面向自闭症儿童的智能家居系统设计.pdfVIP

面向自闭症儿童的智能家居系

统设计

引言

系统设计基于使用系统科学思想和设计方法对系统进行

的系统分析。自闭症是一种发展障碍疾病，在儿童期治疗效

果最佳。本文从系统设计入手，结合智能家居与现存干预技

术手段，针对特定人群即自闭症患儿，提出针对性的系统设

计方法和策略。

一、智能家居系统

（一）研究现状：智能家居系统在我国发展速度很快，涉

及到的技术多，功能丰富。它以当今日益流行、功能日益强

大的手机、PC机等终端设备为基础，不仅能控制家庭内部

的电器设备、窗帘等，还能远距离控制家庭外的手机等，大

大提高了家庭内电器设备的安全性和控制力。智能化住区系

统是以住区为平台进行管理的，它包括互联网技术、计算机

技术、通讯技术等，给人们提供更好的居家环境，通过网络

将住区的各种设备连接到系统中进行管理[1]。

（二）市场现存使用技术：根据市场调研，市场上智能家

居产品系统中所用的技术可分为三个模块，分别对应通信协

议、传感器和云计算。

1.智能家居产品系统中的通信协议：智能家居产品比传统

家庭产品增加了通讯和感知功能，被智能家居运用的通讯协

议主要有物联网、蓝牙、互联网等，这几种手段的使用方法

各不相同。zigBee，也就是物联网紫蜂技术是另一种具有低

功率和多产品连接优势的连接方式。而设备的点对点连接可

以通过蓝牙协议来实现，比如使用蓝牙音箱连接手机来播放

音乐。目前互联网通信被广泛应用，其特点是传输速度快，

覆盖面广，移动性强，可实现一定规模的设备连接方案。

2.智能家居产品系统中的传感技术：从感应水龙头到光电

鼠标，传感器在智能家居中的使用功能十分强大。它可以通

过光感、温感、声感等功能直接感知到一个家庭中的声音、

光线、温度等各种外界因素[2]，甚至可以直接感知得到一些

使用者无法检测得到的信息，如距离传感器可以感应距离，

可以感应柜体的柜门或是房间的房门打开和关闭的情况。

3.智能家居产品系统中的云计算：此外，随着云计算的引

入，智能家居的核心早已不再是简单的互联网联动。利用数

据库和云计算服务器为基础，对后台的数据进行处理分析，

再将其投入到某智能系统中，可以帮助系统的优化升级，为

智能家庭提供更方便安全舒适的生活环境。

（三）技术系统发展突破口

1.现存智能家居技术的发展突破口：在家居智能即将或者

已经成为趋势的背景下，我们对现有智能交互技术条件的运

用需要得到一个新的突破口，将其运用在不同性质的家居产

品当中，如表1。

2.人机互学习的过程：除此之外，要想根本实现智能家居

系统的突破，要从人机互学习的角度来解决。智能系统的学

习主要通过分析用户使用记录，反馈用户信息来完成。用户

信息的记录，其中包括了记录用户的生活场景记录、行为特

点等，使产品进行自学习，从而智能化产品。例如用户可以

在手机上通过应用软件来查看和音箱对话的使用记录等，当

亚马逊的智能音箱在用户与其对话完成后，然后通过用户对

每次对话进行评估和后台云计算分析来帮助智能音箱完成

机器学习。

同样，除了系统对用户需要进行学习以促使其自身进行更

新之外，用户也需要对智能系统及其产品进行深度理解。例

如产品说明书会帮助用户使用产品，但它是一种低效的方法，

用户学习时间过长。实际上，系统应帮助用户把学习的重点

放在探索产品用法的过程中，进行引导帮助，以完成特定的

任务。可以通过设定一系列场景去出发引导帮助，例如系统

会提示用户还可以使用系统完成排水，当用户在只会使用卫

浴智能产品排风的时候。这种方式会给用户带来一定的成收

获感和新鲜感，且能有效规避学习的枯燥乏味，并促使用户

和系统不断地进行互学习。

这一相互学习的过程在用于治疗特殊人群的智能产品交

互系统中的作用是巨大的。

二、自闭症儿童干预系统

（一）用户现状

为了深入了解自闭症患儿的生活习惯和行为特征，笔者作

为志愿者探访了玄武区某特殊儿童学校，通过简单的志愿活

动与他们进行交流，对他们的行为进行深入解读，如图1、2、

3。

在密切接触与观察中，笔者将他们的行为分成生理、心理

认知和社交三类，并分别对应克兰西所编制的14种自闭症

儿童测试的克氏行为量表进行归纳，克氏行为量表适用年龄

为一岁至五岁儿童，测试需时约十分钟，总分大于14分即

有自闭症倾向，超过三分之二得分者则确定是自闭症患儿[3]，

如表2。

（二）干预系统：把儿童成长的环境划分为四个部分：微

观系统、中间系统、外部系统