CN104991764A

CN104991764A - 一种融合通用协议的家电设备用户界面动态生成模型

Info

Publication number: CN104991764A
Application number: CN201510306219.9A
Authority: CN
Inventors: 刘发贵; 陈国祥; 华波; 王亮明; 周展超; 赵洋
Original assignee: GUANGDONG CANBO ELECTRIC CO Ltd; South China University of Technology SCUT
Current assignee: GUANGDONG CANBO ELECTRIC CO Ltd; South China University of Technology SCUT
Priority date: 2015-08-04
Filing date: 2015-08-04
Publication date: 2015-10-21

Abstract

本发明公开了一种融合通用协议的家电设备用户界面动态生成模型，通过将家电设备功能集抽象成一组基于简单通用协议的数据集，并结合用户对家电设备的期望用户控制界面，基于FMP模型对该数据组进行分析，并建立模型，最后，根据模型实现家电设备用户控制界面的动态生成。本发明的技术方案提供了对智能家居控制系统界面的设计与动态生成，该模型大大减轻了系统前端开发工程师的工作量，减少了系统开发的代码量，其界面的数据驱动特性也降低了对智能控制系统更新的频率，最后，该模型是基于智能家居控制的简单的通用协议，将用户界面与控制协议结合在一起，便于智能家电控制的实现。

Description

一种融合通用协议的家电设备用户界面动态生成模型

技术领域

本发明涉及智能家居领域，特别涉及多平台智能家居控制系统控制界面的用户定制以及动态生成模型与技术方法。

背景技术

智能家居(Smart Home，SH)或称智能住宅，是无处不在的计算机信息处理技术或住宅。一般来说，智能家居是以住宅为平台，利用先进的计算机技术、网络通讯技术和综合布线技术，将与家居生活有关的各种子系统有机地结合在一起，并将与家庭生活有关的设备进行集成，以构建高效、舒适、安全的生活环境。

智能家居发展状况，智能家居是一个新生的产业，随着物联网技术、云技术、无线通信技术以及其他像RFID技术的发展，智能家居得到了很大的发展和拓展。按照智能家居现在的发展速度来看，智能家居市场的消费潜力必然是巨大的产业前景光明。虽然智能家居系统在国内发展迅速，但是也存在一定的问题。主要体现在如下几个方面：

1)标准缺失，是制约行业发展的瓶颈；

2)产品通讯协议不统一，各厂商按照不同的接口标准和协议进行生产，使得各家产品之间不能实现互联、互通和互操作；

3)产品功能过于繁杂花哨，忽视产品的稳定性，是当前行业存在的通病；

4)产品功能华而不实，没有找到用户的真正诉求；

5)智能家居系统的信息安全性。

因此，有必要做进一步改进。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种结构简单合理、智能化、稳定性高、协调性强、实用、信息安全的融合通用协议的家电设备用户界面动态生成模型，以克服现有技术中的不足之处。

按此目的设计的一种融合通用协议的家电设备用户界面动态生成模型，其特征在于包括功能模型层、数据抽象层、模型层和表示层。

所述的功能模型层是家电设备的功能集合；所述的数据抽象层包括：简单通用协议、数据抽象与数据分析；所述的模型层包括数学建模与对象模型；所述的表示层包括界面模板库、界面模板、用户界面。

所述的简单通用协议是智能家居系统对家电设备进行控制的底层协议，该协议是对一般家电控制协议的简化优化。

所述的数据抽象是功能模型层基于简单通用协议抽象化的一组数据集的过程与结果。

所述的数学建模是数据抽象进行数据分析，结合用户期望的家电控制用户界面类型，通过对抽象数据进行分类、组合、拆分，构建系统模型；所述的对象模型是指用户界面的内在模型，表示界面元素之间的逻辑关系。

