基于springboot的智能家居系统论文

发布时间：2024-12-11 00:31

智能家居系统的基础概念 #生活知识# #科技生活# #智能家居#

系统简介

社会和科技的不断进步带来更便利的生活，计算机技术也越来越平民化。二十一世纪是数据时代，各种信息经过统计分析都可以得到想要的结果，所以也可以更好的为人们工作、生活服务。智能家居是家庭的重要组成部分，家具管理、任务管理等都非常重要。把计算机技术和智能家居管理相结合可以更符合智能家居管理的要求，实现智能家居管理的最大价值。
本基于Springboot的智能家居系统采用Java语言和Vue技术，框架采用Springboot，搭配Mysql数据库，运行在Idea里。本基于Springboot的智能家居系统提供管理员、用户两种角色的服务。总的功能个人中心、基础数据管理、家具管理、任务管理和用户管理。本系统可以帮助用户发布任务，帮助管理员管理家具，本系统采用成熟技术开发可以完成智能家居管理的相关工作。
[关键词] 家具信息管理，任务信息管理，Java语言，用户管理

第1章系统分析

2.1系统开发中使用相关技术介绍
2.1.1Java介绍
Java语言是从C++进行衍生出来的一种新型编程语言，他保留了c++语言中很多核心技术，继承了他的面向对象的优点，而且舍弃了很多缺点，比如在Java语言中去掉了指针，这样可以减少很多错误，还去掉了运算符，这样提高了运行处理效率。还增加了很多优点，添加了垃圾回收功能，提高了代码的使用率，总体来说，Java语言是一个分布式的、高性能的、多线程的开发语言。Java从开发之初就是打算作为一个开放性的语言技术，这就要求需要有很高的兼容性，首先就需要同样的代码程序可以在不同的计算机上运行，还要支持不同的网络，同时还要注重安全性，方便用户使用。Java语言最突出的特点就是面向对象，可以把一个对象当成很多代码状态的物体，然后进行自定义类型进行关联操作，这样进行集合起来的代码就叫对象，面向对象的方法可以使设计根据的简单，方便管理，还可以减少失败。C++最大的一个缺点就是没有垃圾回收机制，通常在编程的过程中，初始化对象时候系统会自动分配一个内存地址，如果不需要这个对象的时候，系统不能进行自动删除和回收，这样造成了很大的内存浪费，导致系统卡顿，会让系统非常的不稳定，严重的话甚至会系统崩溃，而Java语言就是在这个基础上设置了垃圾回收机制，当一个使用过的对象没有引用的时候，系统可以自动删除，回收内存，这样就可以很好的避免了内存泄漏，保障了程序的安全，同时提高了运行效率。
2.1.2Mysql数据库介绍
Mysql数据库是目前比较流行的一种开源数据库，可以支持多种编译器进行在线测试，从而保证了代码的可移植性，而且支持多种操作系统有很好的跨平台性，为编程语言提供所需要的API,可以多线程同时运行，这样有效的减少了内存占用率，提高了使用效率。运行的过程中还能自动优化sql查询算法，这样使数据查询速度达到了显著的提高，而且Mysql数据库还可以作为一个独立的程序在客户端中单独使用，也可以嵌入到其他程序中搭配一起使用。Mysql数据库效率非常的高，可以处理上千万条数据，可以同时支持多种不同的数据引擎，而且是开源的软件，不需要支付任何费用，而且可以进行定制，使用GPL协议进行代码修改，开发属于自己的Mysql系统。综上所述，Mysql数据库是一个非常受欢迎的一个数据库，体积小，速度快，最重要的还是免费，非常适合中小型项目的开发使用。
2.1.3B/s架构介绍
