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第四章 信息系统的搭建实例
必修2 信息系统与社会
4.1 搭建信息系统的前期准备
问题与挑战
可见，室内环境对健康至关重要。那么，
如何自动测量室内环境的变化？
如何根据室内环境的变化，采取一定的干预措施？
如何对不同地区、不同生活条件的人们的室内环境进行同比、环比的分析？
如何将所收集一信息在更大范围内共享？
让我们开始搭建一个“室内环境实时监测系统”，
改善你的室内环境，关爱你的身体健康。
前期准备
信息系统的开发意愿总是来自对某个真实问题的解决需求。
要想将“意愿”发展为切实可行的“规划”，还有一个不断对需求、可行性、开发模式和架构等进行分析、论证和清晰化的过程。
这个过程至关重要，只有严谨地执行这个过程，才能保证开发工作的针对性、高效率与低风险。
1.需求分析
（1）目标期待
用户搭建此信息系统的期待以及要解决的问题是什么
（2）功能需求
用户想利用此信息系统实现的功能称为功能需求:
①核心需求，必须要有的功能
②拓展需求，可以使系统做得更令人满意的功能
③创新需求，功能不急迫，一般要采用比较新的技术方法
1.需求分析
在“功能需求”的调研与分析阶段，需要对“目标”在技术层面上要达到的功能 进一步界定。
例如：“室内环境”包括的要素较多，有温度、温度，也可以包括各类污染物的浓度等，那么在这个系统中，到底在功能上要做到什么程度，这是需要界定的。
1.需求分析
“室内环境实时监测系统”目标与功能需求 系统目标 通过信息系统的搭建， 实时监测室内环境并进行及时干预。
功能需求 1. 利用智能终端结合相关的传感器， 如温度传感器、 湿度传感器、 粉尘传感器、 烟雾传感器等， 实时检测室内环境的各种指标。
2. 通过串口采集各个传感器的数据， 实时上传到Web服务器并保存在数据库， 供后期分析。
3. Web页面实时显示各种传感器上传的数据， 能根据各种需求直接生成在线实时图表。
4. 使用者可以对监测系统进行相关的设置， 限定温度、 湿度、 烟雾等环境因素的临界值。 一旦某项指标超过所限定的临界值， 系统将自动触发声光警报， 并发送报警邮件到相关邮箱， 或利用物联网技术， 控制家用电器自动调节室内环境。
1.需求分析
（3）性能需求
存储容量、运行时间、传输速度、安全保密
（4）资源和环境需求
硬件：采用什么终端设备，具体的传感设备型号，需要什么外部设备和数据通信接口。
软件：采用什么系统软件、应用软件或用什么语言编写代码。
使用难度，使用人员的技术水平要求。
1.需求分析
（5）用户界面需求
关注用户界面友好性
（6）可扩展性需求
在开发过程中，为系统将来可能的扩充与修改做准备。系统架构要开放，方便以后进行扩充或修改。
可扩展性体现在两方面：系统技术本身的可扩展性、业务应用的可扩展性。
问题与讨论
在生活中，很多工作是可以借助信息系统来提高效率的。请认真思考以下问题，集思广益，提出需要开发的信息系统并具体描述需求分析。
你经历的最糟糕的服务流程是什么？为什么它是糟糕的？
在经常行走的道路上，存在什么障碍？会带来什么问题？
在日常生活学习中，有哪些一直困扰你的问题？
你最近是否有解决问题的经历？这种解决问题的流程是可以复制的吗？
2.可行性分析
在需求分析的基础上，判断信息系统是否有必要搭建、有无可能实施，对必要性和可行性进行分析。
必要性：主要体现在系统的搭建是否应该马上开始进行。
可行性分析：主要从技术、经济、社会意义等方面分析。
技术：考察在现有普遍使用的技术条件下是否可能实现系统的搭建，如存储要求、速度要求、通信要求等。
经济：评估费用和效益。
社会意义：主要针对要在社会环境中工作的信息系统，考察各种社会因素的制约作用
