智能家居系統(tǒng)界面定制技術(shù)的研究

引言

隨著社會(huì)信息化、智能化的快速發(fā)展，市場(chǎng)上智能家居 應(yīng)用軟件越來(lái)越多，控制的設(shè)備越來(lái)越復(fù)雜，給用戶(hù)操作帶來(lái) 了不便。支持界面定制的智能家居控制系統(tǒng)，可以讓用戶(hù)根據(jù) 自己的意愿，定制個(gè)性化的控制界面，真正給用戶(hù)帶來(lái)最大 程度的高效、便利、舒適與安全。目前，只有少數(shù)國(guó)外公司提 供了相應(yīng)開(kāi)發(fā)工具，但是進(jìn)口軟件價(jià)格昂貴，不利于推廣，無(wú) 法滿(mǎn)足用戶(hù)需求。因此，國(guó)內(nèi)智能家居市場(chǎng)急需一種支持界面 定制的控制系統(tǒng)，來(lái)滿(mǎn)足廣大用戶(hù)的需求。

本文提出一種基于智能終端可定制用戶(hù)界面(User Interface，UI)的智能家居控制系統(tǒng)，并結(jié)合MVC設(shè)計(jì)模式， 展開(kāi)了對(duì)家居設(shè)備控制界面定制技術(shù)的研究工作。家居設(shè)備 種類(lèi)繁多，首先將設(shè)備歸類(lèi)，用面向?qū)ο蟮乃枷雽⑵涑橄蠡?并定義其控制屬性、參數(shù)和行為等；然后，針對(duì)不同種類(lèi)設(shè)備, 設(shè)計(jì)運(yùn)行在智能終端系統(tǒng)的各個(gè)顯示界面、操作界面等，將 家居設(shè)備控件化;最后，將對(duì)象控件相關(guān)聯(lián)，設(shè)計(jì)界面生成器, 使用戶(hù)可以定制個(gè)性化界面，極大地提高了界面的友好性。同 時(shí)，本文還結(jié)合Android智能終端，給出了具體設(shè)計(jì)實(shí)例。因 此，對(duì)基于移動(dòng)終端設(shè)備的智能家居系統(tǒng)界面定制技術(shù)的研 究，具有很高的現(xiàn)實(shí)價(jià)值和實(shí)際意義。

1智能家居系統(tǒng)概述

1.1智能家居系統(tǒng)分類(lèi)

智能家居系統(tǒng)根據(jù)其功能主要可歸為以下幾大類(lèi)：

1.1.1智能照明系統(tǒng)

室內(nèi)照明燈具

室內(nèi)照明燈具主要分為：吸頂燈、吊燈、壁燈、臺(tái)燈、節(jié)能燈、落地?zé)舻取?

按照光源劃分為：1)白熾燈：鹵素?zé)簟⑹簦?)熒光 燈：日光燈、節(jié)能燈等；3) HID :高壓汞燈、低壓鈉燈等；4) LED :二極管、LED系列。

照明控制方式

照明控制方式有兩種，即開(kāi)關(guān)控制和調(diào)光控制。開(kāi)關(guān)控 制主要是開(kāi)關(guān)調(diào)控，即靜態(tài)控制方式，主要利用斷路器控制； 調(diào)光控制是動(dòng)態(tài)控制方式，即要實(shí)現(xiàn)改變光源的光通量的輸 出。

1.1.2電器控制系統(tǒng)

常見(jiàn)家用電器按控制方式可以分為兩種：一種是簡(jiǎn)單控 制電路的通斷來(lái)控制電器的控制器，主要可控制冰箱、熱水 器等家電；另一種是模擬紅外遙控器發(fā)出信號(hào)的控制器，主 要可控制空調(diào)、電視機(jī)等使用紅外遙控器的家電。

1.1.3智能遮陽(yáng)系統(tǒng)(電動(dòng)窗簾)

系統(tǒng)對(duì)電動(dòng)窗簾的控制，實(shí)際上是通過(guò)控制電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn) 開(kāi)、關(guān)、停的智能控制?？刂茖?duì)象可以使各種帶電機(jī)的設(shè)備, 如電動(dòng)門(mén)、電動(dòng)窗戶(hù)、電動(dòng)投影幕等。

1.1.4安防監(jiān)空系統(tǒng)

系統(tǒng)通過(guò)燃?xì)馓綔y(cè)器、煙霧探測(cè)器來(lái)監(jiān)測(cè)有無(wú)煤氣泄漏 及起火等危險(xiǎn)情況發(fā)生；通過(guò)紅外探測(cè)器、門(mén)窗磁探測(cè)器、 網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、智能門(mén)鎖來(lái)監(jiān)控有無(wú)外來(lái)人員入侵。如有發(fā)生 以上危急情況發(fā)生則自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

1.1.5環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

系統(tǒng)主要通過(guò)各傳感器檢測(cè)室內(nèi)環(huán)境，包括溫度傳感器、 濕度傳感器、PM2.5監(jiān)測(cè)儀、甲醛監(jiān)測(cè)儀等。