所述的界面模板库根据建立的系统模型，设计出若干界面模板，所有界面模板构成界面模板库；用户界面是根据设备功能集与该模型开发出来的界面。

所述家电设备用户界面动态生成模型是基于MVC设计模式与FMP模型所设计的模型。

所述家电设备用户界面动态生成该模型是基于所有家电设备与底层控制协议的融合，自动生成的用户界面带有家电设备的控制功能。

用户界面是数据驱动的，可根据用户的需要定制，而数据则来自家电设备的功能抽象化。

本发明的融合通用协议的家电设备用户界面动态生成模型通过整理包括功能模型层、数据抽象层、模型层和表示层。其中，功能模型层用于将家电设备抽象成功能集实例，为转化成为数据提供中间节点；数据抽象层用于将功能集抽象成为数据记录，并进行数据分析；模型层用于对抽象数据进行分类、拆分、组合，建立系统模型和对象模型；表示层通过对模型进行数据输入所得到的界面输出或者显示。其具有结构简单合理、智能化、稳定性高、协调性强、实用、信息安全的特点。

附图说明

图1为本发明一实施例用户界面动态生成基本结构示意图。

图2为本发明一实施例模型建立过程示意图。

图3为本发明一实施例用户界面动态生成过程示意图。

图4为本发明一实施例中六种设备用户界面组件示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

参见图1，本融合通用协议的家电设备用户界面动态生成模型，包括功能模型层、数据抽象层、模型层和表示层。

所述功能模型层是由产品(即家电设备)与用户参与的部分，表示的是家电设备的功能集合，用于将每一个智能家电设备抽象成一个独立的功能集实例，为将智能家电设备转化成为数据提供中间节点。

所述数据抽象层用于将功能模型层中的功能集进一步抽象化成为基于简单通用协议的具有特定格式的一组数据记录，并对这些数据与用户期望的用户界面进行数据分析；其包括：简单通用协议、数据抽象与数据分析。简单通用协议是智能家居系统对家电设备进行控制的底层协议，该协议是对一般家电控制协议的简化优化；智能家居通用控制协议，正是因为智能家居底层通讯协议不统一，极大地制约了智能家居行业的发展，因此，有了通用控制协议的出现；通用控制协议是对现在控制协议的整合分析后，得到的简单优化的控制协议。数据抽象是指功能模型层基于简单通用协议抽象化的一组数据集的过程与结果。

所述模型层用于对抽象数据进行分类、拆分、组合，建立系统模型，并根据界面之间的逻辑关系，建立对象模型，建模过程如图2所示；其包括数学建模与对象模型；其包括数学建模与对象模型。数学建模是将数据抽象进行数据分析，结合用户期望的家电控制用户界面类型，通过对抽象数据进行分类、组合、拆分，构建系统模型。对象模型是指用户界面的内在模型，表示界面元素之间的逻辑关系。

所述表示层，即模型的显示部分，通过对所述模型进行数据输入所得到的界面输出或者显示，如图3所示；其包括界面模板库、界面模板、用户界面。界面模板库是根据建立的系统模型，设计若干基本的控件组件，这些基本的控件组件便是界面模板，所有界面模板共同构成界面模板库。根据设备功能集与该模型，系统开发人员最终开发出来的界面成为用户界面，用户界面是数据驱动的，是可以根据用户的需要而定制的，而数据则来自家电产品的功能抽象化。

本融合通用协议的家电设备用户界面动态生成模型是基于MVC设计模式与FMP模型所设计的模型。此外本模型是基于所有的家电设备与底层控制协议的融合，即使用该模型自动生成的用户界面也带有家电设备的控制功能。

MVC框架：其全名为Model View Controller，一种软件设计典范，用一种业务逻辑、数据、界面显示三者分离的方法组织代码，将业务逻辑聚集到一个部件里面，在改进和个性化定制界面及用户交互的同时，不需要重新编写业务逻辑。MVC被独特的发展起来用于映射传统的输入、处理和输出功能在一个逻辑的图形化用户界面的结构中。

FMP模型：面向软件工程的用户界面设计和自动生成的FMP模型由三部分组成：功能模型、内部模型、表示模型。功能模型部分处理的是由用户参与的功能部分，表示的是界面的功能构成。通过功能的分析，可以明确界面要完成的功能，并确定对数据信息的需求。内部模型体现了界面的内在模型，表达了界面元素之间的逻辑关系。表示模型是模型的显示部分，也即用户界面部分。

