基于鴻蒙OS手機與智慧屏協同的居家老人上網輔助系統的設計與實現

張歐亞 曾超 黃濤

摘要：老齡群體對互聯網和智能終端應用的需求日益增加，同時也面臨著“數字鴻溝”的問題，這一問題不容忽視。為滿足居家養老用戶上網和享受數字生活便利的需求，文章設計了一種基于鴻蒙OS 手機與智慧屏協同的居家老人上網輔助系統。該系統依托智慧屏的影音放大增效和智慧I/O 功能，結合智能手機App 豐富、觸摸屏交互方便的優勢，旨在幫助居家老人解決上網難題和縮小“數字鴻溝”。該系統采用HarmonyOS 4.0 的一次開發、多設備協調的特性，使用華為主推的ArkTS 編程語言開發了演示軟件，旨在驗證各項設想功能，通過智慧屏和手機等智能終端設備進行適老化交互，驗證了該系統開發思路的可行性。進一步完善該系統后，有望為居家老人提供上網支持，緩解“數字鴻溝”困境。

關鍵詞：老人上網輔助系統；適老化交互；智慧屏；分布式；HarmonyOS4.0；ArkTS

0 引言

近年來，我國人口老齡化程度逐漸加劇，龐大的老人群體對互聯網和智能終端應用的需求及其面臨的“數字鴻溝”問題不容忽視。老人在使用手機等智能終端時，特別當使用情景發生改變時，容易出現圖文看不清、不理解、不懂操作等問題。智能終端針對老年用戶的交互方式欠佳（適老化設計不足）也是造成老人與現代社會脫節、難以享受科技帶來的數字生活便利的原因之一。針對此類問題，有許多學者和科研機構對老人的上網需求、人機交互模式、體驗感、智能化及靈活性等方面進行了研究，一定程度上促進了智能終端適老化的發展。絕大多數老人選擇居家養老，但目前尚未有較適用的能輔助居家老人上網的軟件系統。

華為推出的鴻蒙操作系統是著眼萬物互聯的分布式操作系統，2023年8月發布的HarmonyOS 4（以下簡稱鴻蒙OS）和全新升級的鴻蒙開發套件在跨設備流轉、多模態交互等領域再次突破，為不同設備的互聯與協同提供了便利[1]。智慧屏（泛指鴻蒙OS智能電視）具備AI（人工智能）慧眼、智慧跨屏、智慧音響、全場景AI語音助手等優勢，代表未來電視發展方向。依靠智慧屏的影音放大增效和智慧I/O功能，結合智能手機App豐富、觸摸屏交互方便的優勢，二者配合使用可望破解老人使用智能手機的不便。

本文旨在設計一種基于鴻蒙OS手機與智慧屏協同的居家老人上網輔助系統，探索一種幫助居家老人輕易上網，進而暢享數字生活便利的快速集成和改造方案，為相關鴻蒙生態應用程序的研發指出一條新方向。

1 居家老人上網輔助系統的總體設計

1.1 系統總體結構設計和研發設想

居家老人上網輔助系統總體構成主要包括通過WLAN和藍牙互聯的手機和智慧屏這兩大硬件設備及其上運行的多種應用軟件模塊，如圖1所示。硬件設備接收用戶的指令，如手機觸屏或語音輸入、智慧屏或單片機（來自智能手環、智能手表等便攜或穿戴式移動終端）的遙控、語音輸入等外部指令數據，然后利用HTTP等協議將指令數據打包發送至局域網服務器上[2]，再由Socket套接字連接軟件應用轉發信息給系統。軟件模塊提供老人上網常用App的適老化集成服務以及居家養老健康生活記錄、個人信息業務等輔助應用功能模塊，居家老人可通過該系統與智慧屏、手機等智能終端設備進行交互，實現便捷上網和智能化健康生活。

總體研發設想：以智慧屏為主要顯示和影音I/O 平臺，以鴻蒙OS手機為主安裝各種上網用App（使用時流轉到智慧屏上），基于手機與智慧屏的投屏、流轉和協同功能，首先開展二者之間交互的適老化改造；開發智慧屏端的智能手機操作導航助手軟件，用以在大屏上幫助引導老人操作智能手機；為便于老人獲取養老服務信息資源，嘗試開發手機端的居家養老便利生活App；為幫助老人克服各種上網難題，還可探索基于手機與智慧屏協同的多元化交互方案。

1.2 應用軟件的開發需求與概要設計

綜合借鑒老年人的認知特性、老年智能手機界面和交互方式設計、老年人使用智能手機的行為、體驗以及痛點等研究成果，為了幫助老年人應對晦澀的文字或符號、不熟悉系統功能操作等情況，老年人上網輔助系統的開發應考慮以下需求或概要設計：

