1、1. 以用戶為中心的基本設(shè)計(jì)原則 在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中， 設(shè)計(jì)人員要抓住用戶的特征， 發(fā)現(xiàn)用戶的需求。 在系 統(tǒng)整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程中要不斷征求用戶的意見(jiàn)， 向用戶咨詢。 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)決策要結(jié)合 用戶的工作和應(yīng)用環(huán)境， 必須理解用戶對(duì)系統(tǒng)的要求。 最好的方法就是讓真實(shí)的 用戶參與開(kāi)發(fā)， 這樣開(kāi)發(fā)人員就能正確地了解用戶的需求和目標(biāo)， 系統(tǒng)就會(huì)更加 成功。2順序原則 即按照處理事件順序、訪問(wèn)查看順序（如由整體到單項(xiàng)，由大到小，由上層 到下層等）與控制工藝流程等設(shè)計(jì)監(jiān)控管理和人機(jī)對(duì)話主界面及其二級(jí)界面。3功能原則 即按照對(duì)象應(yīng)用環(huán)境及場(chǎng)合具體使用功能要求， 各種子系統(tǒng)控制類型、 不同 管理對(duì)象的同一界面并行處理

2、要求和多項(xiàng)對(duì)話交互的同時(shí)性要求 等，設(shè)計(jì)分功 能區(qū)分多級(jí)菜單、 分層提示信息和多項(xiàng)對(duì)話欄并舉的窗口等的人機(jī)交互界面， 從 而使用戶易于分辨和掌握交互界面的使用規(guī)律和特點(diǎn)， 提高其友好性和易操作性。 4一致性原則包括色彩的一致，操作區(qū)域一致，文字的一致。即一方面界面顏色、形狀、 字體與國(guó)家、國(guó)際或行業(yè)通用標(biāo)準(zhǔn)相一致。另一方面界面顏色、 形狀、字體自 成一體，不同設(shè)備及其相同設(shè)計(jì)狀態(tài)的顏色應(yīng)保持一致。 界面細(xì)節(jié)美工設(shè)計(jì)的一 致性使運(yùn)行人員看界面時(shí)感到舒適，從而不分散他的注意力。對(duì)于新運(yùn)行人員， 或緊急情況下處理問(wèn)題的運(yùn)行人員來(lái)說(shuō)，一致性還能減少他們的操作失誤。 5頻率原則即按照管理對(duì)象的對(duì)話交互頻

3、率高低設(shè)計(jì)人機(jī)界面的層次順序和對(duì)話窗口 萊單的顯示位置等，提高監(jiān)控和訪問(wèn)對(duì)話頻率。6重要性原則 即按照管理對(duì)象在控制系統(tǒng)中的重要性和全局性水平， 設(shè)計(jì)人機(jī)界面的主次 菜單和對(duì)話窗口的位置和突顯性， 從而有助于管理人員把握好控 制系統(tǒng)的主次， 實(shí)施好控制決策的順序，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)調(diào)度和管理。7面向?qū)ο笤瓌t即按照操作人員的身份特征和工作性質(zhì)， 設(shè)計(jì)與之相適應(yīng)和友好的人機(jī)界面。 根據(jù)其工作需要，宜以彈出式窗口顯示提示、引導(dǎo)和幫助信息 ，從而提高用戶 的交互水平和效率。人機(jī)交互界面， 無(wú)論是面向現(xiàn)場(chǎng)控制器還是面向上位監(jiān)控管理， 兩者是有密 切內(nèi)在聯(lián)系的，他們監(jiān)控和管理的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)各對(duì)象是相同的，因此 許多現(xiàn)場(chǎng)設(shè)

4、備 參數(shù)在他們之間是共享和相互傳遞的。 人機(jī)界面的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)應(yīng)是未來(lái)的發(fā)展方 向，因?yàn)樗_實(shí)體現(xiàn)了易憧、簡(jiǎn)單、實(shí)用的基木 原則，充分表達(dá)了以人為本的 設(shè)計(jì)理念。各種工控組態(tài)軟件和編程工具為制作精美的人機(jī)交互界面提供了強(qiáng)大 的支持手段，系統(tǒng)越大越復(fù)雜越 能體現(xiàn)其優(yōu)越性。組態(tài)軟件人機(jī)界面設(shè)計(jì)步驟1. 界面風(fēng)格的設(shè)計(jì)控制臺(tái)人機(jī)界面選用非標(biāo)準(zhǔn) Windows風(fēng)格，以實(shí)現(xiàn)用戶個(gè)性化的要求。但考 慮到大多數(shù)用戶對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)Win dows系統(tǒng)較熟悉，在界面設(shè)計(jì)中盡量兼容標(biāo)準(zhǔn) Windows界面的特征。因?yàn)槲粓D按鈕可在操作中實(shí)現(xiàn)高亮度、突起、凹陷等效果， 使界面表現(xiàn)形式更靈活， 同時(shí)可以方便用戶對(duì)控件的識(shí)別。