智能家电设备功能包括电源开、电源关、空调温度设置、空调模式设置等等，将所有智能家电的功能组成的集合成为设备功能集，将所有家电的所有功能集合成为设备完备功能集，所述的数学建模是基于设备完备功能集的。

简单通用协议如表1所示：

表1：简单通用协议

MAC_ADDRESS	OP_CODE	OP_VALUE	OP_DESC
				0x45	0x2F	0x00	电源开
0x45	0x2F	0x01	电源关

其中，MAC_ADDRESS：智能家电设备的物理地址，对于每一个设备，其地址是唯一的；OP_CODE和OP_VALUE：功能码和控制值，组合起来表示控制设备为某种状态；OP_DESC：表示该条记录将智能家电设备的状态改变为OP_DESC的值。控制指令为控制终端向家电设备发出的控制命令，状态指令为家电设备向控制终端返回的状态信息。需要注意的是，控制指令与状态指令都是相同的，其格式为：MAC_ADDRESS、OP_CODE和OP_VALUE。

因为当前智能家居行业的一个极大瓶颈在于协议的不统一，要使得该模型能得到广泛的使用，必须将协议简化优化成为一个通用协议，即所述的简单通用协议。

抽象数据，即将每个智能家电设备的每一个功能抽象化为一个或多个数据记录。而这些记录是基于所述简单通用协议的。抽象数据表示如下：

表2：设备表

MAC_ADDRESS	D_TYPE	D_NAME
			0x45	0x40	顶灯1
0x46	0x40	顶灯2
			0x77	0xA0	空调1
0x16	0x06	电磁炉1

表3：功能表

OP_ID	D_TYPE	OP_CODE	OP_VALUE	OP_DESC
					1	0x40	0x2F	0x00	电源关
2	0x40	0x2F	0x01	电源开
					3	0xA0	0x1F	0x14	20摄氏度
4	0xA0	0x1F	0x19	25摄氏度
					5	0x06	0x03	0x81	火候1档
6	0x06	0x03	0x82	火候2档
					……	……	……	……	……
13	0x06	0x03	0x89	火候9档

对于设备表(表2)中的MAC_ADDRESS与简单通用协议中的MAC_ADDRESS一样，都是表示智能家电设备物理地址；D_TYPE则表示智能家电设备的类型，智能家电的设备类型包括灯光类(0x40)、厨卫类(0xA0)等等；D_NAME则表示智能家电设备的名称。

对于功能表(表3)中的OP_ID表示功能ID，是一条记录的标识，具有唯一性；设备表中的D_TYPE与功能表中的D_TYPE一样，表示设备类型；功能表中的OP_CODE和OP_VALUE与简单通用协议中的OP_CODE和OP_VALUE表示的意义一样，表示功能码和控制值；功能表中的OP_DESC与简单通用协议中的意义一样。

用户期望/用户界面，即对于每一智能家电设备，用户参与到用户界面设计中得到的家电控制界面。对于每一种类型的家电设备，其用户界面是不相同，而总的智能家居控制系统用户界面是由若干个不同的用户界面构成的。将每一个家电设备的控制界面拆分，可以发现，其实，这些控制界面都由有限的子部件组成。这些子部件包括按钮、数字条、时间条(数字条的一种特殊情况)、单选按钮、文本框等组成。

数据分析是结合用户期望/用户界面，对所述的抽象数据进行分析处理的一个过程。数据分析过程如下：

1)协议界面相结合：因为是结合智能家电控制协议的用户界面，所以，MAC_ADDRESS是必须且唯一的。控制指令中的MAC_ADDRESS类似与IP协议中的目的IP,标志该指令发送的目的家电设备；