1）增加操作引導，采用直觀、簡便的適老化交互方式。雖然人的長期程序性記憶能力不會隨年齡增長而發生太大改變，但注意力會隨年齡增長而衰退，短期的情景記憶也會逐漸受損，因此老年人很容易遺忘較復雜的操作步驟。因此，減少操作步驟、增加操作引導、將步驟直觀簡便化乃至“傻瓜化”，是適老化交互方式設計的首要目標。以支付寶為例，近年來其積極融入鴻蒙生態，進一步提升了原子化服務。過去繳費需要在支付寶App上找到“生活繳費”功能，然后才能繳費。而現在只需搜索“電費”即可一步直達繳納水費、電費等原子化服務卡片，完成在線支付。軟件的適老化設計建議將多步操作簡化為“一鍵”操作，將隱藏的劃屏等不可見操作改為直觀易懂的按鈕或觸屏操作，盡可能實現簡便化、傻瓜化的適老化上網交互。可嘗試開發智慧屏（電視）端的“手機操作導航助手”軟件，利用智慧屏的語音識別、多層級對話、遠程操控等功能，直觀詳解手機上網常用操作步驟，以及手機與智慧屏協同配合上網的操作步驟。可采用錄屏演示、頁面標簽提醒和語音提醒等直觀易懂的方式，一步一步指導老年人進行上網操作，并可將其流轉至手機使用。

2）對現有相關軟件用戶界面（UI）進行適老化改造。根據國家的政策支持和促進社會全面發展的需求，對已有軟件UI界面進行適老化改造已成為當前軟件開發的新方向。本課題組首先嘗試將現有手機App的UI界面進行適老化改造。例如針對鴻蒙OS手機端“智慧屏”App（如圖2左所示），選擇了通過手機遙控智慧屏的遙控器界面（如圖2中間所示）進行適老化改造。采用華為主推的ArkTS編程語言，利用鴻蒙OS提供的原生UI組件和聲明式UI語法[3]，用較少代碼高效實現了如圖2右所示的適老化界面，基本解決了原版遙控器界面圖標過小、含義隱晦難懂等不便老年人使用的問題。

3）開發居家養老便利生活App。鑒于智慧屏（智能電視）上的網購、網約、信息服務類App較少，本App 旨在讓老人能夠利用手機便捷地找到所需養老服務信息，探討近期快捷的集成方案。手機端“居家養老便利生活”App主要靠流轉、適配到電視上來使用，從而幫助老人盡快能暢享數字生活便利。該App擬通過主界面的導引和鏈接，結合收藏、文件夾管理等通用功能，將現有生活服務類及養老服務信息類的手機App（兼容的安卓應用）以及服務平臺網站、公眾號、微信小程序等資源，以及智能電視端相關應用軟件進行匯集、編排、調用。此外，還可對接網絡購物、微信、QQ等常用手機App軟件以及網約家政服務、社區養老系統、“醫家通”等信息化系統。

綜上所述，老人上網輔助系統主要包括手機端和智慧屏端兩大類應用軟件，要實現的功能主要包括：常用軟件平臺的集成、老人上網操作導航（分手機、智慧屏兩部分），居家健康生活的記錄，以及智慧屏內含設備及其支持聯通的多種外部設備數據的分布式控制等。其部署及主要功能如圖3所示。

2 軟件開發關鍵技術

本系統開發主要采用ArkTS語言，結合鴻蒙自適應設備技術，系統的總體架構采用鴻蒙Ability結構進行設計，在此基礎上進行了系統頁面結構、功能模塊結構和數據庫模塊的詳細設計和實現。

2.1 ArkTS

ArkTS是華為優選、主推的鴻蒙OS應用開發語言。它在TypeScript（簡稱TS）的基礎上，適配方舟開發框架（簡稱ArkUI），拓展了聲明式UI和組件化等能力。ArkTS 及其相關語言的結構關系如圖4 所示，ArkTS集成了TS語言特性及容器結構，而TS又集成了JavaScript（簡稱JS）的語言特性及容器結構，使得開發者能夠極簡便地開發跨端應用。ArkTS保持了TS 基本語法風格，進一步通過規范強化靜態檢查和分析，使程序運行之前的開發期檢測更多錯誤，提高代碼健壯性，實現更好的運行能力，既支持JS/TS高效互操作，同時也兼容JS/TS生態。此外，ArkTS還拓展了聲明式UI語法和輕量化并發機制。聲明式UI指的是創建組件、配置屬性、配置事件和配置子組件，并通過模板、樣式和邏輯三段式來構建相對應的UI界面，提高了開發者在程序開發中的運行體驗。

2.2 自適應設備技術

自適應設備技術是HarmonyOS 4.0自帶的特有功能，可通過柵格化布局、響應式布局和設備使用資源，從App的彈性布局和多態組件兩個維度進行實現。利用HarmonyOS中所提供的vertical（）方法（如圖5所示）并結合自定義方法BreakpointType，可將設備的屏幕尺寸大小進行柵格化，從系統的彈性布局和多態組件兩個維度進行實現。當設備顯示環境發生改變時，如屏幕尺寸的設備切換、橫豎屏切換及應用分屏等，系統會自動檢索設備屏幕的尺寸大小，通過設置組件大小寬度與父級容器的相對比例來實現響應式布局。對于圖片的展示，則是通過鎖定寬高比例的辦法，同時將寬設置為百分比的數值，來實現自適應縮放，做到一次開發、多設備自適應。

