和数字信号接口），将决定后续处理电路及后续设备的选择。
数字信号接口形式：最常用串口接口DB9
数字信号输出形式：RS-232 RS-485 UART
3.1.3 成本分析
主要从2个方面进行选择：（1）传感器的购买成本
（2）安装与维护成本
3.1.4 工作环境
主要受以下几个方面影响：（1）环境温度
（3）粉尘浓度和湿度
（4）腐蚀性
（5）电磁场
（6）防爆
3.2 典型无线传输技术
3.2.1主要分为无线和有线传输
常用的短距离无线通信技术：（1）蓝牙：采用2.4GHz ISM频段，主要应用于无线办公环境、汽车工业、医疗设备以及学校教育等领域，具有很强的移植性，应用范围广，但是成本昂贵，安全不高。
（2）ZigBee：使用2.4GHz频段，采用调频技术，主要应用于PC外设、消费类电子设备、医护、玩具等非常广阔的领域。成本低，功耗小，保密性高，不需要频段申请，但传输速率底，有效范围小。
（3）WI-FI：工作频率2.4GHz，主要应用于家庭无线网络以及不便安装电缆的建筑物或场所。可大幅减少企业成本，传输速率高，但是设计复杂，设置繁琐。
常用的长距离无线传输技术：2G、3G、4G、5G、NB-IOT、LoRa、SigFox
3.2.2 无线传输技术选型依据
通信距离和传输速度：根据环境实际情况和距离选择合适的传输速度。
组网方式：主要有点到点连接，中继连接，点到多点连接等方式
信号干扰: 考虑周围环境干扰
功耗：单位时间内所做的功的多少，即功率是描述做功快慢的物理量。
成本：安装与维护成本
硬件成本
3.3 应用软件架构及运行平台
3.3.1 C/S（客户端/服务端）：
通过将处理任务合理分配到Client端和server端，降低系统的通讯开销，充分利用两端硬件环境的优势。需要安装专用的客户端软件。
B/S（浏览器/服务端）
用户界面完全通过浏览器呈现，主要功能实现再服务器完成，只有极少的功能实现再浏览器完成。
4****.****软硬件****和其他外部接口****需求
4.1硬件需求
4.1.1 XW-210 温湿度传感器(插针式)
XW-210温湿度传感器采用最新精密技术的半导体敏感器件设计方案，用于测量室内环境的温度、湿度的一体化智能监控模块。具有显示直观、精度高、成本低、外形美观安装方便等特点。以RS485 方式传输可与各种监控系统相整合，实现远程控制。
4.1.2 TBQ-6型光照度传感器
image.png
技术参数
1 供电电压24V DC
2测量范围0~200000 Lux
3输出范围4~20mA/O ~ 500mV
4最大允许误差±5%
5重复测试±5%
6温度特性±0.5%°C
7感光体带滤光片的硅兰光伏探测器
8波长测量范围380nm~730nm
9操作环境温度-30°C~60°C
10操作环境湿度0~90%RH
11储存环境温度-30C~60°℃
12储存环境湿度0~90%RH
4.1.3 MQ-2型烟雾传感器
image.png
技术参数
MQ-2适用气体:可燃气体、烟雾
MQ-2探测范围: 300 to 10000ppm
MQ-2特征气体:1000ppm异丁烷
灵敏度R in air/R in typical gas≥5
敏感体电阻1K****Ω**** to 20K****Ω**** in 50ppm甲苯
响应时间≤10s
恢复时间≤30s
加热电阻31****Ω****2±3****Ω
加热电流≤180mA
加热电压5.0V±0.2V
加热功率≤900m****W
测量电压≤24V
MQ-2工作条件:环境温度:-20℃~+55℃
湿度:≤95%RH
环境含氧量:21%
MQ-2贮存条件
温度: -20°℃~+70℃
湿度:≤70%RH
4.2 软件环境
运行平台：.NET框架
开发语言：C#
开发工具：Visual Studio
4.3 外部接口
选择串行接口RS485：（1）RS485的传输距离可以达到几十米到上千米。
（2）RS-485 接口在总线上允许连接多达128个收发器。
（3）成本在200-400元不等
选择ZigBee无线通信技术：（1）成本低、功耗低
（2）一般由一个协调节点，多个路由器节点和多个终端节点组成。
（3）ZigBee技术采用了碰撞避免机制，同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避免了发送数据时的竞争和冲突
4.4 网络拓扑图