基于Android的智能交互App设计

2023-01-15冯莹莹杨大山

无线互联科技 2022年21期

冯莹莹，杨大山

(阜阳师范大学信息工程学院，安徽阜阳 236041)

0 引言

Android系统(安卓系统)是由Google公司和开放手机联盟开发的一种基于Linux的自由且开放源代码的操作系统，被广泛应用于手机、平板、智能家居等领域。Android系统具备良好的扩充性，能够有效支持各类硬件，满足人们各项操作体验需求。基于 Android系统研发的应用，各类智能交互App的创新开发设计大有可为，能够有效发挥出易扩展、成本低、操作简单等应用优势，赢得市场用户的认可和支持。

1 Android平台

Android是一款市面上首个为移动终端设计开发的移动软件，不仅能够应用在手机领域，还可以延伸应用至PC、智能家居设备等领域。Android系统的开发设计主要分为4部分内容，操作系统、中间件、用户界面以及应用软件，不同部分有着不同的功能作用。下面围绕Android系统软件的架构进行描述：(1)Linux Kernel层。该层作为整个Android系统的核内容，主要负责资源访问、设备驱动程序以及电源管理等。(2)应用程序。在Android系统开发设计中有着众多应用软件，而这些软件都是采用Java语言进行编写的。(3)应用程序框架。Android系统的软件开发技术人员通常会使用应用程序框架提供的API函数，规范合理开发出各种应用程序。而这些API主要涵盖了SQLite 数据的使用、资源访问以及联系电话访问等[1]。

在Android系统开发中，主流开发语言为Java语言，但是Google公司为了能够提升Android系统在市场上的竞争力，考虑到其需要支持Java语言与C语言的混合编程，因此又发布了Android NDK。基于Android NDK的支持，市场开发技术人员能够科学高效地编写出大量具有高性能的关键部分代码与重用历史代码。开发技术人员通过简单修改.mk文件就能够直接创建出.so文件，因为Android NDK中的.mk文件能够屏蔽CPU、操作系统的差异。

2 基于Android下的智能交互App设计——以智能家居为例

2.1 系统需求分析

Android下的智能交互App需求分析主要包括4个方面内容。

2.1.1 业务需求

智能家居交互App开发设计的核心业务服务，需要满足市场用户能够随时随地远程操控各项家居设备，比如空调设备、照明设备、窗帘等，同时还要能够接收处理各种安防警报提醒、物业消息通知等[2]。

智能家居交互App设计应用还要确保能够为用户提供各项简单方便的管理功能，满足用户的日常操作体验使用需求，方便查找各项使用数据信息。本文开发设计的基于Android下的智能家居交互App，是市面上主流使用的智能家居系统核心组成部分，在考虑到系统的完整性、扩展性等方面内容，技术人员在对智能家居交互App开发设计时，科学有效地对智能家居的基础与核心业务服务功能进行了封装处理，通过提炼出能够复用的中间件，为智能家居的其他程序开发提供了有利的基础。

2.1.2 用户需求

智能家居交互App设计服务对象主要是住宅小区业主，设计人员需要展开小区调研分析工作，加强与住宅小区业主的互动交流，全面了解他们对智能家居App的体验使用需求，从而有针对性地开发App功能。关于智能家居App中的设备管理功能优化设计，应能让小区用户利用移动设备随时随地登录App，浏览了解到家中各设备的开关运行状态，即便没到家也可以提前远程操控启动关闭家居设备，从而享受到智能家居App带来的便利生活。智能家居App中的信息服务功能优化设计[3]，应能使小区用户随时掌握小区最新通知公告信息，获悉家中水电使用情况，及时进行水电费用充值，避免出现断水、断电等问题，影响正常生活。此外，信息服务功能还可以帮助用户获取安防警报信息，针对突发情况及时采取控制防范措施，提升家居生活的安全可靠性。

2.1.3 功能需求

Android的家居智能App开发设计还需确保用户能够操作使用软件完成各项业务，满足用户不同的业务开展需求，提升智能家居生活体验水平，如下表1所示为现代智能家居App基础功能设计。

2.1.4 非功能性需求

智能家居App设计的非功能性需求是指为满足用户业务需求而必须具有且除功能需求以外的特性。智能家居App的非功能性需求主要包括系统性能、系统安全、可复用性、可适应性以及界面友好性等。以App系统性能需求为例，其实质是指系统运行响应速度和计算速度。App的性能会受到各种因素的影响，主要涵盖了业务需求、编程语言、系统架构以及算法设计等。当技术人员在优化设计智能家居App时，需要注重识别和处理好这些性能问题，以此来满足小区用户的各项体验使用需求。

