一种基于计算机辅助的计数仪表人机界面生成方法及系统

技术领域

本发明涉及人机界面生成技术领域，具体来说，涉及一种基于计算机辅助的计数仪表人机界面生成方法及系统。

背景技术

计数仪表是一种用于测量和显示某种物理量的仪表，可以用来计算和显示各种不同类型的计数，如电能计数、水表、气表、温度计等。计数仪表通常具有数字显示屏，可以直观地显示测量结果，通常被广泛应用于工业、商业和家庭环境中，用于监测和控制各种资源的使用和消耗情况。

人机界面（Human-Computer Interface，简称HCI）是指人与计算机之间进行信息交互的界面，是人与计算机系统之间进行交流和互动的桥梁，使用户能够通过输入设备向计算机提供指令或数据，同时从计算机的输出设备获取反馈信息，人机界面的设计旨在提供用户友好的交互体验，使用户能够轻松使用计算机系统，并有效地完成所需的任务。

计数仪表在使用时需将计数仪表与人机界面进行结合，将计数仪表的测量结果以可视化的方式呈现给用户，用户能根据人机界面实时监测和控制计数仪表的运行状态，实现对计数仪表的远程操作与控制。但是现有的技术仪表人机界面在使用时不能够实时对人机界面的运行状态进行监控，当出现异常时不能够及时进行反馈与修改，使得人机界面与计数仪表之间的通信效率降低，拉低了运行效率和用户满意度。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的问题，本发明提出一种基于计算机辅助的计数仪表人机界面生成方法及系统，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

为此，本发明采用的具体技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种基于计算机辅助的计数仪表人机界面生成方法，该基于计算机辅助的计数仪表人机界面生成方法包括以下步骤：

S1、采集计数仪表在不同操作模式下的数据存储与分析需求，并基于采集结果对构建人机交互情境；

S2、从人机交互情境为初始角度，确定界面的布局与设计，并采用差分进化算法对人机界面布局进行优化；

S3、基于优化完成的布局结合语音交互与视觉交互方法生成计数仪表人机界面，并利用计算机辅助部署远程监控功能；

S4、对人机界面进行测试反馈，根据反馈结果进行修改确定人机界面与计数仪表之间的通信功能并部署人机界面。

优选的，采集计数仪表在不同操作模式下的数据存储与分析需求，并基于采集结果对构建人机交互情境包括以下步骤：

S11、了解需求者对计数仪表数据的需求，确定计数仪表在工作时的各类操作模式；

S12、基于操作模式判断各类操作模式下的涉及到的数据内容，并根据数据内容搭建数据存储库，根据不同操作模式进行分类存储，数据内容包括计数结果、计数时间、计数速率及计数类型中的至少一种；

