智能家居系统界面定制技术的研究

引言

随着社会信息化、智能化的快速发展，市场上智能家居 应用软件越来越多，控制的设备越来越复杂，给用户操作带来 了不便。支持界面定制的智能家居控制系统，可以让用户根据 自己的意愿，定制个性化的控制界面，真正给用户带来最大 程度的高效、便利、舒适与安全。目前，只有少数国外公司提 供了相应开发工具，但是进口软件价格昂贵，不利于推广，无 法满足用户需求。因此，国内智能家居市场急需一种支持界面 定制的控制系统，来满足广大用户的需求。

本文提出一种基于智能终端可定制用户界面(User Interface，UI)的智能家居控制系统，并结合MVC设计模式， 展开了对家居设备控制界面定制技术的研究工作。家居设备 种类繁多，首先将设备归类，用面向对象的思想将其抽象化， 并定义其控制属性、参数和行为等；然后，针对不同种类设备, 设计运行在智能终端系统的各个显示界面、操作界面等，将 家居设备控件化;最后，将对象控件相关联，设计界面生成器, 使用户可以定制个性化界面，极大地提高了界面的友好性。同 时，本文还结合Android智能终端，给出了具体设计实例。因 此，对基于移动终端设备的智能家居系统界面定制技术的研 究，具有很高的现实价值和实际意义。

1智能家居系统概述

1.1智能家居系统分类

智能家居系统根据其功能主要可归为以下几大类：

1.1.1智能照明系统

室内照明灯具

室内照明灯具主要分为：吸顶灯、吊灯、壁灯、台灯、节能灯、落地灯等。

按照光源划分为：1)白炽灯：卤素灯、石英灯；2)荧光 灯：日光灯、节能灯等；3) HID :高压汞灯、低压钠灯等；4) LED :二极管、LED系列。

照明控制方式

照明控制方式有两种，即开关控制和调光控制。开关控 制主要是开关调控，即静态控制方式，主要利用断路器控制； 调光控制是动态控制方式，即要实现改变光源的光通量的输 出。

1.1.2电器控制系统

常见家用电器按控制方式可以分为两种：一种是简单控 制电路的通断来控制电器的控制器，主要可控制冰箱、热水 器等家电；另一种是模拟红外遥控器发出信号的控制器，主 要可控制空调、电视机等使用红外遥控器的家电。

1.1.3智能遮阳系统(电动窗帘)

系统对电动窗帘的控制，实际上是通过控制电机来实现 开、关、停的智能控制。控制对象可以使各种带电机的设备, 如电动门、电动窗户、电动投影幕等。

1.1.4安防监空系统

系统通过燃气探测器、烟雾探测器来监测有无煤气泄漏 及起火等危险情况发生；通过红外探测器、门窗磁探测器、 网络摄像机、智能门锁来监控有无外来人员入侵。如有发生 以上危急情况发生则自动发出报警信号。

1.1.5环境监测系统

系统主要通过各传感器检测室内环境，包括温度传感器、 湿度传感器、PM2.5监测仪、甲醛监测仪等。

1.2智能家居系统框架

智能家居系统框架可以划为应用层、智能家居控制界面定制平台、网络层、感知层四个组成部分，图1所示是智能家 居系统框架图。

2控制对象分析

2.1属性

家居设备定义的属性有以下几方面：

设备名：用以区分不同设备。

设备位置：用来说明每个设备在家中所处的位置。

设备图片：每类设备配置一种图像，用以在智能终端 上显示，用户操作时，选择相应图片即可。

设备种类：设备种类有受无线信号控制的灯类，受红 外遥控器控制的电视机空调类、有消息传递到智能终端的传 感器类等。

首先设计一个设备父类，该类为抽象类，家居系统内各 类型的可控设备，都可以继承设备类来实现。可设计空调类、 灯类、冰箱类、传感器类等继承设备父类。

在操作时，使用类生成的对象描述具体家居设备。例如 操作某个灯具时,使用灯类生成对象并分配资源，操作结束后, 对象消亡，回收资源。

2.2操作

将设备提供的功能，以函数接口的形式对外提供，最终 用户也是通过这些接口信息，来定位某个特定设备上的具体功 能叫 该功能函数的基本特性:函数名、功能说明、函数返回值、 函数的参数、参数方向、类型和取值范围。

