基于物联网技术的智能管家系统设计

基于物联网技术的智能管家系统设计

熊波

深圳信路通智能技术有限公司

摘要：目前我国信息技术和科技水平的快速发展，随着物联网技术的不断成熟和人工智能的迅猛发展，智能管家在此环境下孕育而生并快速发展。智能管家致力于为个人客户提供智能、高效、专业的管智能服务，推动人工智能时代的文明创新。智能管家系统的设计一般包括对人的健康状况进行检测、远程通信交流、实时获取天气状况和出行建议等。智能管家系统应能够将每次检测的体脂率进行存储，并在历史查询时以折线图的形式呈现。系统实现是基于TCP/IP协议结合Socket通信、SQLite3数据库操作、Linux系统编程、framebuffer显示等技术。

关键词：物联网技术；智能管家；系统设计

引言

基于前后端分离技术，设计了一个功能全面，架构稳定的智能辅助学习系统。通过该系统，参赛者可以对算法训练题目进行分析，模拟比赛，并进行赛后复盘和总结。系统后端采用Ｄｊａｎｇｏ框架，前端采用Ｅｌｅｃｔｒｏｎ和Ｖｕｅ框架，保证前后端的可扩展性，降低了系统的耦合性，并采用ＷｅｂＳｏｃｋｅｔ完成用户之间的实时通信。系统提供了训练题库，借助文本分词来获取题目的类型标签，并使用该标签类型对题目进行划分，并指导用户数据的可视化结果。

1系统整体设计

根据智能管家系统功能需求进行系统模块设计，将系统分为如下五个模块进行设计。⑴登录注册模块：基于TCP/IP网络和数据库实现创建和登录个人账号。⑵体重、体脂检测及BMI计算模块：基于传感器，获得用户的体重、体脂数据，再结合输入的身高数据计算用户的BMI指数。并将获得和计算的数据存入SQLite3数据库。⑶历史数据显示模块：基于数据库中的数据，将近期的历史数据汇总，绘制折线统计图。⑷出行建议模块：基于网络爬虫技术获取实时天气信息，穿衣指数以及空气质量等信息，实时反馈给用户，并在用户需要外出时对用户提出适当的穿衣建议，避免出行问题。⑸论坛模块：通过建立TCP服务器，可查看用户上传的动态信息等。

2物联网技术的智能管家系统设计

2.1登录模块

用户登录模块是用于用户登录自己的主页，首先需要将登录注册模块和系统服务器连接。其次需要显示软键盘，实现账户和密码的录入，在客户端录入账号密码后，系统服务器检索数据库，寻找匹配账号和密码，若成功则进入用户主页失败则提示重新输入。此模块的设计分为以下三步。⑴UI与软键盘：在进行输入账号密码时需要用到交互界面软键盘，交互界面软键盘感知点击位置，判断交互界面被点击的xy坐标与上次不同时有效，即一次点击将会产生多次判定。再将准备好的图片位置与屏幕坐标对应，即可得到点击位置和输入的字符。⑵输入回显：回显时记录当前界面，删除输入的字符时依据当前界面输出。⑶登录与注册：用户输入信息创建或登录账号，用TCP网络传输本地拼接带帧头的字符串后，服务器解析调用数据库实现注册登录。

2.2日志模块

在日志模块中，用户可创建多级日志用于赛后复盘总结，每页日志最多可存储２Ｍｂ的数据。当用户完成日志的构建后，后台会校验日志数据合格性，通过校验后存入数据库，同时将用户日志的缓存更新，保持数据一致性。日志编辑框支持ｍａｒｋｄｏｗｎ语法，用户可在日志中添加文字、图片、链接等一系列内容来完成赛后总结或刷题记录，并将日志以二进制文件的方式存入数据库中。在用户进入系统时由子进程查询日志目录结构，并将这些内容放入缓存中。当用户点击对应日志时，系统进行解析，交给前端渲染，同时在缓存中添加此内容。（１）数据结构：日志模块中创建多层级的日志，创建的日志目录会直观的展示给用户，但是为了保持数据的稳定性以及查询效率。用户目录会在第一次加载后进行缓存，之后用户刷新界面都使用缓存中获取的目录，直到更新目录后台时再次获取新的日志目录，并更新用户界面，同时将新的用户目录传入缓存；（２）日志内容：用户可使用ｍａｒｋｄｏｗｎ语法来完成日志的添加。文字和链接将以ｈｔｍｌ文件的形式存入数据库，图片也保存至数据库。每次加载日志时，会从数据库汇总获取并解析，解析后的内容会存入缓存，下次进入页面时不再重新加载和渲染。当用户修改日志内容后，系统直接将用户修改后的ｈｔｍｌ文件存入数据库，同时将缓存中的内容同步修改。

