用例建模在智能消防小車(chē)控制系統(tǒng)需求分析中的應(yīng)用研究

蔡莉莎　曾維鵬

摘 要 需求分析在軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中至關(guān)重要，文章以智能消防小車(chē)控制系統(tǒng)為例，利用UML建模語(yǔ)言對(duì)系統(tǒng)建模，通過(guò)對(duì)消防小車(chē)的功能分析使用用例建模技術(shù)對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行需求分析，為后續(xù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 UML；需求分析；用例圖；用例規(guī)約

中圖分類(lèi)號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1671-7597（2014）14-0031-02

UML統(tǒng)一建模語(yǔ)言是一個(gè)支持軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的圖形化語(yǔ)言，因此它的表達(dá)能力強(qiáng)大，能夠更清晰的表示出系統(tǒng)的邏輯模型和實(shí)現(xiàn)模型。UML還是一種面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言，它給出表示模型元素的圖形和方法，能夠簡(jiǎn)單的表達(dá)面向?qū)ο蟮母拍詈湍Ｐ驮?。除此之外，UML建模語(yǔ)言具有在系統(tǒng)建模過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化和規(guī)范化等優(yōu)點(diǎn)，在整個(gè)軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程更為簡(jiǎn)單，開(kāi)發(fā)人員與用戶的交互也變得更加容易。

用例建模用例是統(tǒng)一建模語(yǔ)言（UML）的核心概念之一[1]，為了避免由于傳統(tǒng)方法所造成的設(shè)計(jì)缺陷以及最大限度的提高軟件開(kāi)發(fā)效率和質(zhì)量，本文以用例建模在智能消防小車(chē)系統(tǒng)需求分析中的應(yīng)用為例探討UML在嵌入式軟件中的應(yīng)用研究。

1 智能消防小車(chē)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

自從1518年首輛消防車(chē)問(wèn)世至今，發(fā)展十分迅速，從最初的馬車(chē)?yán)疁缁鸬浆F(xiàn)在的人工操控消防車(chē)自動(dòng)滅火，消防車(chē)的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)很長(zhǎng)的歷史。智能消防車(chē)是未來(lái)消防車(chē)發(fā)展的主要方向，本項(xiàng)目模擬現(xiàn)實(shí)滅火場(chǎng)景，設(shè)計(jì)一臺(tái)智能消防車(chē)的軟件系統(tǒng)，幫助小車(chē)完成各種搶險(xiǎn)任務(wù)。

設(shè)計(jì)智能消防小車(chē)系統(tǒng)使其在人為的設(shè)計(jì)的地圖完成探險(xiǎn)滅火工作，地圖以黑色的線模擬道路，蠟燭模擬火源，將火源隨機(jī)分布在地圖中，模擬火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)。手動(dòng)啟動(dòng)智能消防小車(chē)后，小車(chē)能夠在道路中巡邏。當(dāng)有火情時(shí)，小車(chē)能夠自主尋找火源并迅速作出反應(yīng)，在行駛過(guò)程中能夠繞開(kāi)障礙物駛向火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，到達(dá)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)后實(shí)施滅火動(dòng)作。完成滅火動(dòng)作后繼續(xù)探測(cè)是否還有其他火源，如果有則繼續(xù)駛向下一個(gè)目的地滅火，如果沒(méi)有則返回出發(fā)地點(diǎn)[2]。