S13、采用数据分析工具对数据内容进行分析提取出与用户需求相关的数据进行可视化管理，并根据数据分析结果构建预设的人机交互情境。

优选的，从人机交互情境为初始角度，确定界面的布局与设计，并采用差分进化算法对人机界面布局进行优化包括以下步骤：

S21、以人机交互情境为初始角度利用图形化工具描述人机交互流程，并基于交互流程确定人机界面功能；

S22、根据人机界面功能与多条布局原则构建界面功能布局模型，并基于理想点位置确定布局模型的适应度函数进行页面布局设计；

S23、将优化后的功能布局转换为离散优化空间，并通过分析优化目标建立布局指标评估方法，将离散优化空间引入差分进化算法判断优化后的布局的优化程度。

优选的，根据人机界面功能与多条布局原则构建界面功能布局模型，并基于理想点位置确定布局模型的适应度函数进行页面布局设计包括以下步骤：

S221、获取人机界面所需的功能，分类为必备功能与次要功能，并将对各个功能进行定义与描述，以必备功能与次要功能、各个功能的定义为参考构建界面功能布局模型；

S222、在功能布局模型中以有限度和重要性作为要求确定优化范围建立隶属度函数求解多目标优化问题；

S223、根据隶属度函数获取期望值与容许度，建立多目标优化模型获得界面功能的理想点位置，并对理想点位置进行归一化处理建立适应度函数；

S224、通过解集对适应度函数进行优化输出最优页面布局设计排列结果。

优选的，将优化后的功能布局转换为离散优化空间，并通过分析优化目标建立布局指标评估方法，将离散优化空间引入差分进化算法判断优化后的布局的优化程度包括以下步骤：

S231、定义功能布局内界面上的各种功能元素，并将每个功能元素转换为离散布局参数实现离散优化空间转换；

S232、预设优化目标建立布局指标评估方法，并在离散优化空间内使用差分进化算法寻找最优的布局参数；

S233、根据布局参数应用布局指标评估方法判断布局的优化程度。

优选的，基于优化完成的布局结合语音交互与视觉交互方法生成计数仪表人机界面，并利用计算机辅助部署远程监控功能包括以下步骤：

S31、基于页面布局设计与仪表技术功能构建模拟模型，并将模拟结果实时传输至计数仪表的虚拟视觉界面中进行可视化；

S32、利用虚拟视觉界面的交互设备生成计数仪表的语音控制指令控制计数仪表的指令显示；

S33、设定语音发出交互需求指令，并设定视觉界面根据语音识别结果显示相应内容完成交互完成计数仪表人机界面的生成；

S34、收集计数仪表人机界面的风险因素并进行分类，基于计算机安全监控技术作为辅助对安全智能监控进行构造设置于计数仪表人机界面内部署远程监控功能；

S35、根据轮询调查法建立计算机监控人机界面运行情况的评估指标体系，以评估结果为依据对人机界面的运行风险进行预测，实现对人机界面的远程监控。

优选的，收集计数仪表人机界面的风险因素并进行分类，基于计算机安全监控技术作为辅助对安全智能监控进行构造设置于计数仪表人机界面内部署远程监控功能包括以下步骤：

S341、收集人机界面的交互记录，分析人机界面潜在的风险因素并进行分类，分类包括语音输出与视觉显示不一致、外界恶意攻击导致的数据泄漏及操作不当导致的安全问题；

S342、根据风险分类结果设计包括风险安全评估功能、安全报警、智能监控及应急处理功能的智能监控平台，并对智能监控平台进行硬件构造；

S343、采用可编程逻辑阵列对智能监控平台进行软件部分设计，并在设计过程中依据衰减抑制方法对监控的失真情况进行抑制；

S344、根据抑制结果获取智能监控平台的监控信息状态，并利用智能监控束控方法获得监控信息状态的波束形状，对波束形状进行分析获得监控风险特征。

优选的，根据轮询调查法建立计算机监控人机界面运行情况的评估指标体系，以评估结果为依据对人机界面的运行风险进行预测，实现对人机界面的远程监控包括以下步骤：

S351、预设人机界面运行情况的评估指标体系层内指标的个数，采用轮询调查法进行预设次数的指标评议；

S352、对每个指标的评议结果的集中度与离散度进行统计，并根据统计结果对人机界面运行情况的评价指标进行筛选组建评估指标体系；

S353、将实时运行数据输入至评估指标体系中得到评估结果，并以评估结果为依据对人机界面的运行风险进行预测，实现对人机界面的远程监控。

优选的，集中度的计算公式为：

；

离散度的计算公式为：

；

式中，

第二方面，本发明还提供了一种基于计算机辅助的计数仪表人机界面生成系统，该基于计算机辅助的计数仪表人机界面生成系统包括采集构建模块、布局设计优化模块、界面生成监控模块及反馈部署模块；