表1 智能家居App基础功能

2.2 系统模块设计

基于Android的智能家居App系统模块设计主要分为4部分内容，分别是信息服务、数据查询、设备管理以及软件设置。如图1所示，为智能家居App的系统模块设计架构。其中，信息服务模块设计主要负责管理住宅小区业主接收的各项推送信息，涵盖了小区安防警报、物业通知以及小区公告等。以小区物业通知为例，通过将智能家居App与小区物业管理系统联系在一起，物业管理人员能够通过该系统向本小区业主推送各类通知信息，比如水电费缴纳通知、快递包裹领取通知、网费欠费通知等，使小区业主能够及时处理这些信息，方便日常家居生活，同时也提升了小区物业的管理工作效率。

数据查询模块作为智能家居App设计的重要快捷入口，能够方便小区业主用户通过登录使用App，随时随地了解到家居设备运行情况、设备操作记录以及小区物业公告与通知记录等内容[4]。当小区业主用户通过家居智能App操作某类设备时，只需在数据查询模块输入相对应的设备类型名称，准确点击数据查询按钮后，App界面就会呈现出对应的设备信息，方便小区业主用户控制自家设备，实现设备的远程操控管理。

设备管理模块作为智能家居App设计的核心内容，能够辅助小区业主科学高效地管控家居设备，完成各项设备的远程操控、视频监控以及基于设备控制的情景模式和联动防区。以设备控制的情景模式为例，能够将业主家中的各项设备及其开关状态设置成某个特定场景，使小区业主能够完成一键操作[5]。软件设置模块作为智能家居App设计过程中的辅助功能部分，涵盖了软件用户管理设置、升级设置以及网络设置。以软件用户管理设置为例，其实质是指小区业主的注册和登录功能。通常情况下，小区内每个家庭用户只能注册一个账号，业主可以将登录账号给其他人使用，并更改保存好隐私密码，设置是否自动登录。

2.3 App软件模块结构

智能家居App的分层模块结构设计如图2所示，从上往下共分4层，分别是用户界面层、功能层、中间层以及操作系统层。不同层之间存在着相互依赖关系，下层需要为上层有效提供公开的服务接口，当某层的内部产生一定变化时，只需要保证外部接口不变，就不会对其他层的实际运行产生影响。不同层都是严格按照模块进行科学划分，不同模块之间处于一种相互独立的状态，并通过接口相关联，能够满足高内聚低耦合的基本准则。以智能家居App的中间层为例，作为核心功能层能够为App操作用户提供网络数据通信、数据存储、管理以及第三方库等服务，满足用户的各项服务功能需求。

图1 智能家居App功能模块设计

图2 智能家居App分层模块结构

2.4 数据结构设计

基于Android的智能家居App数据结构设计，是为了能够高效使用数据而在计算机中存储和组织数据的特定方法。智能家居App的数据存储结构存在着多种方式，比如数据库、XML文件。以智能家居App的数据库设计为例，作为一种按照数据结构进行组织、存储和管理数据的仓库，是保障App正常稳定运行的重要前提基础。智能家居App的数据库是基于Android系统的SQLite数据库。数据库中存储的数据信息主要包括小区物业公告通知信息、安防警报记录信息、设备操作记录信息等。技术人员在优化设计智能家居App的数据库时，要科学遵循以下几点原则。

2.4.1 高效性

设计技术人员要提升智能家居App的数据库响应速度，就必须注重减少数据库的操作指令数，充分考虑数据库设计应用的高效性。

2.4.2 降低数据冗余

当App系统中存在着过多的冗余数据，将会占据更多的物理存储空间，不仅会对用户升级软件带来麻烦，也会不利于数据库的安全高效维护[6]。因此，App设计人员在数据库优化设计时，需要注重降低数据冗余。

2.4.3 扩展性

与西方发达国家相比，当前我国智能家居建设发展还处于初级阶段，各项功能还不够完善，市场用户的体验需求也会逐渐产生变化。因此，在智能家居App数据库设计时，设计人员需要考虑到赋予其良好的可扩展性。

2.4.4 安全性

数据信息作为智能家居App系统中极为宝贵的资源，关乎用户的切身利益，一旦用户日常操作使用App过程中产生的数据信息，被不法分子盗取利用或者破坏篡改，将会造成较为严重的不良影响。因此，在数据库设计时，技术人员需要采取一定的安全防范控制措施，充分保障数据库日常运行管理的安全可靠性。