用例建模在智能消防小车控制系统需求分析中的应用研究

蔡莉莎　曾维鹏

摘 要 需求分析在软件开发过程中至关重要，文章以智能消防小车控制系统为例，利用UML建模语言对系统建模，通过对消防小车的功能分析使用用例建模技术对该系统进行需求分析，为后续系统的设计开发打下坚实的基础。

关键词 UML；需求分析；用例图；用例规约

中图分类号：G712 文献标识码：B 文章编号：1671-7597（2014）14-0031-02

UML统一建模语言是一个支持软件系统开发的图形化语言，因此它的表达能力强大，能够更清晰的表示出系统的逻辑模型和实现模型。UML还是一种面向对象的语言，它给出表示模型元素的图形和方法，能够简单的表达面向对象的概念和模型元素。除此之外，UML建模语言具有在系统建模过程标准化、统一化和规范化等优点，在整个软件开发过程更为简单，开发人员与用户的交互也变得更加容易。

用例建模用例是统一建模语言（UML）的核心概念之一[1]，为了避免由于传统方法所造成的设计缺陷以及最大限度的提高软件开发效率和质量，本文以用例建模在智能消防小车系统需求分析中的应用为例探讨UML在嵌入式软件中的应用研究。

1 智能消防小车系统简介

自从1518年首辆消防车问世至今，发展十分迅速，从最初的马车拉水灭火到现在的人工操控消防车自动灭火，消防车的发展经历了一个很长的历史。智能消防车是未来消防车发展的主要方向，本项目模拟现实灭火场景，设计一台智能消防车的软件系统，帮助小车完成各种抢险任务。

设计智能消防小车系统使其在人为的设计的地图完成探险灭火工作，地图以黑色的线模拟道路，蜡烛模拟火源，将火源随机分布在地图中，模拟火灾现场。手动启动智能消防小车后，小车能够在道路中巡逻。当有火情时，小车能够自主寻找火源并迅速作出反应，在行驶过程中能够绕开障碍物驶向火灾现场，到达火灾现场后实施灭火动作。完成灭火动作后继续探测是否还有其他火源，如果有则继续驶向下一个目的地灭火，如果没有则返回出发地点[2]。

2 需求分析

2.1 功能分析

在对系统进行需求分析是，使用Use Case图对系统进行功能需求分析[3]。本系统基于模块化进行搭建及开发，共分为8个模块，分别是：电源模块、控制器模块、寻迹传感器模块、电机驱动前进转向模块、车载显示模块、火焰传感器模块、避障模块、灭火风扇模块。电源模块为驱动模块和控制模块供电。控制器模块是这个系统的核心，控制管理系统的运行。接收寻迹传感器模块、火焰传感器模块的信息，执行系统的业务逻辑操作，将操作结果反馈给电机驱动前进转向模块、车载显示模块、避障模块以及灭火风扇模块。寻迹传感器模块采用光电对管进行寻迹，将传感器采集信息反馈给控制器模块，以便信息处理。电机驱动前进转向模块根据接收控制器模块的信息控制电机的驱动方式。车载显示模块利用1602LCD显示屏显示小车所行使的路程，险情坐标以及行使的时间。火焰传感器利用火焰传感器探测火源，并将火源坐标反馈给控制器模块。避障模块是检测障碍物，如遇到障碍物将信息反馈给控制器模块处理。灭火风扇模块根据控制器模块信息处理执行灭火操作。智能消防小车的用例图如图1所示。

2.2 智能消防小车用例规约

很多大型工程时常会对每一个模块从需求分析开始重新进行架构设计循环。由于本系统的模块较少因此当成一个架构设计进行介绍[4]。本文以寻迹模块为例介绍系统的用例规约。

2.2.1 寻迹模块

1）功能。小车能够在道路上行驶，当出现偏差时能够自动调整小车的运行方向。

2）事件流。

①基本事件流。用例开始于功能按键按下，消防小车按不同的寻迹方式行驶。首先系统要求用户指出要执行的操作（直走，随机寻迹，自定义寻迹）。当用户选择了功能按键，则一条子事件流将被执行。如果选择的是“直走”，直走事件流将被执行。如果选择的是“随机寻迹”，随机寻迹事件流将被执行。如果选择的是“自定义寻迹”，自定义寻迹事件流将被执行。