其中，采集构建模块与布局设计优化模块连接，布局设计优化模块与界面生成监控模块连接，界面生成监控模块与反馈部署模块连接；

采集构建模块，用于采集计数仪表在不同操作模式下的数据存储与分析需求，并基于采集结果对构建人机交互情境；

布局设计优化模块，用于从人机交互情境为初始角度，确定界面的布局与设计，并采用差分进化算法对人机界面布局进行优化；

界面生成监控模块，用于基于优化完成的布局结合语音交互与视觉交互方法生成计数仪表人机界面，并利用计算机辅助部署远程监控功能；

反馈部署模块，用于对人机界面进行测试反馈，根据反馈结果进行修改确定人机界面与计数仪表之间的通信功能并部署人机界面。

本发明的有益效果为：

1、本发明提供了一种基于计算机辅助的计数仪表人机界面生成方法，首先通过在不同操作模式下采集计数仪表的数据存储与分析需求，能够更准确地满足实际操作需求，提升运行效率，并结合差分进化算法、语音交互与视觉交互方法的结合，使得计数仪表人机界面交互性强，同时利用计算机辅助部署的远程监控功能，随时随地了解人机界面的运行状态，通过对人机界面进行测试反馈，根据反馈结果进行及时修改，使得人机界面与计数仪表之间的通信功能更加完善，进一步提升运行效率和用户满意度。

2、本发明以人机交互情境为初始角度，确保人机界面的设计和功能符合用户的实际需求和使用场景，保证界面具备满足用户需求的功能，并避免功能冗余或缺失的问题，并通过将人机界面功能与多条布局原则相结合，构建界面功能布局模型，保证界面的结构合理和功能布局的可用性。

3、本发明通过利用虚拟视觉界面的交互设备生成计数仪表的语音控制指令，并根据语音识别结果显示相应内容，实现了语音交互与视觉交互的结合，提供更多元化的用户交互方式，并通过计算机辅助部署远程监控功能，将计算机安全监控技术作为辅助，将远程监控功能部署于计数仪表人机界面中，可以实时监控计数仪表的运行情况，提高安全性和可靠性，对人机界面的运行情况进行全面评估和监测，并通过评估结果预测运行风险，实时监测计数仪表的运行情况，及时发现异常和问题，并进行远程调整和管理，提高效率和便利性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的一种基于计算机辅助的计数仪表人机界面生成方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的一种基于计算机辅助的计数仪表人机界面生成系统的原理框图。

图中：

1、采集构建模块；2、布局设计优化模块；3、界面生成监控模块；4、反馈部署模块。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图，这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。

根据本发明的实施例，提供了一种基于计算机辅助的计数仪表人机界面生成方法及系统。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明，如图1所示，根据本发明实施例的基于计算机辅助的计数仪表人机界面生成方法，该基于计算机辅助的计数仪表人机界面生成方法包括以下步骤：

S1、采集计数仪表在不同操作模式下的数据存储与分析需求，并基于采集结果对构建人机交互情境。

在本实施例中，采集计数仪表在不同操作模式下的数据存储与分析需求，并基于采集结果对构建人机交互情境包括以下步骤：

S11、了解需求者对计数仪表数据的需求，确定计数仪表在工作时的各类操作模式；

S12、基于操作模式判断各类操作模式下的涉及到的数据内容，并根据数据内容搭建数据存储库，根据不同操作模式进行分类存储，数据内容包括计数结果、计数时间、计数速率及计数类型中的至少一种；

S13、采用数据分析工具对数据内容进行分析提取出与用户需求相关的数据进行可视化管理，并根据数据分析结果构建预设的人机交互情境。

具体的，通过采集计数仪表在不同操作模式下的数据，能够建立完整的数据集，包含了各种操作模式下的计数数据和相关指标，存储这些数据可以为后续的数据分析和研究提供基础，为系统性能评估和优化提供参考依据。

综上，采集计数仪表在不同操作模式下的数据存储与分析，以及基于采集结果构建人机交互情境，可以提供更加全面、准确、实时的信息展示和操作控制，提高用户对计数仪表的理解和使用体验，同时优化系统的性能和可靠性。

