智能家居监控管理系统项目需求分析

目录

一、引言

1、目的

2、背景

二、项目系统概述

1、项目产品概述

2、项目功能架构

3、项目市场需求

三、项目硬件需求

1、核心开发板

2、实时检测模块

3、实时信息交互模块

4、用户安全登录模块

5、开发板可扩展模块

6、硬件之间连接设备

四、项目软件需求

1、开发环境

2、温湿度模块功能

3、烟雾模块功能

4、用户信息交互模块功能

5、指纹识别器模块功能

6、灯控模块功能

7、ZigBee模块功能

8、主控模块

五、相关法律责任

1、版权因素

2、法律因素

3、施工因素

4、产品使用

六、项目合作方案

一、引言

1、目的

项目需求分析书是一个项目定义时期的最后一个阶段，该文档首先从整个项目产品的定位开始，说明产品的主要使用的技术。接着说明了项目产品产生的背景和市场需求，总体概述项目产品的卖点和指出主要消费人群。文档整体是沿着项目硬件需求、项目软件需求、项目相关法律这条线索贯穿整个文档。文档在必要的情况下给给出了相关的图形或者功能图，这些文字和图形都是为了能更加详细准确地描述用户的需求，同时也为用户更容易地理解这些需求的描述创造了条件。

文档的详细需求说明是项目产品的最好展示，这意味这项目的成功与否。这些规格说明书是进行项目产品设计的基础，是开发人员编写测试用例和进行系统测试的主要依据。同时，是销售人员了解预期产品的功能和性能的唯一途径，也是用户确定软件功能需求的主要依据。

2、背景

随着现代社会科技飞速发展和人们生活水平的不断提高，人们工作和生活的步伐日益紧张，对高科技产品和自动化产品的需求也日益增加，同时对信息的实时化需求更加具体，侧面反映出了人们对高质量生活的追求。家居智能监控管理系统是放眼于家庭，对家庭中用户的具体要求进行的具体产品化实现，使人们在日常生活中享受高科技带来的便捷，提高生活质量。具有功能易扩展、设备易维护、具有良好人机交互界面的智能家居系统，实现家庭工作智能化管理，从而提高人们的学习、工作、生活的质量，让人们在紧张的社会步伐中享受过程。

二、项目系统概述

1、项目产品概述

项目产品名称是家居智能监控管理系统，使用性能稳定、长期运行的系统平台，我们是基于嵌入式系统高性能、低功耗、低成本的基础上开发的家居智能监控管理系统，能够实现用户和家内的空气温湿度和室内的安全等情况做到实时信息交互。

用户可以非常方便的使用短信或者web终端登录服务器查询及控制温湿度、烟雾、灯光状况，以及进行相关模块的具体设置，做到满足用户的需要，使管理家庭变得更加的方便，让家庭舒适度到达用户心中想要的标准成为可能。

2、项目功能架构

项目产品的整体架构包括是三个大模块传感器模块、指纹识别模块、主控管理模块。

传感器模块主要涉及两个小模块：温室传感器模块和烟雾传感器模块；指纹识别模块主要涉及一个小模块：用户指纹登录模块；主控管理模块主要涉及三个小模块：GSM短信查询模块、web界面交互模块、系统报警模块。

3、项目市场需求

随着人们对自动化和实时信息需求的日益增加，现在家庭里面最多的也是最关心家庭环境和舒适度的就是家庭主妇，随着现在社会的科技发展以及人们对精神的追求，真正所谓的家庭主妇已经演变了，她们不再只是在家里打扫卫生和照看孩子了，更多的是对于家庭主妇，她们大多时间都是在家庭的外面，也许她们在购物，也许她们在美容，也许她们在上瑜伽班，也许……总之一句话就是她们的大多时间都是在对自己的美貌和家庭做一些必要的外出活动。

但是又让她们最头疼的事情随之而来，那个就是家里不但有很多现金，甚至想出去的时候家里的饭菜还在微波炉里，如果自己不在家出现小偷和发生火灾怎么办呢？相信这是现代社会大多家庭主妇最担心的问题了，亲爱的家庭主妇们从现在起你们不需要担心了，为了解决你的担忧，我们特别设计了家居智能监控管理系统，家居智能监控系统可以让家庭主妇在何时何地都可以与家内的安全系数和舒适度等信息进行实时交互，让她们更好的管理整个家庭，创造更安全和更舒适的家庭环境。

三、项目硬件需求

1、核心开发板

TOP6410 开发板是中芯优电推出的高性能、高集成、高扩展的一体化开发板。TOP6410 由底板和核心板两部分组成。其中核心板命名为 E6Core，E6Core是一款成熟应用于实际产品的核心板。开发板的整体架构如如下图：