2 需求分析

2.1 功能分析

在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行需求分析是，使用Use Case圖對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功能需求分析[3]。本系統(tǒng)基于模塊化進(jìn)行搭建及開(kāi)發(fā)，共分為8個(gè)模塊，分別是：電源模塊、控制器模塊、尋跡傳感器模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)前進(jìn)轉(zhuǎn)向模塊、車(chē)載顯示模塊、火焰?zhèn)鞲衅髂K、避障模塊、滅火風(fēng)扇模塊。電源模塊為驅(qū)動(dòng)模塊和控制模塊供電?？刂破髂K是這個(gè)系統(tǒng)的核心，控制管理系統(tǒng)的運(yùn)行。接收尋跡傳感器模塊、火焰?zhèn)鞲衅髂K的信息，執(zhí)行系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯操作，將操作結(jié)果反饋給電機(jī)驅(qū)動(dòng)前進(jìn)轉(zhuǎn)向模塊、車(chē)載顯示模塊、避障模塊以及滅火風(fēng)扇模塊。尋跡傳感器模塊采用光電對(duì)管進(jìn)行尋跡，將傳感器采集信息反饋給控制器模塊，以便信息處理。電機(jī)驅(qū)動(dòng)前進(jìn)轉(zhuǎn)向模塊根據(jù)接收控制器模塊的信息控制電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式。車(chē)載顯示模塊利用1602LCD顯示屏顯示小車(chē)所行使的路程，險(xiǎn)情坐標(biāo)以及行使的時(shí)間?；鹧?zhèn)鞲衅骼没鹧鎮(zhèn)鞲衅魈綔y(cè)火源，并將火源坐標(biāo)反饋給控制器模塊。避障模塊是檢測(cè)障礙物，如遇到障礙物將信息反饋給控制器模塊處理。滅火風(fēng)扇模塊根據(jù)控制器模塊信息處理執(zhí)行滅火操作。智能消防小車(chē)的用例圖如圖1所示。

2.2 智能消防小車(chē)用例規(guī)約

很多大型工程時(shí)常會(huì)對(duì)每一個(gè)模塊從需求分析開(kāi)始重新進(jìn)行架構(gòu)設(shè)計(jì)循環(huán)。由于本系統(tǒng)的模塊較少因此當(dāng)成一個(gè)架構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹[4]。本文以尋跡模塊為例介紹系統(tǒng)的用例規(guī)約。

2.2.1 尋跡模塊

1）功能。小車(chē)能夠在道路上行駛，當(dāng)出現(xiàn)偏差時(shí)能夠自動(dòng)調(diào)整小車(chē)的運(yùn)行方向。

2）事件流。

①基本事件流。用例開(kāi)始于功能按鍵按下，消防小車(chē)按不同的尋跡方式行駛。首先系統(tǒng)要求用戶指出要執(zhí)行的操作（直走，隨機(jī)尋跡，自定義尋跡）。當(dāng)用戶選擇了功能按鍵，則一條子事件流將被執(zhí)行。如果選擇的是“直走”，直走事件流將被執(zhí)行。如果選擇的是“隨機(jī)尋跡”，隨機(jī)尋跡事件流將被執(zhí)行。如果選擇的是“自定義尋跡”，自定義尋跡事件流將被執(zhí)行。

②備選事件流。小車(chē)必須在道路中行駛，如出現(xiàn)偏離軌道能及時(shí)調(diào)整。

3）特殊需求。根據(jù)按鍵的次數(shù)來(lái)選擇尋跡的方式。

4）前置條件。本用例開(kāi)始前用戶必須啟動(dòng)電源開(kāi)關(guān)。

5）后置條件。如果用例成功，智能小車(chē)能夠準(zhǔn)確的在地圖上行駛并尋找險(xiǎn)情。否則系統(tǒng)狀態(tài)不變。

2.3 智能消防小車(chē)系統(tǒng)補(bǔ)充規(guī)約

1）目標(biāo)。本補(bǔ)充規(guī)約列出了不便于在用例模型的用例中獲取的系統(tǒng)需求。補(bǔ)充規(guī)約和用例模型一起記錄關(guān)于系統(tǒng)的一整套需求。

2）范圍。本補(bǔ)充規(guī)約適用于智能消防小車(chē)系統(tǒng)，這種消防系統(tǒng)跟我們所熟知的消防系統(tǒng)有一定的區(qū)別，該系統(tǒng)只能適用指定小范圍區(qū)域。