②备选事件流。小车必须在道路中行驶，如出现偏离轨道能及时调整。

3）特殊需求。根据按键的次数来选择寻迹的方式。

4）前置条件。本用例开始前用户必须启动电源开关。

5）后置条件。如果用例成功，智能小车能够准确的在地图上行驶并寻找险情。否则系统状态不变。

2.3 智能消防小车系统补充规约

1）目标。本补充规约列出了不便于在用例模型的用例中获取的系统需求。补充规约和用例模型一起记录关于系统的一整套需求。

2）范围。本补充规约适用于智能消防小车系统，这种消防系统跟我们所熟知的消防系统有一定的区别，该系统只能适用指定小范围区域。

3）功能。消防小车可以代替人类进行灭火工作，尤其是在复杂的火场情况。

4）可行性。如果将小车改装成耐高温，耐腐蚀，抗辐射的材料，不但可以在写字楼，商场，森林等普通火场作业，而且能够在化工燃料工厂，核电站等高危火场代替人来进行高效

灭火。

5）可靠性。可在小车前端加摄像头，火场外进行远程遥控操作，使得灭火工作更为灵活，效率更高。

6）性能。功耗小，成本低，专用性强，可拓展功能多，可以依据火场环境来改变小车材料和功能的适应性。

7）可支持性。小车体积小，重量轻，灵活性高，整体结构重心低以提高小车稳定性。

3 结束语

需求分析是UML建模过程中最为困难也是最为重要的一个环节，需求分析能否成功建立决定一个软件设计是否能够顺利展开。本文通过智能消防小车系统为例介绍需求分析的建立过程，使得整个系统开发流程更为明确，使得开发人员的逻辑思维更加清晰。

基金项目

2014海南省高等学校科学研究项目（HNKY2014-98）；海南软件职业技术学院学院基金资助项目（Hr201301）

参考文献

[1]许海燕，张晓东.软件需求分析中的用例建模研究与应用[J].计算机工程与设计，2007（18）：4504-4506.

[2]韩超，邹金慧.智能消防小车的设计[J].云南大学学报（自然科学版），2009，31（S2）：236-240.

[3]张亦.用例建模在需求分析中的应用[J].科技资讯，2010（36）：12-15.

[4]薛辉.基于UML的车载列控显示系统的设计与实现[D].北京：北京交通大学，2009.

[5]陈平，池同柱.用例技术及其在软件需求分析中的应用[J].黑龙江科技信息，2007（9）：55.

作者简介

蔡莉莎（1984-），女，讲师，本科，主要从事智能诊断、智能规划等方面的教学与研究工作。

曾维鹏（1982-），男，讲师，本科，主要从事智能诊断、智能规划等方面的教学与研究工作。endprint

摘 要 需求分析在软件开发过程中至关重要，文章以智能消防小车控制系统为例，利用UML建模语言对系统建模，通过对消防小车的功能分析使用用例建模技术对该系统进行需求分析，为后续系统的设计开发打下坚实的基础。

关键词 UML；需求分析；用例图；用例规约

中图分类号：G712 文献标识码：B 文章编号：1671-7597（2014）14-0031-02

UML统一建模语言是一个支持软件系统开发的图形化语言，因此它的表达能力强大，能够更清晰的表示出系统的逻辑模型和实现模型。UML还是一种面向对象的语言，它给出表示模型元素的图形和方法，能够简单的表达面向对象的概念和模型元素。除此之外，UML建模语言具有在系统建模过程标准化、统一化和规范化等优点，在整个软件开发过程更为简单，开发人员与用户的交互也变得更加容易。

用例建模用例是统一建模语言（UML）的核心概念之一[1]，为了避免由于传统方法所造成的设计缺陷以及最大限度的提高软件开发效率和质量，本文以用例建模在智能消防小车系统需求分析中的应用为例探讨UML在嵌入式软件中的应用研究。