2)设备类型决定用户界面：随着家电设备的越来越多，用户界面则越来越复杂，但是相同类别的设备功能是相同的，因此，其控制终端用户界面也应该是一样的，从而，类别对于用户界面的重要性不言而喻。D_TYPE便是指设备的分类。对于每一设备分类，其功能在生成完毕之后便固定不变，即其设备功能集是固定不变，即其设备功能集抽象化的数据集不变。比如，设备类型为0x40的顶灯，其抽象化数据为表3中的前两条记录，即电源开和电源关。因此，对于一定设备类型的设备，其用户界面也是固定不变的。比如顶灯1(0x45)与顶灯2(0x46)尽管是不同的设备，但是都是属于同一种设备类型顶灯(0x40)，因此，出现显示名称不一样之外，其用户界面是相同的。

3)对于功能表(表3)中的数据记录，结合用户期望界面，可以发现要使用这些数据生成用户期望界面仍然是一件不容易的事情。下面通过对这些数据记录的拆分、组合、分类，将抽象数据与用户期望用户界面联系起来。

4)数据记录的组合：要把多条数据记录与单组件界面(开关按钮)联系起来，需要对多条数据记录组合成一条数据记录。例如：

1.将表3中的第一二条数据记录组合成如下数据记录：

表4

OP_ID	D_TYPE	OP_CODE	OP_VALUE	OP_DESC
					1	0x40	0x2F	0x00/0x01	电源关/电源开

2.将表3中的第五至十三条数据记录组合成如下数据：

表5

OP_ID

D_TYPE

OP_CODE

OP_VALUE

OP_DESC

5

0x06

0x03

0x81/0x81/0x89/1/1/9/档

火候

其中OP_VALUE的格式包括：默认值、最小值、最大值、步长、最小值对应值和最大值对应值。

5)数据记录的拆分：将一个功能抽象化的数据记录拆分成多个抽象数据记录。例如，电饭煲的定时功能，即需要约定的时间点(包括小时和分钟)做约定的动作(比如：烧水、煲汤等)。这个功能可能会被拆分成三条数据记录：①烧水，②定时小时，③定时分钟。数据记录的拆分会使得看似复杂的功能容易界面化，从而实现数据驱动界面。

6)数据记录的分类：不同的设备类型存在着类似的功能或者相同的用户操作方式，因此，可以把类似的功能或相同的用户操作方式的抽象化的数据分类。例如，对于一条记录对应一个按钮的简单数据记录，我们把它划分为类别一(DirectButton)，对于开关型或者二态型数据记录，我们把它划分为类别二(PowerButton)。所有的分类如下表6：

表6

这六类界面示意图如图4所示。

根据上述数据分析，我们需要对表3进行完善。完善结果如下：

表7：功能表(完善后)

下面，让我们建模把上表的抽象记录与用户界面联系起来。

对于记录1，生成的界面为PowerButton。该开关控件会在电源开(0x01)与电源关(0x00)中不断切换。

对于记录2，它是连续型NumericButton，控制码一直不变，为0x1F，控制值从0x14(20摄氏度)连续递增到0x1E(30摄氏度)，控制值的格式包括：默认值、最小值和最大值。控制值为用户界面提供用户操作设置所得。记录3与记录2相同。

对于记录4，控制码与控制值都为空，类型为3，即ParentChildButton。由OP_PARENT可以看出，它有两个子记录，分别是记录5和6。因此，记录5和6都会出现在其子界面frmChildFrame上。

对于记录7，类型为5，即TimeButton。控制码有两个值0x11与0x12，这是小时定时控制码与分钟定时控制码；控制值的格式包括：小时默认值、小时最小值、小时最大值、分钟默认值、分钟最小值和分钟最大值。其中，控制指令的真正值由用户通过用户界面设定。

对于记录8，类型为6，即FunctionButton。控制码同样存在两个值0x0C和0x0D，这是小时预约控制码与分钟预约控制码，控制值的格式和类型5的控制值格式一样。不同的是，FunctionButton还拥有其他功能子记录。由OP_PARENT可以看出，其子记录包含记录9、10。这两条记录将会出现在frmFunctionFrame子界面中的功能单选区中。