3）功能。消防小車(chē)可以代替人類(lèi)進(jìn)行滅火工作，尤其是在復(fù)雜的火場(chǎng)情況。

4）可行性。如果將小車(chē)改裝成耐高溫，耐腐蝕，抗輻射的材料，不但可以在寫(xiě)字樓，商場(chǎng)，森林等普通火場(chǎng)作業(yè)，而且能夠在化工燃料工廠，核電站等高?；饒?chǎng)代替人來(lái)進(jìn)行高效

滅火。

5）可靠性。可在小車(chē)前端加攝像頭，火場(chǎng)外進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作，使得滅火工作更為靈活，效率更高。

6）性能。功耗小，成本低，專(zhuān)用性強(qiáng)，可拓展功能多，可以依據(jù)火場(chǎng)環(huán)境來(lái)改變小車(chē)材料和功能的適應(yīng)性。

7）可支持性。小車(chē)體積小，重量輕，靈活性高，整體結(jié)構(gòu)重心低以提高小車(chē)穩(wěn)定性。

3 結(jié)束語(yǔ)

需求分析是UML建模過(guò)程中最為困難也是最為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，需求分析能否成功建立決定一個(gè)軟件設(shè)計(jì)是否能夠順利展開(kāi)。本文通過(guò)智能消防小車(chē)系統(tǒng)為例介紹需求分析的建立過(guò)程，使得整個(gè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)流程更為明確，使得開(kāi)發(fā)人員的邏輯思維更加清晰。

基金項(xiàng)目

2014海南省高等學(xué)?？茖W(xué)研究項(xiàng)目（HNKY2014-98）；海南軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)院基金資助項(xiàng)目（Hr201301）

參考文獻(xiàn)

[1]許海燕，張曉東.軟件需求分析中的用例建模研究與應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2007（18）：4504-4506.

[2]韓超，鄒金慧.智能消防小車(chē)的設(shè)計(jì)[J].云南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2009，31（S2）：236-240.

[3]張亦.用例建模在需求分析中的應(yīng)用[J].科技資訊，2010（36）：12-15.

[4]薛輝.基于UML的車(chē)載列控顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].北京：北京交通大學(xué)，2009.

[5]陳平，池同柱.用例技術(shù)及其在軟件需求分析中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息，2007（9）：55.

作者簡(jiǎn)介

蔡莉莎（1984-），女，講師，本科，主要從事智能診斷、智能規(guī)劃等方面的教學(xué)與研究工作。

曾維鵬（1982-），男，講師，本科，主要從事智能診斷、智能規(guī)劃等方面的教學(xué)與研究工作。endprint

摘 要 需求分析在軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中至關(guān)重要，文章以智能消防小車(chē)控制系統(tǒng)為例，利用UML建模語(yǔ)言對(duì)系統(tǒng)建模，通過(guò)對(duì)消防小車(chē)的功能分析使用用例建模技術(shù)對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行需求分析，為后續(xù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 UML；需求分析；用例圖；用例規(guī)約

中圖分類(lèi)號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1671-7597（2014）14-0031-02

UML統(tǒng)一建模語(yǔ)言是一個(gè)支持軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的圖形化語(yǔ)言，因此它的表達(dá)能力強(qiáng)大，能夠更清晰的表示出系統(tǒng)的邏輯模型和實(shí)現(xiàn)模型。UML還是一種面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言，它給出表示模型元素的圖形和方法，能夠簡(jiǎn)單的表達(dá)面向?qū)ο蟮母拍詈湍Ｐ驮?。除此之外，UML建模語(yǔ)言具有在系統(tǒng)建模過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化和規(guī)范化等優(yōu)點(diǎn)，在整個(gè)軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程更為簡(jiǎn)單，開(kāi)發(fā)人員與用戶的交互也變得更加容易。

