施宇佳

摘 要：為了方便獨(dú)居老人的生活起居以及消除獨(dú)居老人面臨的一系列潛在安全隱患，文章提出一種針對獨(dú)居老人的智能家居Persimmon UI設(shè)計(jì)。Persimmon UI交互界面美觀大方，對老人群體友好。系統(tǒng)主要有安全檢測和控制智能家居設(shè)備兩大功能。文章通過數(shù)據(jù)采集模塊，檢測房屋中的氣體、溫濕度、火焰指數(shù)等數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析處理后集合顯示在大屏顯示屏上，實(shí)時(shí)顯示房屋安全情況。同時(shí)部署智能燈光、窗簾、電器控制系統(tǒng)，使獨(dú)居老人能夠智能控制家居。

關(guān)鍵詞：Persimmon UI;獨(dú)居老人;智能家居

1 ? 需求分析以及必要性

隨著年輕人紛紛外出工作，獨(dú)居老人越來越多，不少老人行動遲緩，安全意識淡薄。有數(shù)據(jù)表明，我國獨(dú)居老人火災(zāi)死亡比例占火災(zāi)死亡總?cè)藬?shù)的30%左右。因此十分需要一個(gè)針對獨(dú)居老人的居住環(huán)境進(jìn)行安全檢測以及智能家居控制的設(shè)計(jì)。

同時(shí)截至2014年12月，中國網(wǎng)民規(guī)模已達(dá)6.49億，但是60歲及以上的網(wǎng)民比例僅為2.4%，中老年人越來越被智能化時(shí)代邊緣化。使用智能家居系統(tǒng)前期面臨智能設(shè)備的配對、設(shè)置等問題，使用流程復(fù)雜、文字看不清為老人未使用智能產(chǎn)品的主要原因[1]。因此針對獨(dú)居老人的智能家居交互設(shè)計(jì)，要求界面簡潔，操作簡單。Persimmon UI（柿餅UI）設(shè)計(jì)為不二選擇，Persimmon UI是上海睿賽德電子科技有限公司歷時(shí)5年時(shí)間精心打磨、開發(fā)的一款現(xiàn)代化、類Android觸控效果的嵌入式人機(jī)交互界面，擁有豐富的動效支持，即拿即用。

2 基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)可以分成傳感器設(shè)計(jì)、控制模塊、通信模塊、軟件設(shè)計(jì)和交互界面UI設(shè)計(jì)5個(gè)部分。傳感器包括氣體、溫濕度、火焰?zhèn)鞲衅鞯?，控制模塊包括柿餅派和STM32F103RC，交互界面UI設(shè)計(jì)包括控件、主界面設(shè)計(jì)和動畫引擎。通過多個(gè)傳感器將房屋內(nèi)的氣體指數(shù)、溫濕度、火焰監(jiān)測等數(shù)據(jù)采集到控制模塊，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡(luò)傳輸。若發(fā)生異常情況，系統(tǒng)將發(fā)出警告并且報(bào)警，處理完的數(shù)據(jù)將在顯示屏終端上展示。另外老人可以對房屋內(nèi)的智能設(shè)備進(jìn)行智能控制。

3 ? 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

硬件系統(tǒng)主要包括傳感器檢測模塊、主控模塊、通信模塊等。在門廳處安裝大屏顯示屏，按照傳感器功能在房屋相應(yīng)位置部署傳感器，同時(shí)部署智能燈光、窗簾、電器控制系統(tǒng)。

3.1? 傳感器模塊

實(shí)現(xiàn)從氣體感應(yīng)到溫濕度感應(yīng)再到火焰感應(yīng)，為獨(dú)居老人全天候守護(hù)，隨時(shí)探查任何細(xì)微的家居危險(xiǎn)，無論發(fā)生任何特殊狀況，系統(tǒng)都立即快速反應(yīng)，保障獨(dú)居老人的安全。

3.1.1? 氣體傳感器

（1）二氧化碳傳感器。

CO2傳感器探測空氣中二氧化碳的含量，當(dāng)空氣中二氧化碳含量超過一定范圍時(shí)，可以通過控制器來控制新風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)量開關(guān)，向室外排風(fēng)。

（2）甲醛傳感器。

甲醛傳感器通過擴(kuò)散原理對空氣中存在的甲醛進(jìn)行探測，同時(shí)對醇類、苯和萘等氣體也有一定的程度的響應(yīng)。使用16位AD轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換精度、靈敏度都較高。

3.1.2? 溫濕度傳感器

本設(shè)計(jì)采用 DHT11 傳感器作為變電站設(shè)備室的溫濕度傳感器，此傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測溫元件，抗干擾能力強(qiáng)，性價(jià)比極高。

3.1.3? 火焰?zhèn)鞲衅?/p>

在電路中有專門的閾值電路，當(dāng)傳感器檢測值超過設(shè)定的閾值時(shí)，輸出電路接通，輸出高電平;當(dāng)傳感器檢測值低于設(shè)定閾值時(shí)，輸出低電平。通過輸出電平的高低，就可以判斷是否有火災(zāi)的發(fā)生[2]。

3.2? 主控模塊

3.2.1? 柿餅派

柿餅派是基于柿餅UI開發(fā)的一款顯示屏板卡，支持豐富的外設(shè)通信接口，可外接傳感器或其他主控單元，支持豐富的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和音視頻播放。

3.2.2? STM32F103RC

集成了高性能ARM?Cortex?-M332位RISC內(nèi)核。電源電壓為2.0 V至3.6 V，全面的省電模式集可用于低功耗應(yīng)用的設(shè)計(jì)。在本設(shè)計(jì)中STM32搭配RTOS系統(tǒng)使用。