至此，我们的建模过程完毕，最终将设备功能通过数据、数据分析、数据建模的方式转化成了用户界面。

与现有技术相比，本发明的创新之处在以一下几个方面：

1)动态性：家电设备的功能是变化着的，用户的需求也是变化着的，一成不变的用户界面已经无法满足人类的需求，但是频繁的软件更新的成本是极高的，因此，动态化的用户界面更好的解决了这些问题。它允许用户自己定制自己的一套用户界面，允许设备管理商更新设备功能。

2)通用性：首先，本发明基于一个简单通用的智能家电设备控制协议，该协议也完美地融合智能家电设备的功能。因此，发明的第三方使用者可以简易地通过协议转换或者简单的协议更改便可以定制自己的动态界面系统。

3)高效性：该发明中的所有界面都是基于设备功能和少量的界面组件的，并没有大量的界面模板库，使得前端开发工程师的工作量大大减少，对于界面的设计工作得到很大的减轻，只需将工作转化成为简单的逻辑处理以及将设备功能抽象化成为数据记录。

4)跨平台：该模型不限于任何平台，可以是PC端，也可以是Android与IOS，也可以是其他。该模型很好地解决了不同平台的界面生成以及布局问题。

其操作主要由两个大步骤组成，如图2和图3所示，步骤如下：

step1：将设备功能数据化，并存储起来；

a)将智能家电设备功能抽象成功能集实例；

b)将功能集实例抽象成基于简单通用协议的抽象数据，如表2和表3；

c)根据表6与图4所示的界面功能组件，将表3根据定义的格式优化完善，如表7所示；

d)将表7的内容以一定的格式存到文件中，例如XML或数据库或者其他文件形式；

step2：读取文件内容，根据内容动态生成用户界面；

a)从文件中读取文件内容；

b)根据OP_TYPE的不同，生成对应的界面组件。例如NumericButton；

c)对于存在子界面的类型，将子数据记录作为参数传递给想对应的子界面类，例如frmNumericFrame；

d)关闭文件。

上述为本发明的优选方案,本领域普通技术人员对其简单的变型或改造，均落在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种融合通用协议的家电设备用户界面动态生成模型，其特征在于包括功能模型层、数据抽象层、模型层和表示层。

2.根据权利要求1所述的融合通用协议的家电设备用户界面动态生成模型，其特征在于，所述的功能模型层是家电设备的功能集合；所述的数据抽象层包括：简单通用协议、数据抽象与数据分析；所述的模型层包括数学建模与对象模型；所述的表示层包括界面模板库、界面模板、用户界面。

3.根据权利要求2所述的融合通用协议的家电设备用户界面动态生成模型，其特征在于，所述的简单通用协议是智能家居系统对家电设备进行控制的底层协议，该协议是对一般家电控制协议的简化优化。

4.根据权利要求2所述的融合通用协议的家电设备用户界面动态生成模型，其特征在于，所述的数据抽象是功能模型层基于简单通用协议抽象化的一组数据集的过程与结果。

5.根据权利要求2所述的融合通用协议的家电设备用户界面动态生成模型，其特征在于，所述的数学建模是数据抽象进行数据分析，结合用户期望的家电控制用户界面类型，通过对抽象数据进行分类、组合、拆分，构建系统模型；所述的对象模型是指用户界面的内在模型，表示界面元素之间的逻辑关系。

6.根据权利要求2所述的融合通用协议的家电设备用户界面动态生成模型，其特征在于，所述的界面模板库根据建立的系统模型，设计若干界面模板，所有界面模板构成界面模板库；用户界面是根据设备功能集与该模型开发出来的界面。

7.根据权利要求1-6任一项所述的融合通用协议的家电设备用户界面动态生成模型，其特征在于，所述家电设备用户界面动态生成模型是基于MVC设计模式与FMP模型所设计的模型。

8.根据权利要求7所述的融合通用协议的家电设备用户界面动态生成模型，其特征在于，所述家电设备用户界面动态生成该模型是基于所有家电设备与底层控制协议的融合，自动生成的用户界面带有家电设备的控制功能。

9.根据权利要求8所述的融合通用协议的家电设备用户界面动态生成模型，其特征在于，用户界面是数据驱动的，可根据用户的需要定制，而数据则来自家电设备的功能抽象化。