用例建模用例是統(tǒng)一建模語(yǔ)言（UML）的核心概念之一[1]，為了避免由于傳統(tǒng)方法所造成的設(shè)計(jì)缺陷以及最大限度的提高軟件開(kāi)發(fā)效率和質(zhì)量，本文以用例建模在智能消防小車(chē)系統(tǒng)需求分析中的應(yīng)用為例探討UML在嵌入式軟件中的應(yīng)用研究。

1 智能消防小車(chē)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

自從1518年首輛消防車(chē)問(wèn)世至今，發(fā)展十分迅速，從最初的馬車(chē)?yán)疁缁鸬浆F(xiàn)在的人工操控消防車(chē)自動(dòng)滅火，消防車(chē)的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)很長(zhǎng)的歷史。智能消防車(chē)是未來(lái)消防車(chē)發(fā)展的主要方向，本項(xiàng)目模擬現(xiàn)實(shí)滅火場(chǎng)景，設(shè)計(jì)一臺(tái)智能消防車(chē)的軟件系統(tǒng)，幫助小車(chē)完成各種搶險(xiǎn)任務(wù)。

設(shè)計(jì)智能消防小車(chē)系統(tǒng)使其在人為的設(shè)計(jì)的地圖完成探險(xiǎn)滅火工作，地圖以黑色的線模擬道路，蠟燭模擬火源，將火源隨機(jī)分布在地圖中，模擬火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)。手動(dòng)啟動(dòng)智能消防小車(chē)后，小車(chē)能夠在道路中巡邏。當(dāng)有火情時(shí)，小車(chē)能夠自主尋找火源并迅速作出反應(yīng)，在行駛過(guò)程中能夠繞開(kāi)障礙物駛向火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，到達(dá)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)后實(shí)施滅火動(dòng)作。完成滅火動(dòng)作后繼續(xù)探測(cè)是否還有其他火源，如果有則繼續(xù)駛向下一個(gè)目的地滅火，如果沒(méi)有則返回出發(fā)地點(diǎn)[2]。

2 需求分析

2.1 功能分析

在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行需求分析是，使用Use Case圖對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功能需求分析[3]。本系統(tǒng)基于模塊化進(jìn)行搭建及開(kāi)發(fā)，共分為8個(gè)模塊，分別是：電源模塊、控制器模塊、尋跡傳感器模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)前進(jìn)轉(zhuǎn)向模塊、車(chē)載顯示模塊、火焰?zhèn)鞲衅髂K、避障模塊、滅火風(fēng)扇模塊。電源模塊為驅(qū)動(dòng)模塊和控制模塊供電?？刂破髂K是這個(gè)系統(tǒng)的核心，控制管理系統(tǒng)的運(yùn)行。接收尋跡傳感器模塊、火焰?zhèn)鞲衅髂K的信息，執(zhí)行系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯操作，將操作結(jié)果反饋給電機(jī)驅(qū)動(dòng)前進(jìn)轉(zhuǎn)向模塊、車(chē)載顯示模塊、避障模塊以及滅火風(fēng)扇模塊。尋跡傳感器模塊采用光電對(duì)管進(jìn)行尋跡，將傳感器采集信息反饋給控制器模塊，以便信息處理。電機(jī)驅(qū)動(dòng)前進(jìn)轉(zhuǎn)向模塊根據(jù)接收控制器模塊的信息控制電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式。車(chē)載顯示模塊利用1602LCD顯示屏顯示小車(chē)所行使的路程，險(xiǎn)情坐標(biāo)以及行使的時(shí)間?；鹧?zhèn)鞲衅骼没鹧鎮(zhèn)鞲衅魈綔y(cè)火源，并將火源坐標(biāo)反饋給控制器模塊。避障模塊是檢測(cè)障礙物，如遇到障礙物將信息反饋給控制器模塊處理。滅火風(fēng)扇模塊根據(jù)控制器模塊信息處理執(zhí)行滅火操作。智能消防小車(chē)的用例圖如圖1所示。