3.3 通信模塊

短信通信模塊采用了工業(yè)級GSM/GPRS模塊，性能高，可以撥打電話、發(fā)送短信，擁有通用無線分組業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸功能，支持透明傳輸模式和域名解析，并有雙音多頻解碼識別對方密鑰，電路設(shè)計(jì)上采用開關(guān)電源，用戶識別卡采用目前主流的微卡座，結(jié)構(gòu)緊湊，小巧耐用[2]。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)24小時(shí)不間斷進(jìn)行房屋檢測，實(shí)現(xiàn)氣體、溫濕度、火焰等信息檢測的功能，對傳感器采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理并上傳，若有任何異常情況，將進(jìn)行相應(yīng)處理，及時(shí)地預(yù)防各種危險(xiǎn)事故的發(fā)生。同時(shí)老人可以在顯示屏終端對房屋內(nèi)的智能家居設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，如調(diào)節(jié)空調(diào)溫度、調(diào)節(jié)燈色溫等。軟件設(shè)計(jì)美觀大方，功能流程簡單，對老人群體友好，不用擔(dān)心不會使用智能設(shè)備等問題。

5 交互界面UI設(shè)計(jì)

柿餅UI整體架設(shè)在RT-Thread操作系統(tǒng)之上，實(shí)現(xiàn)了一套完整的UI框架，整體風(fēng)格類似安卓，支持多種動效。在本設(shè)計(jì)中，考慮到老人視力下降的普遍情況，人性化地采用? ? 22號加粗大字體。同時(shí)頁面布局簡單大方，不同于現(xiàn)有智能家居APP功能的復(fù)雜煩瑣，對老人群體友好。

5.1 控件

主要使用控件有Card容器控件、Panel容器控件、DotIndicator指示器控件、Label標(biāo)簽控件、ImageBox圖片盒控件、Button按鈕控件、Switch開關(guān)控件、ProgressBar進(jìn)度條控件、Slider控件、Wheelstring文本滾動控件。

5.2? 主要頁面設(shè)計(jì)

包括功能智能設(shè)備展示頁面、具體控制操作頁面、數(shù)據(jù)展示頁面三大界面。在界面設(shè)計(jì)中，一個(gè)界面的顏色盡量保持在3種以內(nèi)，大區(qū)域的顏色采用白色色調(diào)，操作控件則使用藍(lán)、黃色等彩度較高的顏色來表達(dá)。根據(jù)老年人的特征，對界面的結(jié)構(gòu)、切換、內(nèi)容進(jìn)行合理化設(shè)計(jì)。將功能分組，做到簡單明了。界面中使用的文字少而精，并且以精簡的圖形為主，引起使用者共識，保持圖形的單純性[3]。

設(shè)置智能設(shè)備展示頁面為主頁，主界面以Card控件為容器，搭配DotIndicator，實(shí)現(xiàn)手勢左右滑動切換智能設(shè)備展示頁面與數(shù)據(jù)展示頁面。

5.2.1? 智能設(shè)備展示頁面

展示房屋里能進(jìn)行控制的智能設(shè)備，并有簡單的開關(guān)功能。Card控件中包含3個(gè)Panel控件，分別對應(yīng)燈、窗簾、空調(diào)3個(gè)智能設(shè)備。每個(gè)Panel控件中從上到下用ImageBox控件顯示智能設(shè)備圖片，Label控件展示智能設(shè)備名稱，Switch控件對智能設(shè)備進(jìn)行啟動/關(guān)閉操作。

5.2.2? 具體控制操作頁面

觸控智能設(shè)備展示頁面中ImageBox控件后進(jìn)入相應(yīng)的具體控制操作頁面。在智能燈控制頁面，用label控件搭配Slider控件，實(shí)現(xiàn)亮度與色溫的改變。

在空調(diào)控制頁面，通過觸摸Button控件選擇不同的模式，通過Button控件實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)空調(diào)溫度功能，Label+Wheelstring控件實(shí)現(xiàn)定時(shí)時(shí)間選擇。

在窗簾控制頁面，可以選擇全開＼全關(guān)兩種快捷模式，或者自己設(shè)定窗簾拉伸程度。

5.2.3? 數(shù)據(jù)展示頁面

展示房屋內(nèi)傳感器的采集數(shù)據(jù)。頁面以5個(gè)Panel控件布局，每個(gè)Panel控件里用Label控件展示采集信息名稱，ProgressBar控件顯示數(shù)據(jù)量。

5.3 動畫引擎

采用滑屏效果切換智能設(shè)備展示頁面與數(shù)據(jù)展示頁面，進(jìn)入具體控制操作頁面時(shí)采用高斯模糊動效，以增強(qiáng)圖像在不同比例大小下的圖像效果。

6 結(jié)語

總體上來說，獨(dú)居老年人已經(jīng)成為我國老年人口的主體，面對一系列潛在的安全隱患以及基于智能家居、傳感器技術(shù)，Permission UI設(shè)計(jì)了這款針對獨(dú)居老人的智能家居系統(tǒng)，不僅能保障獨(dú)居老人的安全、方便他們的生活，還能提高社會對獨(dú)居老人的關(guān)注度。Persimmon UI交互界面對老人群體友好，有很好的應(yīng)用前景。

[參考文獻(xiàn)]

[1]金瑋，李金龍，王蓉.智能時(shí)代的“邊緣人”：中老年人如何融入智能時(shí)代[J].時(shí)代金融，2016（29）：223，228.

[2]徐啟明，楊偉新.一種獨(dú)居老人家庭監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].無線互聯(lián)科技，2020（11）：44-45.

[3]姚江，封冰.體驗(yàn)視角下老年人信息產(chǎn)品的界面交互設(shè)計(jì)研究[J].包裝工程，2015（2）：67-71.

（編輯 王永超）