B/s架构是随着网络快速发展而开发出来的一种网络框架，跟传统的cs框架最大的区别就是，直接把代码部署到网络服务器中，这样方便了系统的后期开发和维护，然后用户可以直接通过浏览器进行代码的访问，不需要额外安装任何的软件客户端，简化了用户的使用。B/s结构是指Browser／Server结构，意思就是只需要安装一个服务器就行了，客户端方面主要就是采用浏览器进行访问，主要是对传统的c/s架构的一种改进，采用www浏览器技术和其他Script语言技术，把系统实现需要的代码全部部署到了服务器上面，是一种新型的架构技术，可以直接借助浏览器进行数据访问和数据交互。最大的优点就是，不需要安装客户端，不受环境影响，可以实时实地的进行访问，其次就是维护非常的方便。当然了有优点也有不可避免的缺点，首先是在访问速度方面，比较受网络的影响，不像C/s架构一样，处理速度非常的快，直接在本机就可以完成数据交互，而B/s需要借助网络才能进行服务器访问，必须保证有顺畅的网络，才能有好的使用体验，其次就是安全性，因为所有数据存储在网络服务器中，比较容易受到攻击，从而造成数据泄漏，这是目前B/s架构存在的最大的弊端。所以说B/s架构适合一些电子商务类的网站，适合比较有用户共享交互的，开放性的网站的设计与开发。所以我开发本系统采用B/s架构是非常适合的，可以达到多人同时登录系统，可以实现信息交互，而且方便随时随地的进行数据访问，而且我对B/s架构开发比较熟悉，所以本系统就采用B/s架构来进行开发设计。
2.1.4Vue技术介绍
Vue技术是主导开发的一种用来创建动态页面的技术。Vue技术通过服务器来响应要求，再根据要求生成Html、Xml来进行转换成Web页面。Vue技术也属于一种脚本语言，常用来搭配Java语言使用，可以和静态的页面一起使用，把静态的页面改成动态的页面。Vue技术在使用时可以转换成Servlet代码，然后再编译成二进制的机器码，当然也可以直接编译成二进制的机器码。Vue技术的特点为简单好用，可以快速的把静态页面变成动态的页面，它使用Javabean来把常用的代码来复制，可以减少编程人员的重复工作，同时Vue技术还拥有很多标签，可以支持更多的外在标签和内在的标签，还可以自定义标签，使编程人员在使用时更加的灵活，加快项目开发的速度。Vue技术的功能非常简单，只负责页面数据，负责页面的传输，所以更加的单纯，不容易出错。
2.1.5 Tomcat服务器介绍
Tomcat服务器属于Apache服务器的一部分。Tomcat服务器作为Java语言项目的运行条件非常受欢迎。因为Tomcat服务器非常小，可以内置到运行软件里使用，不需要单独安装，这样可以减少多种环境的安装，从而简化项目的调试。Tomcat服务器由Sun公司创立，可以处理Html页面，在运行中处理Vue和Servlet页面。
2.1.6Web技术介绍
Web程序一般可以分为静态网站和动态两种形式，前几年的时候一般用的都是静态的，就是网站直接通过Html进行编写出来的，直接放到服务器上，然后通过Http协议用户就可以直接访问网站，相对来说形式比较单一。但是随着技术的发展，很多业务都拓展到了线上进行，单纯的静态网站所保存的数据远远不能满足用户的需求，大多都需要根据用户的需求进行单独生成动态的页面进行反馈，然后根据需要的需求在进行脚本代码的加工处理，然后通过浏览器进行解析，最后反馈给客户，这种形式就是动态的网站。Web客户端的主要功能就是对信息进行展示，可以结合各种编程语言使用，比如像Jtml ，Css 脚本语言等各种技术，而其中最重要的就是Html语言，他是组成Web程序必不可少的一部分，而脚本程序可以嵌入到Html文本里，通过这个流程可以使Html静态网页转换成动态页面，可以很好的提高系统的可交互性。而编写脚本程序常用的就是JavaScript技术，他的突出特点就是变量非常的灵活，而且兼容性好，不需要在单独进行编译，非常方便使用，可以直接用来设计动态交互的网页，不光是可以用来对客户端部分的编写，而且也可以直接通过脚本程序进行服务端的编写，可以很好的解决Web服务端的执行问题。所以说Web服务器主要包含的技术有Java ,Asp，Jsp等，都可以直接通过Web服务端进行页面展现。
2.2系统可行性分析