2.2 智能消防小車(chē)用例規(guī)約

很多大型工程時(shí)常會(huì)對(duì)每一個(gè)模塊從需求分析開(kāi)始重新進(jìn)行架構(gòu)設(shè)計(jì)循環(huán)。由于本系統(tǒng)的模塊較少因此當(dāng)成一個(gè)架構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹[4]。本文以尋跡模塊為例介紹系統(tǒng)的用例規(guī)約。

2.2.1 尋跡模塊

1）功能。小車(chē)能夠在道路上行駛，當(dāng)出現(xiàn)偏差時(shí)能夠自動(dòng)調(diào)整小車(chē)的運(yùn)行方向。

2）事件流。

①基本事件流。用例開(kāi)始于功能按鍵按下，消防小車(chē)按不同的尋跡方式行駛。首先系統(tǒng)要求用戶指出要執(zhí)行的操作（直走，隨機(jī)尋跡，自定義尋跡）。當(dāng)用戶選擇了功能按鍵，則一條子事件流將被執(zhí)行。如果選擇的是“直走”，直走事件流將被執(zhí)行。如果選擇的是“隨機(jī)尋跡”，隨機(jī)尋跡事件流將被執(zhí)行。如果選擇的是“自定義尋跡”，自定義尋跡事件流將被執(zhí)行。

②備選事件流。小車(chē)必須在道路中行駛，如出現(xiàn)偏離軌道能及時(shí)調(diào)整。

3）特殊需求。根據(jù)按鍵的次數(shù)來(lái)選擇尋跡的方式。

4）前置條件。本用例開(kāi)始前用戶必須啟動(dòng)電源開(kāi)關(guān)。

5）后置條件。如果用例成功，智能小車(chē)能夠準(zhǔn)確的在地圖上行駛并尋找險(xiǎn)情。否則系統(tǒng)狀態(tài)不變。

2.3 智能消防小車(chē)系統(tǒng)補(bǔ)充規(guī)約

1）目標(biāo)。本補(bǔ)充規(guī)約列出了不便于在用例模型的用例中獲取的系統(tǒng)需求。補(bǔ)充規(guī)約和用例模型一起記錄關(guān)于系統(tǒng)的一整套需求。

2）范圍。本補(bǔ)充規(guī)約適用于智能消防小車(chē)系統(tǒng)，這種消防系統(tǒng)跟我們所熟知的消防系統(tǒng)有一定的區(qū)別，該系統(tǒng)只能適用指定小范圍區(qū)域。

3）功能。消防小車(chē)可以代替人類(lèi)進(jìn)行滅火工作，尤其是在復(fù)雜的火場(chǎng)情況。

4）可行性。如果將小車(chē)改裝成耐高溫，耐腐蝕，抗輻射的材料，不但可以在寫(xiě)字樓，商場(chǎng)，森林等普通火場(chǎng)作業(yè)，而且能夠在化工燃料工廠，核電站等高?；饒?chǎng)代替人來(lái)進(jìn)行高效

滅火。

5）可靠性?？稍谛≤?chē)前端加攝像頭，火場(chǎng)外進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作，使得滅火工作更為靈活，效率更高。

6）性能。功耗小，成本低，專(zhuān)用性強(qiáng)，可拓展功能多，可以依據(jù)火場(chǎng)環(huán)境來(lái)改變小車(chē)材料和功能的適應(yīng)性。

7）可支持性。小車(chē)體積小，重量輕，靈活性高，整體結(jié)構(gòu)重心低以提高小車(chē)穩(wěn)定性。

3 結(jié)束語(yǔ)

需求分析是UML建模過(guò)程中最為困難也是最為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，需求分析能否成功建立決定一個(gè)軟件設(shè)計(jì)是否能夠順利展開(kāi)。本文通過(guò)智能消防小車(chē)系統(tǒng)為例介紹需求分析的建立過(guò)程，使得整個(gè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)流程更為明確，使得開(kāi)發(fā)人員的邏輯思維更加清晰。

基金項(xiàng)目

2014海南省高等學(xué)校科學(xué)研究項(xiàng)目（HNKY2014-98）；海南軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)院基金資助項(xiàng)目（Hr201301）

參考文獻(xiàn)

[1]許海燕，張曉東.軟件需求分析中的用例建模研究與應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2007（18）：4504-4506.