在保证高性能、低功耗、低成本的前提下，TOP6410开发板整体的架构完全可以满足项目产品的开发需求，而且还可以在产品后期根据用户的具体需求进行进一步的功能模块的扩展。

2、实时检测模块

在实时监测模块我们现有产品计划中包括温湿度传感器和烟雾传感器：

对于温室传感器我们采用的高精度、低成本的温湿度传感器采用Am2301，该温湿度传感器包括一个电容式感湿元件和一个高精度测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。产品为3引线（VDD、SDA、GND），连接方便。

对于烟雾传感器我们采用的同样是高精度、低成本的烟雾传感器，当传感器所处环境中存在可燃气体时，传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号，从而发布报警信号。同时烟雾传感器还可以检测到当前空气中家用燃气的含量高低来判断家用煤气是否泄漏，进一步提高安全性，确保家庭的安全系统。

3、实时信息交互模块

在实时信息交互模块我们现有产品计划中包括蓝牙适配器Blutooth V2.0 compliant、ZigBee适配器cc2530、GSM（GPRS）无线上网Modem。

对于蓝牙2.0是现在市面上成本低、通用性好的蓝牙之一，在ZigBeeCC2530的配合下形成内网，可以实现个个模块和主控之间的信息交互，来实现整个系统联系。

GSM模块是整个系统和用户进行交互的主要模块，采用的是高性能、低功耗的芯片，能够实现短信的收发和电话的拨出。无线上网modem，在获取报警信号或其他设备状态信息后，用于将指定信息通过短信方式发送给用户。

4、用户安全登录模块

在用户安全登录模块我们现有产品计划中包括用户登录指纹识别器，在这个模块用户可以实现管理员身份和普通用户身份的确认，在使用的时候采用指纹识别器采取指纹进行指纹录入和形成指纹特征库，在指纹特征库上管理员还可以对指纹特征库进行对增加用户指纹和删除用户指纹的功能。

5、开发板可扩展模块

随着最初项目产品的上市，用户的需求可能会更加全面，那么我们的开发板完全可以胜任这样的用户的具体需求，例如开发板上的硬件接口可以扩展4.3” LCD (带 Touch)、 OV9650 30W 摄像头等扩展模块。来实现与用户之间的信息进行实时的交互。

6、硬件之间连接设备

u口转串口数据线 （一个）

串口数据线 （一个）

USB数据线B02（一个）

电源线（一个）

四、项目软件需求

1、开发环境

在整个项目产品开发的过程中我们使用的开发Linux系统是Ubuntu11.04 Linux系统 ，该系统是稳定版本的内核，是比较适合软件开发和测试的系统平台，在系统平台上我们进行对开发板进行内核的剪切、移植使其在开发板上稳定的运行系统平台支持。在ubuntu Linux开发系统的基础上我们建立自己的开发工具arm-linux-gcc交叉编译工具进行代码的编译，以后项目开发后期的项目产品的调试和测试工作，以保证开发产品的稳定运行和设备的长期正常运转。

2、温湿度模块功能

在温湿度的模块平台上我们首先进行初始化温湿度传感器，进设置报警边界值、合理值两个重要的参数，温湿度传感器在实时监测周边的温度和湿度的具体值，并在十分钟为一周期的基础上把测量值通过ZigBee双向通讯模块发送到主控端，主控端在收到测量值后立即进行与用户设置的报警边界值和合理值进行对比，如果超过报警边界值立即触发GSM模块向用户发送报警信息，将紧急情况报给用户，同时给小区的保安拨打电话（或者直接拨打119或者110），请求保安进行相关内容的检查，来达到及时处理危险情况。

在温湿度检测模块，我们还可以在远程控制端例如手机、PC机和主控模块的LED显示屏上进行温湿度历史记录查看，以及删除相关历史记录。

这个模块也是可以扩展，在产品上市之后，我们可以对产品进行升级，扩展在温湿度到达某一临界值的时候进行触发室内的空调对空气进行相关温湿度的操作，来达到用户的要求的温湿度的舒适范围。

3、烟雾模块功能

在烟雾度的模块平台上我们首先进行初始化烟雾传感器，进设置报警边界值、合理值两个重要的参数，烟雾传感器在实时监测周边的烟雾和液体气化的具体值，并在十分钟为一周期的基础上把测量值通过ZigBee双向通讯模块发送到主控端，主控端在收到测量值后立即进行与用户设置的报警边界值和合理值进行对比，如果超过报警边界值立即触发GSM模块向用户发送报警信息，将紧急情况报给用户，同时给小区的保安拨打电话（或者直接拨打119或者110），请求保安进行相关内容的检查，来达到及时处理危险情况。