系统的可行性关系着系统开发的成功和市场，没有经过详细可行性分析的系统开发过程会非常艰难。系统可行性从系统的经济方面、操作方面和技术方面进行分析。
2.2.1经济可行性分析
系统开发所需要的经济主要在系统的成本问题、运行问题和维护问题上。本系统在开发中不需要经济的支撑，所需要的开发软件和设备都是在已有条件上。本系统在运行里所需要的环境也都为免费就可以下载的。本系统在后期的维护上也只需要技术支持就可以完成。所以本系统在经济可行性上可以通过。
2.2.2操作可行性分析
本系统在开发中充分调查了所使用用户的操作习惯和风格，所有的操作流程也都为简单的流程，在操作中也设置了提醒。用户在使用本系统时只要按照提示就可以完成，非常简单。所以本系统在操作可行性上可以通过。
2.2.3技术可行性分析
本系统所需要的技术支持为Java语言，Mysql数据库，Vue技术和Springboot框架等。所使用的技术都为开源成熟的技术，也是目前流行的技术之一。使用这些技术开发的系统可以保证系统的前詹性和稳定性、安全性。所以本系统在技术可性性上可以通过。
2.3系统需求分析
目前计算机、网络技术已进入到各行各业。智能家居做为家庭的重要组成部分更应该身体力行，智能家居管理里的所有工作都是围绕家具而展开，每个家具的档案信息都非常多，如果采用传统的管理方式非常容易造成混乱，而且对于家具的信息查询非常不便。对于家具的性能、数据都需要额外的严谨，如果还是采用传统的管理方式对用户、[家具都做不到百分百的监管，用户的操作也实现不了透明。所以非常需要新的管理方式出现。
2.4系统性能分析
系统在设计时也需要注意系统的性能，一般系统的性能方面包括系统的稳定性、安全性、界面设计方面、操作方面、协调等方面。
（1）本系统在界面设计方面尊重所有的使用权限，多方面参考不同使用权限的使用习惯以及风格，综合不同的情况整理出符合大众要求的系统界面。做到自己的最大能力；
（2）在系统的稳定性、安全性方面采用必要的登录验证，不同权限采用不同的账号和密码。为了使系统更为稳定采用成熟的开发环境和技术，在代码编写时尽可能的减少冗余，保证系统的运行效率；
（3）在系统的操作流程方面，尽可能的采用简单的流程来实现用户要求的反馈，当用户提出需求时，可以用最少的步骤进行提问操作；
（4）本系统采用数据库和功能界面分开设计，这样可以保证当系统的功能运行出错时不会影响系统里的数据，也就保证了数据的安全。
2.5系统功能分析
系统的功能分析决定了系统的功能设计，完整详细的系统功能分析可以使系统的开发事半功倍。本系统的功能围绕管理员、用户两种权限设计。根据不同权限的不同需求设计出更符合用户要求的功能。本系统中管理员可以管理所有内容，包括使用权限、家具信息、任务信息、基础数据信息等。本基于Springboot的智能家居系统管理员的用例图如下图2-1所示：
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图2-1管理员用例图
用户用例为任务管理和家具管理、个人资料管理。用户用例图如下图2-2所示：
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图2-2用户用例图
2.6系统操作流程分析
　　信息从如何产生到反馈结果的过程可以称为信息的流程。分析好系统的操作流程才可以使系统正确运行不会出现Bug。本系统的流程为管理员先进行登录，登录后管理用户的账号、密码等信息。用户使用注册时的账号密码进行登录，然后进行个人资料的修改、任务发布、家具管理等操作。当用户操作后，管理员可以在管理员界面立即收到操作后的信息，并且可以进行修改。本基于Springboot的智能家居系统的操作流程如下图2-3所示：
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图2-3基于Springboot的智能家居系统操作流程图