[2]韓超，鄒金慧.智能消防小車(chē)的設(shè)計(jì)[J].云南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2009，31（S2）：236-240.

[3]張亦.用例建模在需求分析中的應(yīng)用[J].科技資訊，2010（36）：12-15.

[4]薛輝.基于UML的車(chē)載列控顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].北京：北京交通大學(xué)，2009.

[5]陳平，池同柱.用例技術(shù)及其在軟件需求分析中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息，2007（9）：55.

作者簡(jiǎn)介

蔡莉莎（1984-），女，講師，本科，主要從事智能診斷、智能規(guī)劃等方面的教學(xué)與研究工作。

曾維鵬（1982-），男，講師，本科，主要從事智能診斷、智能規(guī)劃等方面的教學(xué)與研究工作。endprint

摘 要 需求分析在軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中至關(guān)重要，文章以智能消防小車(chē)控制系統(tǒng)為例，利用UML建模語(yǔ)言對(duì)系統(tǒng)建模，通過(guò)對(duì)消防小車(chē)的功能分析使用用例建模技術(shù)對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行需求分析，為后續(xù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 UML；需求分析；用例圖；用例規(guī)約

中圖分類(lèi)號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1671-7597（2014）14-0031-02

UML統(tǒng)一建模語(yǔ)言是一個(gè)支持軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的圖形化語(yǔ)言，因此它的表達(dá)能力強(qiáng)大，能夠更清晰的表示出系統(tǒng)的邏輯模型和實(shí)現(xiàn)模型。UML還是一種面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言，它給出表示模型元素的圖形和方法，能夠簡(jiǎn)單的表達(dá)面向?qū)ο蟮母拍詈湍Ｐ驮?。除此之外，UML建模語(yǔ)言具有在系統(tǒng)建模過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化和規(guī)范化等優(yōu)點(diǎn)，在整個(gè)軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程更為簡(jiǎn)單，開(kāi)發(fā)人員與用戶的交互也變得更加容易。

用例建模用例是統(tǒng)一建模語(yǔ)言（UML）的核心概念之一[1]，為了避免由于傳統(tǒng)方法所造成的設(shè)計(jì)缺陷以及最大限度的提高軟件開(kāi)發(fā)效率和質(zhì)量，本文以用例建模在智能消防小車(chē)系統(tǒng)需求分析中的應(yīng)用為例探討UML在嵌入式軟件中的應(yīng)用研究。

1 智能消防小車(chē)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

自從1518年首輛消防車(chē)問(wèn)世至今，發(fā)展十分迅速，從最初的馬車(chē)?yán)疁缁鸬浆F(xiàn)在的人工操控消防車(chē)自動(dòng)滅火，消防車(chē)的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)很長(zhǎng)的歷史。智能消防車(chē)是未來(lái)消防車(chē)發(fā)展的主要方向，本項(xiàng)目模擬現(xiàn)實(shí)滅火場(chǎng)景，設(shè)計(jì)一臺(tái)智能消防車(chē)的軟件系統(tǒng)，幫助小車(chē)完成各種搶險(xiǎn)任務(wù)。