在烟雾检测模块，我们还可以在远程控制端例如手机、PC机和主控模块的LED显示屏上进行烟雾浓度历史记录查看，以及删除相关历史记录。

这个模块也是可以扩展，在产品上市之后，我们可以对产品进行升级，扩展在检测到周边空气中煤气的含量到达某一临界值的时候进行触发GSM的短信报警和电话报警模块，给小区保安室拨打电话，请求保安解决相关安全隐患。

4、用户信息交互模块功能

在GSM模块上我们首先进行设备的初始化，设置用户通讯录，我们设置用户通讯录的个数是十条，每一条包括用户的姓名和手机号码。GSM可以接受用户短信息命令进行相关信息的查询，管理员也可以进行相关内容的设置。GSM模块在接收到主控模块的报警指令之后立即发送短信息报警给用户，并启用拨打电话功能向小区保安拨打电话，报告相关紧急情况，并请求保安前去查看和消除相关危险情况，在第一时间内消除相关隐患，把用户的损失降低到最小。

在GSM模块用户一样可以对短信历史进行查看和删除相关短信息。 我们还可以把短信息的容量设置为十条，当信息达到十条的时候进行短信息的统一清空。

5、指纹识别器模块功能

在指纹识别模块，我们对该模块进行初始化，用户分为管理员身份和普通用户身份，对于管理员可以对指纹特征库进行所有的操作，而普通用户只用进行查看其他模块的具体信息。在指纹录入的时候会触发后台程序检测是否已经有管理员存在，如果没有则可以进行选择是作为管理员还是普通用户，当检测到管理员数为1，则不弹出身份选择界面，直接录入指纹特征库。而且指纹特征库的数据为每个指纹对应相关用户的年龄和家庭中和管理员的具体身份。

在用户登录的时候，指纹识别器采取登录者的指纹，并和指纹特征库进行对比，查看是不是用户，如果是用户在进一步确定是管理员还是普通用户身份，对其赋予相关权限。

只有管理员身份才能授权指纹的查看和指纹删除。

6、灯控模块功能

用户可以使用短信查询灯开关的状态，等的开关状态由相关引脚的高低电平来标志， 还可以是用过短信控制灯的开关状态，在远程控制终端也可以登录 Web服务器端控制灯开关 和查询灯的开关状态。

7、ZigBee模块功能

在每个模块和主控模块之间的信息交互我们采用的是低成本，高效率，信息高保真的ZigBeeCC2530的内部网络。使用蓝牙传输时，开发板作为控制器将蓝牙与各个设备模块连接起来，各模块采集的信息先反馈到cpu，然后cpu发送给蓝牙，从而发送出去。 使用Zigbee传输时，根据Zigbee传输协议，同样通过控制器将Zigbee与各个模块连接起来，使所需信息在各个模块与主控模块之间进行传输。这两种通讯器都是应用于短距离范围内，低传输数据速率下的各种电子设备之间的无线通信技术。

8、主控模块

接受并存储以及处理模块采集到的信息 使用BOA或者thttpd架设web服务器进行管理 CGI脚本通过浏览器实现用户和程序进行交互  触发后台执行用户设置的相关指令  向每个模块发送操作指令 。

在申请站点后，连接外网，就可以使用远程终端控制家庭的一切情况，进行相关信息的查询和相关操作的指令。

五、相关法律责任

1、版权因素

所有的开发工具都选用正版（或是无版权的），不侵害其他公司利益。所有内部技术资料都由提出方保管，不侵害合作公司的利益。

2、法律因素

项目小组的管理制度相对完善，开发人员都具有良好的个人素质与职业道德，开发过程中可保证无人触犯法律，不做任何连累开发小组的事情。

3、施工因素

产品安装中，完全按照用户的要求施工，签订安全协议。设备不漏装，不多装，不对用户进行任何监视，不泄露用户的任何私人信息。

4、产品使用

在正常使用出现的设备故障由公司免费维护，如果属于用户个人使用不当，造成一切后果由用户承担。

六、项目合作方案

根据学校及培训机构的安排，该项目在天津工业大学软件学院的实验室内完成，预计时长8周。根据组内每个成员的兴趣爱好及建议，决定分模块来完成此项目，ABCD四人分工如下：A负责项目文档编写和无线通讯系统；B负责安防模块的设计与开发，CD负责图形交互界面和数据库的建立管理。