函数返回值的类型主要有：无返回值型、整型、浮点型、 字符串型。

函数参数方向有三种：1）参数是由客户端发送给服务器 端的，不需要返回值；2）参数是由服务器端发送给客户端；3） 参数是由客户端初始化，发送给服务器端，服务器能够修改 参数的值。

2.3状态

一般情况下，对设备的操作是对设备某一状态的改变。 描述设备的状态，状态声明应在操作声明之前。状态的描述 包括：状态名、状态说明、状态值类型、期望状态值、实际 状态值、异常信息。

状态名与改变该状态的函数名直接相关；状态说明和操 作中功能说明一样，是一个字符串对象；状态值类型可以是 短整型、浮点型、字符串型和枚举类型。

2.4常见家居设备功能和参数

家居设备种类繁多，本文针对几种常见家居设备进行了 抽象，其功能和参数描述如表1所列。

表1几种常见家居设备功能和参数描述由表1可知，家居设备控制对象按其功能属性和参数数 据类型，主要可以归为以下几类：

（1）开关类：主要是具有请求/响应两种状态的设备, 如灯的熄灭、电器电源的通断等。

（2）可调控类：主要是控制和调节具有连续/非连续状 态变化的设备，如灯的亮度调节、空调和冰箱的温度调节, 电视机的音量调节等。

（3）数值类：主要是包含数据信息的设备，如传感器的 数据显示。

（4）菜单类:主要是受红外遥控器控制的设备，如电视机、 空调等具有功能设置菜单。

3智能终端界面设计

3.1 MVC模式

在智能终端用户界面的开发过程中，采用的是MVC的软 件开发模式，图2所示是MVC模式结构图。该软件框架中, 包含了提供处理用户输入的控制器，显示用户界面和图像的视 图以及用来保存数据和代码的模型。根据MVC的设计原则, UI与程序逻辑是完全分离的。

3.3控制对象与控件的映射关系

根据对家居设备功能服务中操作属性以及变量类型的分

析，抽象形成的设备功能服务操作属性和智能终端设备UI控 件之间的基本映射关系如表2所列。

图2MVC模式结构图

3.4业务逻辑控制

业务逻辑控制的自动实现，相当于将家居设备功能服务 操作集合的描述信息，映射到UI模块中的控件事件上，以此 实现对控件的逻辑控制功能叫

首先，根据该操作的输入输出属性的判断完成UI模块中 的控件的选择和映射；通过控件的状态变化属性事件，自动 生成绑定到控件事件的业务逻辑代码;然后，通过操作该控件, 调用处理控件事件的逻辑控制代码；最后，采用终端系统中的 线程机制完成与设备的通信，获取相关的信息，并将之在用户 的控制界面上反映出来。

表2家居设备操作与UI控件映射关系

4设计实例

本文结合Android平台，将智能家居控制系统UI定制技 术实例化。在Android用户界面设计过程中，都是采用XML 文件描述和配置用户界面，同时，采用Java程序代码实现业 务逻辑。

Android布局和基础控件

Android界面设计主要由View和ViewGroup对象构建。

View主要完成接受用户参数和实现用户UI对象操作。View 对象在设计过程中，被系统作为一个数据流进行处理地 Android平台本身已经内置了丰富的用户界面控件，也可以构 建自定义UI控件図。用户可通过修改控件属性，以达到想要 的效果。控件的基本属性如表3所列。

Android事件传递和处理

Android系统有多种办法来拦截用户与应用程序交互的 事件。View类提供了多个方法来捕获用户的交互事件。组成 应用程序用户界面的各种UI控件都包含了与交互事件相关的 回调方法[1°]。当相应的事件在控件上发生时，系统将会调用 这些方法。

表3控件的基本属性表

4.3控件拖动

在智能家居控制系统使用过程中，用户可通过布局及控 件的拖动完善控制系统界面。具体流程如图3所示。

图3添加控件的工作流程

Android控件拖动的实现，首先要检测触摸事件，主要 是实现触摸事件的监听，获取触碰点位置；通过实现onTouch （）方法来处理触摸事件，对触摸事件各种状态进行定义与距 离判断；最后，重新设置View的位置。

5结语

近几年来，随着4G技术的快速发展，移动终端越来越 受到用户的青睐，便捷、友好的操作环境成为智能终端UI设 计的核心需求。Android设计实例结果表明，通过UI定制技 术，用户能够可视化操纵控制界面的布局生成，即使不熟悉系 统操作的用户也实现美观性和交互性强的界面。因此，本文 对智能家居控制系统UI定制技术的研究具有重要的市场价值 和现实意义。

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