S2、从人机交互情境为初始角度，确定界面的布局与设计，并采用差分进化算法对人机界面布局进行优化。

在本实施例中，从人机交互情境为初始角度，确定界面的布局与设计，并采用差分进化算法对人机界面布局进行优化包括以下步骤：

S21、以人机交互情境为初始角度利用图形化工具描述人机交互流程，并基于交互流程确定人机界面功能。

具体的，以人机交互情境为初始角度利用图形化工具描述人机交互流程，并基于交互流程确定人机界面功能包括以下步骤：

根据情境描述，利用图形化工具展示用户通过操作模式选择按钮或下拉菜单，选择不同的计数仪表操作模式，根据用户选择的操作模式，实时显示计数仪表在该模式下的计数数据的流程。

基于模拟流程确定人机界面的所需功能，包括操作模式选择、数据显示、操作指令输入、状态信息显示等。

S22、根据人机界面功能与多条布局原则构建界面功能布局模型，并基于理想点位置确定布局模型的适应度函数进行页面布局设计。

具体的，根据人机界面功能与多条布局原则构建界面功能布局模型，并基于理想点位置确定布局模型的适应度函数进行页面布局设计包括以下步骤：

S221、获取人机界面所需的功能，分类为必备功能与次要功能，并将对各个功能进行定义与描述，以必备功能与次要功能、各个功能的定义为参考构建界面功能布局模型；

S222、在功能布局模型中以有限度和重要性作为要求确定优化范围建立隶属度函数求解多目标优化问题；

S223、根据隶属度函数获取期望值与容许度，建立多目标优化模型获得界面功能的理想点位置，并对理想点位置进行归一化处理建立适应度函数；

S224、通过解集对适应度函数进行优化输出最优页面布局设计排列结果。

S23、将优化后的功能布局转换为离散优化空间，并通过分析优化目标建立布局指标评估方法，将离散优化空间引入差分进化算法判断优化后的布局的优化程度。

具体的，将优化后的功能布局转换为离散优化空间，并通过分析优化目标建立布局指标评估方法，将离散优化空间引入差分进化算法判断优化后的布局的优化程度包括以下步骤：

S231、定义功能布局内界面上的各种功能元素，并将每个功能元素转换为离散布局参数实现离散优化空间转换；

S232、预设优化目标建立布局指标评估方法，并在离散优化空间内使用差分进化算法寻找最优的布局参数；

S233、根据布局参数应用布局指标评估方法判断布局的优化程度。

借助于上述方案，以人机交互情境为初始角度，能够确保人机界面的设计和功能符合用户的实际需求和使用场景，保证界面具备满足用户需求的功能，保证界面的结构合理和功能布局的可用性。

S3、基于优化完成的布局结合语音交互与视觉交互方法生成计数仪表人机界面，并利用计算机辅助部署远程监控功能。

在本实施例中，基于优化完成的布局结合语音交互与视觉交互方法生成计数仪表人机界面，并利用计算机辅助部署远程监控功能包括以下步骤：

S31、基于页面布局设计与仪表技术功能构建模拟模型，并将模拟结果实时传输至计数仪表的虚拟视觉界面中进行可视化。

具体的，基于页面布局设计与仪表技术功能构建模拟模型，并将模拟结果实时传输至计数仪表的虚拟视觉界面中进行可视化包括以下步骤：

根据需求和用户体验设计原则，进行界面布局设计，确定页面的整体结构，包括导航栏、侧边栏、主要内容区域等，并考虑布局的美观性、易用性和功能性。

根据模拟模型的功能需求，设计相应的页面元素，如图表、表格、指示器、按钮等，确保页面元素能够清晰地传达模拟结果信息，并与用户进行交互。

根据设计好的界面布局和页面元素，开发模拟模型，并将模拟结果实时传输至计数仪表的虚拟视觉界面中进行可视化，通过合适的数据传输协议，将模拟结果传输到计数仪表的虚拟界面，确保数据的准确性和实时性。