2.3物联网在供水全流程的应用分析

依据前面讨论的各种技术的关键分析，本节构建了一个供水全流程的智能水管理系统。包含了从水源地取水、原水输水、自来水厂、配水管网至用水户的全过程。该系统是一个基于物联网的实时智能水管理系统，能够记录水位和水质参数。控制器将连接到用于水质和水位测量的传感器，如用于测量水位的ＨＣ－ＳＲ０４超声波测距传感器，用于检测ｐＨ的ｐＨ传感器等。为了进行实时监控，在控制器内集成物联网平台（如Ｂｌｙｎｋ）非常重要，可以通过这些平台在互联网上控制Ｒａｓｐｂｅｒｒｙ　Ｐｉ等物联网设备。使用这种集成，就可以在移动应用程序上显示实时水位。

2.4模块化智能管家实体交互设计

模块化设计是一种在产品设计时广泛使用的设计手法，模块化设计的重点是有不同功能的可拆卸模块，每个模块都需要独立地进行设计和生产，并兼顾排列组合的整体连接需求。在智能管家产品中运用模块化的可变设计不仅可以提高使用灵活度，而且满足了用户个性化需求，体现了人性化设计的理念。能管家主模块应聚焦在基础控制，如声音、光线、视觉环境的控制。随着用户个性化的需求提高以及其他细节功能的控制，设计师需要重视不同调节需求的操作设计，如旋转、滑动，按压等。设计者需要为不同的功能模块选择最佳的实体交互形式。以智能灯的控制为例，在智能管家的帮助下，可以实现多处灯光集中控制，并通过旋转按键切换灯光颜色或滑动按键调节灯光明暗，这样的开关模块化组合使用便捷，提升了用户体验感。

2.5合理的实体交互设计

结合用户调研和竞品分析可知,实体交互为当前人们更为偏好的智能管家产品交互形式。实体交互“看得见,摸得着”的特性,相较于容易被忽视的虚拟操作,能够给人更直接的物理反馈。实体的移动和按压可以有效缓解办公压力,给人创造愉快的工作体验。但不是所有类型的实体交互都适用于办公场景,一些无意间容易被触发的交互手段应避免选择,如体感交互中的推动操作。同时,还应该注意选取符合办公智能管家功能需求的实体交互方式。以台灯需要进行连续色温调节的功能为例,由于不是分档式的操作,故可采用无挡位的旋钮实现流畅操作。以氛围灯色彩转换的功能为例,由于只需进行颜色切换,故可采用“摇一摇”的体感交互。相应采用的交互方式也不同,如进行交互方式的互换,将极大影响用户的操作体验。由此,合理的实体交互设计对于智能管家的操作体验至关重要。

结语

通过智能管家对场景内物理环境进行自定义,可以更好地投入到工作中去。更灵活的个性化设计,带来更多的空间掌控权。创造一个符合个人喜好的工作环境,可以快速提高员工的团队参与度和办公效率。

参考文献

[1]陈希蓝，任新宇.论人性关怀与无意识设计[J].艺术科技，2019，32（11）：172.

[2]王慧，苗艳凤.产品设计中的情感化设计趋势研究[J].美术教育研究，2020（14）：113.

[3]王子轩，吴智慧.智能办公家具交互设计方法与用户需求理论研究[J].家具，2021，4（02）：31.

作者简介：熊波（1994-），男，汉族，广西博白人，本科，助理工程师，主要从事物联网软件系统开发工作。