2.可行性分析
可行性分析结束后，应将分析结果用可行性报告的形式编写，形成正式的工作文件。
“室内环境实时监测系统”可行性分析 技术角度 选择先进的开发工具和开发平台。 服务器操作系统： 微软网络操作系统； 数据库系统：Python自带的开源数据库SQLite；软件开发工具： Python的Flask框架； 数据交换格式： JSON系统。 它们可以很好地支持C/S或B/S的开发模式。系统采用模块化结构和规范化的代码结构， 使得系统具有通用性、 可扩充性及良好的可维护性。 现有人员具有一定的软件开发能力， 再者市面上有较成熟的开发案例， 完全具备搭建系统的条件。
经济角度 投资预算主要包括购买硬件和开发软件费用。 硬件由终端设备和服务器等组成。 购置各种终端设备： 传感器、 执行器、 通信模块、 扩展板等。 普通家用型“室内环境检测系统” 服务器完全可以用家里闲置的PC机替代， 无需购置， 也可以利用树莓派之类的微型电脑来做服务器。 如果要实现异地检测、 实时互联， 那么对服务器性能要求较高， 建议购买云服务器。 软件则由使用者凭兴趣改写， 无需购买。
社会意义 如果系统运行良好， 可实时检测室内的环境在一天、 几年甚至几十年中的变化， 自动控制和改善室内环境， 提高人们的健康指数。 还可对不同地区、 不同生活条件的人们的室内环境进行同比、 环比分析， 并在网络平台进行分享。 这些功能是每个家庭都需要的， 有助于提高人类健康生活的质量。
3.开发模式的选择
根据信息系统的具体功能和应用场景来确定开发模式，然后选择开发方法。目前，搭建信息系统一般采用C/S模式或B/S模式。
开发模式的选择及原因
在“室内环境实时监测系统” 中， 传感器的数据要通过智能终端汇总到数据库服务器中， 客户端通过浏览器访问Web服务器， 获得各种数据信息， 数据的统计、 分析、 呈现等功能主要在Web服务器中完成， 当环境信息出现异常， 也是由服务器直接发出各种报警信息， 如邮件和短信。 可见， 智能终端主要负责采集信息并执行命令， 大部分的工作在服务器端完成， 因而这个系统一般会采用B/S模式。
3.开发模式的选择
4.概要设计
概要设计解决系统核心问题——怎么做
①模块结构设计。把系统分为若干个模块，每个模块完成一个特定的功能。包括：划分系统模块；确定模块功能；决定模块间的调用关系；制定模块间的接口，即数据传递
②系统物理配置。包括：硬件设备配置、应用软件的选择和通信网络的选择和设计等。硬件设备配置取决于数据处理方式和运行的软件系统；根据应用需求开发系统易满足特殊需求，选择商品化软件节省成本、加快进度。
③数据库管理系统选择。考虑数据库的性能、数据的类型、数据库管理平台和安全保密性能等。
5.详细设计
对系统组成部分进行物理设计，明确系统“先干什么，后干什么”
①输入设计：数据内容的确定、输入方式与设备的选择、输入数据的正确性校验
②输出设计：确定输出内容、输出格式，选择输出设备和介质
③人机界面设计：友好、美观、简洁、统一
④数据库设计：确定数据库结构，数据交换格式
⑤代码设计：系统代码编写规则、编码设计和代码维护设计
⑥安全设计：提出安全设计方案
5.详细设计
“室内环境实时监测系统”界面设计
主界面显示实时采集的各种室内环境数值，采用模板功能，将代码和界面设计分离。
小结
搭建信息系统的前期准备
需求分析
可行性分析
开发模式选择
概要设计
详细设计
思考与练习
依据下表的提示，为自选搭建的信息系统做好前期分析与准备工作。
信息系统名称：
系统目标
功能需求
可行性分析：
技术角度
经济角度
社会意义
开发模式的选择及原因

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