第2章系统设计

3.1系统功能结构设计
系统的功能结构是采用树形图来绘制功能设计。根据分析所得，本系统的功能设计为管理员和用户两部分。管理员为高级角色，可以管理系统里的所有信息，包括用户信息。用户功能为发布任务和管理家具。本基于Springboot的智能家居系统的功能结构设计图如下图3-1所示：
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图3-1基于Springboot的智能家居系统功能结构图

第3章系统详细实现

4.1用户登录功能的详细实现
用户登录界面起到验证身份的作用，本界面采用图片背景进行设计。在用户登录界面里设置了程序的名称和用户、密码、权限的文本框。在文本框下是登录按钮和用户注册按钮。用户在信息输入完成后可以使用这两个按钮进行相对应的操作。用户登录功能的实现界面如下图4-1所示：
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图4-1用户登录实现界面
4.2管理员权限的功能实现
4.2.1个人中心管理功能的详细实现
本功能的作用为修改当前登录用户的登录密码以及信息。本功能可以实现新密码的设置。个人中心管理功能的实现界面如下图4-2所示：
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图4-2个人中心管理功能的界面实现
4.2.2用户信息管理功能的详细实现
管理员负责用户信息的审核和管理。用户的密码可以通过本功能重置。管理员查询用户信息的功能实现如下图4-3所示：
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图4-3管理员查询用户信息的实现界面
4.2.3家具管理功能的详细实现
管理员可以对家具的信息进行管理、审核。包括增加家具和淘汰家具，管理员查询家具信息的实现界面如下图4-4所示：
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图4-4管理员查询家具信息的实现界面
4.2.4任务管理功能的详细实现
管理员可以查询用户发布的任务指令，并对任务进行修改等必要操作。管理员查询任务功能的实现界面如下图4-5所示：
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图4-5管理员查询任务的实现界面
4.2.5基础数据管理功能的详细界面实现
管理员可以实现家具类型、区域类型的管理。管理员添加家具类型的实现界面如下图4-6所示：
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图4-6管理员添加家具类型信息功能的运行界面
4.3用户权限的功能实现
4.3.1家具管理功能的详细实现
用户可以实现家具的查询和家具的新增、修改、删除。家具查询功能实现界面如下图4-7所示：
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图4-7家具查询功能的实现界面
4.3.2任务管理功能的详细实现
用户可以发布任务，填写任务单就可以实现任务的发布。用户发布任务功能的实现界面如下图4-8所示：
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图4-8用户发布任务功能的实现界面

第4章系统测试

5.1系统测试的方法与选择
目前大部分的系统测试方法分为白盒测试和黑盒测试两种，也称为逻辑测试和功能测试。白盒测试针对系统的逻辑部分进行测试，黑盒测试针对系统的功能进行测试。一般对于逻辑部分的测试需要从多角度、多人相互配合才可以测试完整，对于功能部分的测试需要多数据、反复的测试。本次测试的条件为本人一个，所以在选择系统测试时选择黑盒测试为主。
在测试中需要先规划好测试的步骤以及数据，然后把每个部分的测试结果和问题都进行详细记录，最后通过分析得出测试的结果。系统测试不仅是在系统完成后才进行，也可以进行一边开发一边测试，这样可以保证错误在刚发生时就发现，不至于造成严重的后果，也可以使错误更好、更快的发现。在测试中先把系统的功能进行划分，先进行单元测试，当单元测试没有问题后再进行组合测试，组合测试通过后进行系统的确认测试，最后完成测试。
5.2测试环境与测试条件
　因为本系统采用Java语言和Mysql数据库进行设计，所以本人采用在电脑上下载Idea软件和Mysql数据库软件进行测试。采用在本人电脑上和机房电脑上进行测试，可以更加确定系统的问题。
5.3详细功能测试
本系统为帮助智能家居管理的系统，所以本系统的主要功能为家具信息管理、任务信息管理、用户登录功能等。本章主要针对这几个功能进行测试分析。
5.3.1用户登录功能的测试
用户登录功能为所有系统里最基本的功能，对用户登录功能的测试采用黑盒测试的方式。即在用户登录界面里输入不同的数据进行测试是否可以登录成功，首先，输入正确的信息进行测试，然后输入错误的信息进行测试，最后可以不输入信息进行测试。在用户登录功能里输入正确的信息后的测试结果如下图5-1所示：
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图5-1填写正确信息的测试结果
通过以上几种测试方法得出，用户登录功能为正确的。
5.3.2家具信息管理功能的测试
家具信息管理功能由管理员负责，管理员可以添加家具信息和修改、删除家具信息。通过添加不同的数据来测试家具的添加功能是否正确，通过修改家具的不同数据来测试家具的修改功能是否正确，通过删除家具和查询家具来测试家具的删除功能是否正确。其中添加家具信息的测试界面如下图5-2所示：
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