1.2智能家居系統(tǒng)框架

智能家居系統(tǒng)框架可以劃為應(yīng)用層、智能家居控制界面定制平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)層、感知層四個(gè)組成部分，圖1所示是智能家 居系統(tǒng)框架圖。

2控制對(duì)象分析

2.1屬性

家居設(shè)備定義的屬性有以下幾方面：

設(shè)備名：用以區(qū)分不同設(shè)備。

設(shè)備位置：用來(lái)說(shuō)明每個(gè)設(shè)備在家中所處的位置。

設(shè)備圖片：每類(lèi)設(shè)備配置一種圖像，用以在智能終端 上顯示，用戶(hù)操作時(shí)，選擇相應(yīng)圖片即可。

設(shè)備種類(lèi)：設(shè)備種類(lèi)有受無(wú)線(xiàn)信號(hào)控制的燈類(lèi)，受紅 外遙控器控制的電視機(jī)空調(diào)類(lèi)、有消息傳遞到智能終端的傳 感器類(lèi)等。

首先設(shè)計(jì)一個(gè)設(shè)備父類(lèi)，該類(lèi)為抽象類(lèi)，家居系統(tǒng)內(nèi)各 類(lèi)型的可控設(shè)備，都可以繼承設(shè)備類(lèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)?？稍O(shè)計(jì)空調(diào)類(lèi)、 燈類(lèi)、冰箱類(lèi)、傳感器類(lèi)等繼承設(shè)備父類(lèi)。

在操作時(shí)，使用類(lèi)生成的對(duì)象描述具體家居設(shè)備。例如 操作某個(gè)燈具時(shí),使用燈類(lèi)生成對(duì)象并分配資源，操作結(jié)束后, 對(duì)象消亡，回收資源。

2.2操作

將設(shè)備提供的功能，以函數(shù)接口的形式對(duì)外提供，最終 用戶(hù)也是通過(guò)這些接口信息，來(lái)定位某個(gè)特定設(shè)備上的具體功 能叫 該功能函數(shù)的基本特性:函數(shù)名、功能說(shuō)明、函數(shù)返回值、 函數(shù)的參數(shù)、參數(shù)方向、類(lèi)型和取值范圍。

函數(shù)返回值的類(lèi)型主要有：無(wú)返回值型、整型、浮點(diǎn)型、 字符串型。

函數(shù)參數(shù)方向有三種：1）參數(shù)是由客戶(hù)端發(fā)送給服務(wù)器 端的，不需要返回值；2）參數(shù)是由服務(wù)器端發(fā)送給客戶(hù)端；3） 參數(shù)是由客戶(hù)端初始化，發(fā)送給服務(wù)器端，服務(wù)器能夠修改 參數(shù)的值。

2.3狀態(tài)

一般情況下，對(duì)設(shè)備的操作是對(duì)設(shè)備某一狀態(tài)的改變。 描述設(shè)備的狀態(tài)，狀態(tài)聲明應(yīng)在操作聲明之前。狀態(tài)的描述 包括：狀態(tài)名、狀態(tài)說(shuō)明、狀態(tài)值類(lèi)型、期望狀態(tài)值、實(shí)際 狀態(tài)值、異常信息。

狀態(tài)名與改變?cè)摖顟B(tài)的函數(shù)名直接相關(guān)；狀態(tài)說(shuō)明和操 作中功能說(shuō)明一樣，是一個(gè)字符串對(duì)象；狀態(tài)值類(lèi)型可以是 短整型、浮點(diǎn)型、字符串型和枚舉類(lèi)型。

2.4常見(jiàn)家居設(shè)備功能和參數(shù)

家居設(shè)備種類(lèi)繁多，本文針對(duì)幾種常見(jiàn)家居設(shè)備進(jìn)行了 抽象，其功能和參數(shù)描述如表1所列。

表1幾種常見(jiàn)家居設(shè)備功能和參數(shù)描述由表1可知，家居設(shè)備控制對(duì)象按其功能屬性和參數(shù)數(shù) 據(jù)類(lèi)型，主要可以歸為以下幾類(lèi)：

（1）開(kāi)關(guān)類(lèi)：主要是具有請(qǐng)求/響應(yīng)兩種狀態(tài)的設(shè)備, 如燈的熄滅、電器電源的通斷等。

（2）可調(diào)控類(lèi)：主要是控制和調(diào)節(jié)具有連續(xù)/非連續(xù)狀 態(tài)變化的設(shè)備，如燈的亮度調(diào)節(jié)、空調(diào)和冰箱的溫度調(diào)節(jié), 電視機(jī)的音量調(diào)節(jié)等。

（3）數(shù)值類(lèi)：主要是包含數(shù)據(jù)信息的設(shè)備，如傳感器的 數(shù)據(jù)顯示。

（4）菜單類(lèi):主要是受紅外遙控器控制的設(shè)備，如電視機(jī)、 空調(diào)等具有功能設(shè)置菜單。

3智能終端界面設(shè)計(jì)