2.3 分布式Ability 結構

本系統架構采用分布式Ability 結構（如圖6 所示）。鴻蒙OS支持應用以Ability 為單位進行項目部署，Ability 分為FA（Feature Ability）和PA（ParticleAbility）兩種開發類型，為開發者提供了不同的開發模板，以便實現不同的業務功能[4]。

FA（Feature Ability）支持Page Ability頁面與用戶交互的能力。而一個Page可以由一個或者多個Abili?tySlice組成，后者是應用單個頁面及其控制邏輯的總和。HarmonyOS 4.0為開發者提供了不同業務類型的工程模板頁面，供開發者根據自身實際需求來選擇不同的工程模板頁面，開發者只需在當前的工程模板頁面基礎上進行修改即可達到功能的快速實現。同時也可以調用Page Ability所支持的能力，來實現復雜的業務邏輯。

3 系統實現

3.1 常用軟件平臺的集成

通過使用ArkTS所提供的組件Grid（）函數，在其中調用多個GridItem（）方法組件，作為軟件集成布局容器，然后內嵌微信、QQ、抖音、淘寶等生活類App。系統頁面的流轉采用@ohos.router路由庫進行實現[5]，調用前需在main_pages.json文件中的SRC函數聲明好系統頁面字段（頁面字段如圖7 所示），即可在Gri?dItem（）方法中嵌套的App軟件設置點擊事件并調用router.pushUrl（）實現頁面流轉。

3.2 居家生活記錄

鴻蒙OS提供了@StorageProp單向數據加載組件和@State頁面渲染組件，通過此組件系統與設備機建立單向的日期數據同步關系，自動讀取并識別設備日期數據，調用自定義方法DateUtil實現日期數據記錄功能。生活記錄功能采用Stack（）內置組件實現可視化展示日常飲食營養攝入與運動消耗輸出數值情況，設置相對應的UI樣式，可視化圖表能夠直觀地給用戶進行展示（Stack樣式如圖8所示）。其營養數據的字段信息需嚴格對應關系型數據庫中id、typeId、calorie、recordItem等4個字段，否則將出現字段不匹配、網絡層與應用層進行Socket 連接失敗、數據報文丟包的情況[6]。

3.3 適老化上網引導

引導程序在進行軟件流轉過程中自動觸發，以底部標簽面板的形式呈現。設置Panel（）組件的標簽面板的容器布局，mode（）方法決定標簽在頁面中的填充模式及點擊事件范圍（如圖9所示）。內嵌套Text（）及Button（）內置組件設計提醒字樣進行引導。在流轉至新頁面后將自動對頁面進行適老化改造，為居家老人提供舒適的頁面體驗感。

4 系統功能實現及測試

利用DevEco Studio（鴻蒙開發工具）創建3個不同設備的模擬器，如HUAWEI Mate 40Pro、HUAWEI TV 和HUAWEI Pad 11，并點擊運行，同時啟動3臺模擬器設備。如圖10所示。

將程序燒錄模擬器編譯運行，由設備自適應圖11 可觀察到系統能根據設備類型自適應屏幕布局分布式運行。

點擊首頁界面中軟件集成模塊的微信App進行頁面的流轉，觸發老人引導功能。在流轉至微信App 后老人引導功能觸發，彈出提醒操作字樣，引導老人進行下一步的操作（如圖12），幫助其解決不懂如何操作的問題，優化老人用機操作交互方式。

在輔助系統中點擊下方的記錄“日歷”圖標，跳轉至記錄頁面。根據用戶的自身需求，點擊早餐頁框中右上角的“加號”，添加飲食數據信息及運動數據信息，系統會按照設置好的營養計算方法對用戶輸入的營養數據信息進行計算，如圖13所示。上傳到的營養數據以可視化圖表的形式呈現，如圖14所示。

5 結束語

本文所研發的基于鴻蒙OS手機與智慧屏協同的居家老人上網輔助系統演示原型，實現了所設想的輔助居家老人上網的多數功能，初步驗證了老人用適老化改造后的手機遙控器對智慧屏的便捷化操作控制，能簡便快捷地實現常用平臺軟件集成、居家生活記錄和上網操作引導等助老服務功能，借助華為超級終端的間接測試證明老年用戶可以方便地結合使用智慧屏與手機等智能終端進行更方便的上網應用。該研究不僅旨在為解決老年上網難題提供有益探索，促進適老化軟件開發，以便讓老人融入現代化生活之中，享受科技為生活帶來的便捷，還旨在助力推廣國產鴻蒙操作系統，吸引更多學者和軟件開發者貢獻力量擴充鴻蒙生態圈，為國產操作系統的應用研究及推廣做出一點點貢獻。