根据传输的模拟结果，在计数仪表的虚拟视觉界面中进行数据可视化，在计数仪表的虚拟视觉界面中提供交互功能，如点击按钮、拖动滑块等，确保可以与模拟模型进行交互，并及时获得反馈。

通过以上步骤，将模拟模型的结果实时传输至计数仪表的虚拟视觉界面中进行可视化，帮助用户直观地了解模拟结果，并进行交互操作，确保虚拟视觉界面可以提供更直观、方便的方式来观察和控制模拟模型的运行。

S32、利用虚拟视觉界面的交互设备生成计数仪表的语音控制指令控制计数仪表的指令显示。

具体的，利用虚拟视觉界面的交互设备生成计数仪表的语音控制指令控制计数仪表的指令显示包括以下步骤：

在虚拟视觉界面的交互设备上设置语音识别功能，并录入计数仪表支持的各类语音指令，当用户通过麦克风输入语音时，语音识别对语音进行识别，并将识别结果与指令词表进行匹配识别出用户输入的具体指令。

将识别出的语音指令传输至构建的计数仪表模拟模型，控制模拟模型进行相应操作，并将接收和执行的语音指令显示在虚拟视觉界面的计数仪表界面上，根据语音指令控制的模拟模型操作结果，在界面中实时更新计数仪表的数据显示和状态信息。

S33、设定语音发出交互需求指令，并设定视觉界面根据语音识别结果显示相应内容完成交互完成计数仪表人机界面的生成。

具体的，设定语音发出交互需求指令，并设定视觉界面根据语音识别结果显示相应内容完成交互完成计数仪表人机界面的生成包括以下步骤：

确定计数仪表支持的语音指令，在计数仪表的人机界面中，配置语音识别模块，使得识别用户输入的语音指令，当用户发出语音指令时，语音识别模块会将语音转换为文本形式，通过语音识别算法和模型，将用户的语音指令转化为可理解的文本。

根据语音识别的结果，在计数仪表的人机界面中动态生成相应的内容，根据识别结果生成的内容，更新计数仪表的人机界面显示，在界面显示更新的同时，向用户提供相应的语音反馈。