1 智能消防小车系统简介

自从1518年首辆消防车问世至今，发展十分迅速，从最初的马车拉水灭火到现在的人工操控消防车自动灭火，消防车的发展经历了一个很长的历史。智能消防车是未来消防车发展的主要方向，本项目模拟现实灭火场景，设计一台智能消防车的软件系统，帮助小车完成各种抢险任务。

设计智能消防小车系统使其在人为的设计的地图完成探险灭火工作，地图以黑色的线模拟道路，蜡烛模拟火源，将火源随机分布在地图中，模拟火灾现场。手动启动智能消防小车后，小车能够在道路中巡逻。当有火情时，小车能够自主寻找火源并迅速作出反应，在行驶过程中能够绕开障碍物驶向火灾现场，到达火灾现场后实施灭火动作。完成灭火动作后继续探测是否还有其他火源，如果有则继续驶向下一个目的地灭火，如果没有则返回出发地点[2]。

2 需求分析

2.1 功能分析

在对系统进行需求分析是，使用Use Case图对系统进行功能需求分析[3]。本系统基于模块化进行搭建及开发，共分为8个模块，分别是：电源模块、控制器模块、寻迹传感器模块、电机驱动前进转向模块、车载显示模块、火焰传感器模块、避障模块、灭火风扇模块。电源模块为驱动模块和控制模块供电。控制器模块是这个系统的核心，控制管理系统的运行。接收寻迹传感器模块、火焰传感器模块的信息，执行系统的业务逻辑操作，将操作结果反馈给电机驱动前进转向模块、车载显示模块、避障模块以及灭火风扇模块。寻迹传感器模块采用光电对管进行寻迹，将传感器采集信息反馈给控制器模块，以便信息处理。电机驱动前进转向模块根据接收控制器模块的信息控制电机的驱动方式。车载显示模块利用1602LCD显示屏显示小车所行使的路程，险情坐标以及行使的时间。火焰传感器利用火焰传感器探测火源，并将火源坐标反馈给控制器模块。避障模块是检测障碍物，如遇到障碍物将信息反馈给控制器模块处理。灭火风扇模块根据控制器模块信息处理执行灭火操作。智能消防小车的用例图如图1所示。

2.2 智能消防小车用例规约

很多大型工程时常会对每一个模块从需求分析开始重新进行架构设计循环。由于本系统的模块较少因此当成一个架构设计进行介绍[4]。本文以寻迹模块为例介绍系统的用例规约。

2.2.1 寻迹模块

1）功能。小车能够在道路上行驶，当出现偏差时能够自动调整小车的运行方向。

2）事件流。

①基本事件流。用例开始于功能按键按下，消防小车按不同的寻迹方式行驶。首先系统要求用户指出要执行的操作（直走，随机寻迹，自定义寻迹）。当用户选择了功能按键，则一条子事件流将被执行。如果选择的是“直走”，直走事件流将被执行。如果选择的是“随机寻迹”，随机寻迹事件流将被执行。如果选择的是“自定义寻迹”，自定义寻迹事件流将被执行。

②备选事件流。小车必须在道路中行驶，如出现偏离轨道能及时调整。

3）特殊需求。根据按键的次数来选择寻迹的方式。

4）前置条件。本用例开始前用户必须启动电源开关。

5）后置条件。如果用例成功，智能小车能够准确的在地图上行驶并寻找险情。否则系统状态不变。

2.3 智能消防小车系统补充规约

1）目标。本补充规约列出了不便于在用例模型的用例中获取的系统需求。补充规约和用例模型一起记录关于系统的一整套需求。

2）范围。本补充规约适用于智能消防小车系统，这种消防系统跟我们所熟知的消防系统有一定的区别，该系统只能适用指定小范围区域。

3）功能。消防小车可以代替人类进行灭火工作，尤其是在复杂的火场情况。

4）可行性。如果将小车改装成耐高温，耐腐蚀，抗辐射的材料，不但可以在写字楼，商场，森林等普通火场作业，而且能够在化工燃料工厂，核电站等高危火场代替人来进行高效

灭火。

5）可靠性。可在小车前端加摄像头，火场外进行远程遥控操作，使得灭火工作更为灵活，效率更高。

6）性能。功耗小，成本低，专用性强，可拓展功能多，可以依据火场环境来改变小车材料和功能的适应性。

7）可支持性。小车体积小，重量轻，灵活性高，整体结构重心低以提高小车稳定性。

3 结束语

需求分析是UML建模过程中最为困难也是最为重要的一个环节，需求分析能否成功建立决定一个软件设计是否能够顺利展开。本文通过智能消防小车系统为例介绍需求分析的建立过程，使得整个系统开发流程更为明确，使得开发人员的逻辑思维更加清晰。