設(shè)計(jì)智能消防小車(chē)系統(tǒng)使其在人為的設(shè)計(jì)的地圖完成探險(xiǎn)滅火工作，地圖以黑色的線模擬道路，蠟燭模擬火源，將火源隨機(jī)分布在地圖中，模擬火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)。手動(dòng)啟動(dòng)智能消防小車(chē)后，小車(chē)能夠在道路中巡邏。當(dāng)有火情時(shí)，小車(chē)能夠自主尋找火源并迅速作出反應(yīng)，在行駛過(guò)程中能夠繞開(kāi)障礙物駛向火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，到達(dá)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)后實(shí)施滅火動(dòng)作。完成滅火動(dòng)作后繼續(xù)探測(cè)是否還有其他火源，如果有則繼續(xù)駛向下一個(gè)目的地滅火，如果沒(méi)有則返回出發(fā)地點(diǎn)[2]。

2 需求分析

2.1 功能分析

在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行需求分析是，使用Use Case圖對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功能需求分析[3]。本系統(tǒng)基于模塊化進(jìn)行搭建及開(kāi)發(fā)，共分為8個(gè)模塊，分別是：電源模塊、控制器模塊、尋跡傳感器模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)前進(jìn)轉(zhuǎn)向模塊、車(chē)載顯示模塊、火焰?zhèn)鞲衅髂K、避障模塊、滅火風(fēng)扇模塊。電源模塊為驅(qū)動(dòng)模塊和控制模塊供電?？刂破髂K是這個(gè)系統(tǒng)的核心，控制管理系統(tǒng)的運(yùn)行。接收尋跡傳感器模塊、火焰?zhèn)鞲衅髂K的信息，執(zhí)行系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯操作，將操作結(jié)果反饋給電機(jī)驅(qū)動(dòng)前進(jìn)轉(zhuǎn)向模塊、車(chē)載顯示模塊、避障模塊以及滅火風(fēng)扇模塊。尋跡傳感器模塊采用光電對(duì)管進(jìn)行尋跡，將傳感器采集信息反饋給控制器模塊，以便信息處理。電機(jī)驅(qū)動(dòng)前進(jìn)轉(zhuǎn)向模塊根據(jù)接收控制器模塊的信息控制電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式。車(chē)載顯示模塊利用1602LCD顯示屏顯示小車(chē)所行使的路程，險(xiǎn)情坐標(biāo)以及行使的時(shí)間?；鹧?zhèn)鞲衅骼没鹧鎮(zhèn)鞲衅魈綔y(cè)火源，并將火源坐標(biāo)反饋給控制器模塊。避障模塊是檢測(cè)障礙物，如遇到障礙物將信息反饋給控制器模塊處理。滅火風(fēng)扇模塊根據(jù)控制器模塊信息處理執(zhí)行滅火操作。智能消防小車(chē)的用例圖如圖1所示。

2.2 智能消防小車(chē)用例規(guī)約

很多大型工程時(shí)常會(huì)對(duì)每一個(gè)模塊從需求分析開(kāi)始重新進(jìn)行架構(gòu)設(shè)計(jì)循環(huán)。由于本系統(tǒng)的模塊較少因此當(dāng)成一個(gè)架構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹[4]。本文以尋跡模塊為例介紹系統(tǒng)的用例規(guī)約。

2.2.1 尋跡模塊

1）功能。小車(chē)能夠在道路上行駛，當(dāng)出現(xiàn)偏差時(shí)能夠自動(dòng)調(diào)整小車(chē)的運(yùn)行方向。

2）事件流。

①基本事件流。用例開(kāi)始于功能按鍵按下，消防小車(chē)按不同的尋跡方式行駛。首先系統(tǒng)要求用戶指出要執(zhí)行的操作（直走，隨機(jī)尋跡，自定義尋跡）。當(dāng)用戶選擇了功能按鍵，則一條子事件流將被執(zhí)行。如果選擇的是“直走”，直走事件流將被執(zhí)行。如果選擇的是“隨機(jī)尋跡”，隨機(jī)尋跡事件流將被執(zhí)行。如果選擇的是“自定義尋跡”，自定義尋跡事件流將被執(zhí)行。