S34、收集计数仪表人机界面的风险因素并进行分类，基于计算机安全监控技术作为辅助对安全智能监控进行构造设置于计数仪表人机界面内部署远程监控功能。

具体的，收集计数仪表人机界面的风险因素并进行分类，基于计算机安全监控技术作为辅助对安全智能监控进行构造设置于计数仪表人机界面内部署远程监控功能包括以下步骤：

S341、收集人机界面的交互记录，分析人机界面潜在的风险因素并进行分类，分类包括语音输出与视觉显示不一致、外界恶意攻击导致的数据泄漏及操作不当导致的安全问题；

S342、根据风险分类结果设计包括风险安全评估功能、安全报警、智能监控及应急处理功能的智能监控平台，并对智能监控平台进行硬件构造；

S343、采用可编程逻辑阵列对智能监控平台进行软件部分设计，并在设计过程中依据衰减抑制方法对监控的失真情况进行抑制；

S344、根据抑制结果获取智能监控平台的监控信息状态，并利用智能监控束控方法获得监控信息状态的波束形状，对波束形状进行分析获得监控风险特征。

S35、根据轮询调查法建立计算机监控人机界面运行情况的评估指标体系，以评估结果为依据对人机界面的运行风险进行预测，实现对人机界面的远程监控。

具体的，根据轮询调查法建立计算机监控人机界面运行情况的评估指标体系，以评估结果为依据对人机界面的运行风险进行预测，实现对人机界面的远程监控包括以下步骤：

S351、预设人机界面运行情况的评估指标体系层内指标的个数，采用轮询调查法进行预设次数的指标评议。

S352、对每个指标的评议结果的集中度与离散度进行统计，并根据统计结果对人机界面运行情况的评价指标进行筛选组建评估指标体系。

其中，集中度的计算公式为：

；

离散度的计算公式为：

；

式中，

S353、将实时运行数据输入至评估指标体系中得到评估结果，并以评估结果为依据对人机界面的运行风险进行预测，实现对人机界面的远程监控。

借助于上述步骤，通过利用虚拟视觉界面的交互设备生成计数仪表的语音控制指令，并根据语音识别结果显示相应内容，实现了语音交互与视觉交互的结合，提供更多元化的用户交互方式，并通过计算机辅助部署远程监控功能，能够及时发现异常和问题，并进行远程调整和管理，提高效率和便利性。

S4、对人机界面进行测试反馈，根据反馈结果进行修改确定人机界面与计数仪表之间的通信功能并部署人机界面。

在本实施例中，通过对人机界面进行测试和收集用户反馈，对人机界面进行修改和优化，以提升界面的易用性、可靠性和用户体验。

目的是确保人机界面能够准确正确显示相应的内容，并与计数仪表进行准确的通信，部署经过测试和优化的人机界面，可以确保界面与计数仪表之间的通信功能正常工作，并与计数仪表的硬件和软件系统无缝集成。保证在实际使用中能够通过语音指令与计数仪表进行交互，减少人为操作的复杂性，提高工作效率。

如图2所示，根据本发明的另一个实施例，还提供了一种基于计算机辅助的计数仪表人机界面生成系统，该基于计算机辅助的计数仪表人机界面生成系统包括采集构建模块1、布局设计优化模块2、界面生成监控模块3及反馈部署模块4；

其中，采集构建模块1与布局设计优化模块2连接，布局设计优化模块2与界面生成监控模块3连接，界面生成监控模块3与反馈部署模块4连接；

采集构建模块1，用于采集计数仪表在不同操作模式下的数据存储与分析需求，并基于采集结果对构建人机交互情境；

布局设计优化模块2，用于从人机交互情境为初始角度，确定界面的布局与设计，并采用差分进化算法对人机界面布局进行优化；

界面生成监控模块3，用于基于优化完成的布局结合语音交互与视觉交互方法生成计数仪表人机界面，并利用计算机辅助部署远程监控功能；

反馈部署模块4，用于对人机界面进行测试反馈，根据反馈结果进行修改确定人机界面与计数仪表之间的通信功能并部署人机界面。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，本发明提供了一种基于计算机辅助的计数仪表人机界面生成方法，首先通过在不同操作模式下采集计数仪表的数据存储与分析需求，能够更准确地满足实际操作需求，提升运行效率，并结合差分进化算法、语音交互与视觉交互方法的结合，使得计数仪表人机界面交互性强，同时利用计算机辅助部署的远程监控功能，随时随地了解人机界面的运行状态，通过对人机界面进行测试反馈，根据反馈结果进行及时修改，使得人机界面与计数仪表之间的通信功能更加完善，进一步提升运行效率和用户满意度。本发明以人机交互情境为初始角度，确保人机界面的设计和功能符合用户的实际需求和使用场景，保证界面具备满足用户需求的功能，并避免功能冗余或缺失的问题，并通过将人机界面功能与多条布局原则相结合，构建界面功能布局模型，保证界面的结构合理和功能布局的可用性。本发明通过利用虚拟视觉界面的交互设备生成计数仪表的语音控制指令，并根据语音识别结果显示相应内容，实现了语音交互与视觉交互的结合，提供更多元化的用户交互方式，并通过计算机辅助部署远程监控功能，将计算机安全监控技术作为辅助，将远程监控功能部署于计数仪表人机界面中，可以实时监控计数仪表的运行情况，提高安全性和可靠性，对人机界面的运行情况进行全面评估和监测，并通过评估结果预测运行风险，实时监测计数仪表的运行情况，及时发现异常和问题，并进行远程调整和管理，提高效率和便利性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。