基金项目

2014海南省高等学校科学研究项目（HNKY2014-98）；海南软件职业技术学院学院基金资助项目（Hr201301）

参考文献

[1]许海燕，张晓东.软件需求分析中的用例建模研究与应用[J].计算机工程与设计，2007（18）：4504-4506.

[2]韩超，邹金慧.智能消防小车的设计[J].云南大学学报（自然科学版），2009，31（S2）：236-240.

[3]张亦.用例建模在需求分析中的应用[J].科技资讯，2010（36）：12-15.

[4]薛辉.基于UML的车载列控显示系统的设计与实现[D].北京：北京交通大学，2009.

[5]陈平，池同柱.用例技术及其在软件需求分析中的应用[J].黑龙江科技信息，2007（9）：55.

作者简介

蔡莉莎（1984-），女，讲师，本科，主要从事智能诊断、智能规划等方面的教学与研究工作。

曾维鹏（1982-），男，讲师，本科，主要从事智能诊断、智能规划等方面的教学与研究工作。endprint

摘 要 需求分析在软件开发过程中至关重要，文章以智能消防小车控制系统为例，利用UML建模语言对系统建模，通过对消防小车的功能分析使用用例建模技术对该系统进行需求分析，为后续系统的设计开发打下坚实的基础。

关键词 UML；需求分析；用例图；用例规约

中图分类号：G712 文献标识码：B 文章编号：1671-7597（2014）14-0031-02

UML统一建模语言是一个支持软件系统开发的图形化语言，因此它的表达能力强大，能够更清晰的表示出系统的逻辑模型和实现模型。UML还是一种面向对象的语言，它给出表示模型元素的图形和方法，能够简单的表达面向对象的概念和模型元素。除此之外，UML建模语言具有在系统建模过程标准化、统一化和规范化等优点，在整个软件开发过程更为简单，开发人员与用户的交互也变得更加容易。

用例建模用例是统一建模语言（UML）的核心概念之一[1]，为了避免由于传统方法所造成的设计缺陷以及最大限度的提高软件开发效率和质量，本文以用例建模在智能消防小车系统需求分析中的应用为例探讨UML在嵌入式软件中的应用研究。

1 智能消防小车系统简介

自从1518年首辆消防车问世至今，发展十分迅速，从最初的马车拉水灭火到现在的人工操控消防车自动灭火，消防车的发展经历了一个很长的历史。智能消防车是未来消防车发展的主要方向，本项目模拟现实灭火场景，设计一台智能消防车的软件系统，帮助小车完成各种抢险任务。

设计智能消防小车系统使其在人为的设计的地图完成探险灭火工作，地图以黑色的线模拟道路，蜡烛模拟火源，将火源随机分布在地图中，模拟火灾现场。手动启动智能消防小车后，小车能够在道路中巡逻。当有火情时，小车能够自主寻找火源并迅速作出反应，在行驶过程中能够绕开障碍物驶向火灾现场，到达火灾现场后实施灭火动作。完成灭火动作后继续探测是否还有其他火源，如果有则继续驶向下一个目的地灭火，如果没有则返回出发地点[2]。

2 需求分析

2.1 功能分析

在对系统进行需求分析是，使用Use Case图对系统进行功能需求分析[3]。本系统基于模块化进行搭建及开发，共分为8个模块，分别是：电源模块、控制器模块、寻迹传感器模块、电机驱动前进转向模块、车载显示模块、火焰传感器模块、避障模块、灭火风扇模块。电源模块为驱动模块和控制模块供电。控制器模块是这个系统的核心，控制管理系统的运行。接收寻迹传感器模块、火焰传感器模块的信息，执行系统的业务逻辑操作，将操作结果反馈给电机驱动前进转向模块、车载显示模块、避障模块以及灭火风扇模块。寻迹传感器模块采用光电对管进行寻迹，将传感器采集信息反馈给控制器模块，以便信息处理。电机驱动前进转向模块根据接收控制器模块的信息控制电机的驱动方式。车载显示模块利用1602LCD显示屏显示小车所行使的路程，险情坐标以及行使的时间。火焰传感器利用火焰传感器探测火源，并将火源坐标反馈给控制器模块。避障模块是检测障碍物，如遇到障碍物将信息反馈给控制器模块处理。灭火风扇模块根据控制器模块信息处理执行灭火操作。智能消防小车的用例图如图1所示。