3.1 MVC模式

在智能終端用戶(hù)界面的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，采用的是MVC的軟 件開(kāi)發(fā)模式，圖2所示是MVC模式結(jié)構(gòu)圖。該軟件框架中, 包含了提供處理用戶(hù)輸入的控制器，顯示用戶(hù)界面和圖像的視 圖以及用來(lái)保存數(shù)據(jù)和代碼的模型。根據(jù)MVC的設(shè)計(jì)原則, UI與程序邏輯是完全分離的。

3.3控制對(duì)象與控件的映射關(guān)系

根據(jù)對(duì)家居設(shè)備功能服務(wù)中操作屬性以及變量類(lèi)型的分

析，抽象形成的設(shè)備功能服務(wù)操作屬性和智能終端設(shè)備UI控 件之間的基本映射關(guān)系如表2所列。

圖2MVC模式結(jié)構(gòu)圖

3.4業(yè)務(wù)邏輯控制

業(yè)務(wù)邏輯控制的自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，相當(dāng)于將家居設(shè)備功能服務(wù) 操作集合的描述信息，映射到UI模塊中的控件事件上，以此 實(shí)現(xiàn)對(duì)控件的邏輯控制功能叫

首先，根據(jù)該操作的輸入輸出屬性的判斷完成UI模塊中 的控件的選擇和映射；通過(guò)控件的狀態(tài)變化屬性事件，自動(dòng) 生成綁定到控件事件的業(yè)務(wù)邏輯代碼;然后，通過(guò)操作該控件, 調(diào)用處理控件事件的邏輯控制代碼；最后，采用終端系統(tǒng)中的 線(xiàn)程機(jī)制完成與設(shè)備的通信，獲取相關(guān)的信息，并將之在用戶(hù) 的控制界面上反映出來(lái)。

表2家居設(shè)備操作與UI控件映射關(guān)系

4設(shè)計(jì)實(shí)例

本文結(jié)合Android平臺(tái)，將智能家居控制系統(tǒng)UI定制技 術(shù)實(shí)例化。在Android用戶(hù)界面設(shè)計(jì)過(guò)程中，都是采用XML 文件描述和配置用戶(hù)界面，同時(shí)，采用Java程序代碼實(shí)現(xiàn)業(yè) 務(wù)邏輯。

Android布局和基礎(chǔ)控件

Android界面設(shè)計(jì)主要由View和ViewGroup對(duì)象構(gòu)建。

View主要完成接受用戶(hù)參數(shù)和實(shí)現(xiàn)用戶(hù)UI對(duì)象操作。View 對(duì)象在設(shè)計(jì)過(guò)程中，被系統(tǒng)作為一個(gè)數(shù)據(jù)流進(jìn)行處理地 Android平臺(tái)本身已經(jīng)內(nèi)置了豐富的用戶(hù)界面控件，也可以構(gòu) 建自定義UI控件図。用戶(hù)可通過(guò)修改控件屬性，以達(dá)到想要 的效果。控件的基本屬性如表3所列。

Android事件傳遞和處理

Android系統(tǒng)有多種辦法來(lái)攔截用戶(hù)與應(yīng)用程序交互的 事件。View類(lèi)提供了多個(gè)方法來(lái)捕獲用戶(hù)的交互事件。組成 應(yīng)用程序用戶(hù)界面的各種UI控件都包含了與交互事件相關(guān)的 回調(diào)方法[1°]。當(dāng)相應(yīng)的事件在控件上發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)調(diào)用 這些方法。

表3控件的基本屬性表

4.3控件拖動(dòng)

在智能家居控制系統(tǒng)使用過(guò)程中，用戶(hù)可通過(guò)布局及控 件的拖動(dòng)完善控制系統(tǒng)界面。具體流程如圖3所示。

圖3添加控件的工作流程

Android控件拖動(dòng)的實(shí)現(xiàn)，首先要檢測(cè)觸摸事件，主要 是實(shí)現(xiàn)觸摸事件的監(jiān)聽(tīng)，獲取觸碰點(diǎn)位置；通過(guò)實(shí)現(xiàn)onTouch （）方法來(lái)處理觸摸事件，對(duì)觸摸事件各種狀態(tài)進(jìn)行定義與距 離判斷；最后，重新設(shè)置View的位置。

5結(jié)語(yǔ)

近幾年來(lái)，隨著4G技術(shù)的快速發(fā)展，移動(dòng)終端越來(lái)越 受到用戶(hù)的青睞，便捷、友好的操作環(huán)境成為智能終端UI設(shè) 計(jì)的核心需求。Android設(shè)計(jì)實(shí)例結(jié)果表明，通過(guò)UI定制技 術(shù)，用戶(hù)能夠可視化操縱控制界面的布局生成，即使不熟悉系 統(tǒng)操作的用戶(hù)也實(shí)現(xiàn)美觀性和交互性強(qiáng)的界面。因此，本文 對(duì)智能家居控制系統(tǒng)UI定制技術(shù)的研究具有重要的市場(chǎng)價(jià)值 和現(xiàn)實(shí)意義。

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