②備選事件流。小車(chē)必須在道路中行駛，如出現(xiàn)偏離軌道能及時(shí)調(diào)整。

3）特殊需求。根據(jù)按鍵的次數(shù)來(lái)選擇尋跡的方式。

4）前置條件。本用例開(kāi)始前用戶必須啟動(dòng)電源開(kāi)關(guān)。

5）后置條件。如果用例成功，智能小車(chē)能夠準(zhǔn)確的在地圖上行駛并尋找險(xiǎn)情。否則系統(tǒng)狀態(tài)不變。

2.3 智能消防小車(chē)系統(tǒng)補(bǔ)充規(guī)約

1）目標(biāo)。本補(bǔ)充規(guī)約列出了不便于在用例模型的用例中獲取的系統(tǒng)需求。補(bǔ)充規(guī)約和用例模型一起記錄關(guān)于系統(tǒng)的一整套需求。

2）范圍。本補(bǔ)充規(guī)約適用于智能消防小車(chē)系統(tǒng)，這種消防系統(tǒng)跟我們所熟知的消防系統(tǒng)有一定的區(qū)別，該系統(tǒng)只能適用指定小范圍區(qū)域。

3）功能。消防小車(chē)可以代替人類(lèi)進(jìn)行滅火工作，尤其是在復(fù)雜的火場(chǎng)情況。

4）可行性。如果將小車(chē)改裝成耐高溫，耐腐蝕，抗輻射的材料，不但可以在寫(xiě)字樓，商場(chǎng)，森林等普通火場(chǎng)作業(yè)，而且能夠在化工燃料工廠，核電站等高?；饒?chǎng)代替人來(lái)進(jìn)行高效

滅火。

5）可靠性?？稍谛≤?chē)前端加攝像頭，火場(chǎng)外進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作，使得滅火工作更為靈活，效率更高。

6）性能。功耗小，成本低，專(zhuān)用性強(qiáng)，可拓展功能多，可以依據(jù)火場(chǎng)環(huán)境來(lái)改變小車(chē)材料和功能的適應(yīng)性。

7）可支持性。小車(chē)體積小，重量輕，靈活性高，整體結(jié)構(gòu)重心低以提高小車(chē)穩(wěn)定性。

3 結(jié)束語(yǔ)

需求分析是UML建模過(guò)程中最為困難也是最為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，需求分析能否成功建立決定一個(gè)軟件設(shè)計(jì)是否能夠順利展開(kāi)。本文通過(guò)智能消防小車(chē)系統(tǒng)為例介紹需求分析的建立過(guò)程，使得整個(gè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)流程更為明確，使得開(kāi)發(fā)人員的邏輯思維更加清晰。

基金項(xiàng)目

2014海南省高等學(xué)?？茖W(xué)研究項(xiàng)目（HNKY2014-98）；海南軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)院基金資助項(xiàng)目（Hr201301）

參考文獻(xiàn)

[1]許海燕，張曉東.軟件需求分析中的用例建模研究與應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2007（18）：4504-4506.

[2]韓超，鄒金慧.智能消防小車(chē)的設(shè)計(jì)[J].云南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2009，31（S2）：236-240.

[3]張亦.用例建模在需求分析中的應(yīng)用[J].科技資訊，2010（36）：12-15.

[4]薛輝.基于UML的車(chē)載列控顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].北京：北京交通大學(xué)，2009.

[5]陳平，池同柱.用例技術(shù)及其在軟件需求分析中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息，2007（9）：55.

作者簡(jiǎn)介

蔡莉莎（1984-），女，講師，本科，主要從事智能診斷、智能規(guī)劃等方面的教學(xué)與研究工作。

曾維鵬（1982-），男，講師，本科，主要從事智能診斷、智能規(guī)劃等方面的教學(xué)與研究工作。endprint