2.2 智能消防小车用例规约

很多大型工程时常会对每一个模块从需求分析开始重新进行架构设计循环。由于本系统的模块较少因此当成一个架构设计进行介绍[4]。本文以寻迹模块为例介绍系统的用例规约。

2.2.1 寻迹模块

1）功能。小车能够在道路上行驶，当出现偏差时能够自动调整小车的运行方向。

2）事件流。

①基本事件流。用例开始于功能按键按下，消防小车按不同的寻迹方式行驶。首先系统要求用户指出要执行的操作（直走，随机寻迹，自定义寻迹）。当用户选择了功能按键，则一条子事件流将被执行。如果选择的是“直走”，直走事件流将被执行。如果选择的是“随机寻迹”，随机寻迹事件流将被执行。如果选择的是“自定义寻迹”，自定义寻迹事件流将被执行。

②备选事件流。小车必须在道路中行驶，如出现偏离轨道能及时调整。

3）特殊需求。根据按键的次数来选择寻迹的方式。

4）前置条件。本用例开始前用户必须启动电源开关。

5）后置条件。如果用例成功，智能小车能够准确的在地图上行驶并寻找险情。否则系统状态不变。

2.3 智能消防小车系统补充规约

1）目标。本补充规约列出了不便于在用例模型的用例中获取的系统需求。补充规约和用例模型一起记录关于系统的一整套需求。

2）范围。本补充规约适用于智能消防小车系统，这种消防系统跟我们所熟知的消防系统有一定的区别，该系统只能适用指定小范围区域。

3）功能。消防小车可以代替人类进行灭火工作，尤其是在复杂的火场情况。

4）可行性。如果将小车改装成耐高温，耐腐蚀，抗辐射的材料，不但可以在写字楼，商场，森林等普通火场作业，而且能够在化工燃料工厂，核电站等高危火场代替人来进行高效

灭火。

5）可靠性。可在小车前端加摄像头，火场外进行远程遥控操作，使得灭火工作更为灵活，效率更高。

6）性能。功耗小，成本低，专用性强，可拓展功能多，可以依据火场环境来改变小车材料和功能的适应性。

7）可支持性。小车体积小，重量轻，灵活性高，整体结构重心低以提高小车稳定性。

3 结束语

需求分析是UML建模过程中最为困难也是最为重要的一个环节，需求分析能否成功建立决定一个软件设计是否能够顺利展开。本文通过智能消防小车系统为例介绍需求分析的建立过程，使得整个系统开发流程更为明确，使得开发人员的逻辑思维更加清晰。

基金项目

2014海南省高等学校科学研究项目（HNKY2014-98）；海南软件职业技术学院学院基金资助项目（Hr201301）

参考文献

[1]许海燕，张晓东.软件需求分析中的用例建模研究与应用[J].计算机工程与设计，2007（18）：4504-4506.

[2]韩超，邹金慧.智能消防小车的设计[J].云南大学学报（自然科学版），2009，31（S2）：236-240.

[3]张亦.用例建模在需求分析中的应用[J].科技资讯，2010（36）：12-15.

[4]薛辉.基于UML的车载列控显示系统的设计与实现[D].北京：北京交通大学，2009.

[5]陈平，池同柱.用例技术及其在软件需求分析中的应用[J].黑龙江科技信息，2007（9）：55.

作者简介

蔡莉莎（1984-），女，讲师，本科，主要从事智能诊断、智能规划等方面的教学与研究工作。

曾维鹏（1982-），男，讲师，本科，主要从事智能诊断、智能规划等方面的教学与研究工作。endprint