5、但是，界面里使用的 對(duì)話框、編輯框、組合框等都選用 Windows標(biāo)準(zhǔn)控件，對(duì)話框中的按鈕也使用標(biāo) 準(zhǔn)按鈕?？丶拇笮『烷g距盡量符合 Win dows界面推薦值的要求。界面默認(rèn)窗體的顏色是亮灰色。 因?yàn)榛疑{(diào)在不同的光照條件下容易被識(shí)別， 且避免了色盲用戶在使用窗體時(shí)帶來(lái)的不便。 為了區(qū)分輸入和輸出， 供用戶輸入 的區(qū)域使用白色作為底色， 能使用戶容易看到這是窗體的活動(dòng)區(qū)域； 顯示區(qū)域設(shè) 為灰色（或窗體顏色），目的是告訴用戶那是不可編輯區(qū)域。窗體中所有的控件 依據(jù)Win dows界面設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)采用左對(duì)齊的排列方式。 對(duì)于不同位置上多組控件， 各組也是左對(duì)齊2系統(tǒng)界面布局分析人機(jī)界面的布局設(shè)計(jì)根據(jù)

6、人體工程學(xué)的要求應(yīng)該實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)潔、 平衡和風(fēng)格一致。 典型的工控界面分為 3 部分：標(biāo)題菜單部分、 圖形顯示區(qū)以及按鈕部分。 根據(jù)一 致性原則，保證屏幕上所有對(duì)象，如窗口、按鈕、萊單等風(fēng)格的一致。各級(jí)按鈕的大小、凹凸效果和標(biāo)注字體、 字號(hào)都保持一致， 按鈕的顏色和界面底色保持一 致。3打開(kāi)界面的結(jié)構(gòu)體系選擇界面的概念取決于多個(gè)界面。 可將界面設(shè)計(jì)為循環(huán)， 如果運(yùn)行大量界面， 必須設(shè)計(jì)一個(gè)合理的結(jié)構(gòu)體系來(lái)打開(kāi)界面。 選擇簡(jiǎn)單而永久的結(jié)構(gòu)以便操作員能 夠快速了解如何打開(kāi)界面。用戶一次處理的信息量是有限的， 所以大量信息堆積在屏幕上會(huì)影響界面的 友好性。為了在提供足夠的信息量的同時(shí)保證界面的簡(jiǎn)明， 在設(shè)

7、計(jì)上采用了控件 分級(jí)和分層的布置方式。 分級(jí)是指把控件按功能劃分成多個(gè)組， 每一組按照其邏 輯關(guān)系細(xì)化成多個(gè)級(jí)別。 用一級(jí)按鈕控制二級(jí)按鈕的彈出和隱藏保證了界面的簡(jiǎn) 潔。分層是把不同級(jí)別的按鈕縱向展開(kāi)在不同的區(qū)域， 區(qū)域之間有明顯的分界線。 在使用某個(gè)按鈕彈出下級(jí)按鈕的同時(shí)對(duì)其他同級(jí)的按鈕實(shí)現(xiàn)隱藏， 使邏輯關(guān)系更 清晰。通常要由 3 個(gè)層面組成。層面 1 是總覽界面。該層面要包含不同系統(tǒng)部分在 系統(tǒng)所顯示的信息， 以及如何使這些系統(tǒng)部分協(xié)同工作。 層面 2是過(guò)程界面。 該 層面包含指定過(guò)程部分的詳細(xì)信息， 并顯示哪個(gè)設(shè)備對(duì)象屬于該過(guò)程部分。 該層 面還顯示了報(bào)警對(duì)應(yīng)的設(shè)各對(duì)象。 層面 3 是詳

8、細(xì)界面。該層面提供各個(gè)設(shè)備對(duì)象 的信息 ，例如控制器、控制閥、控制電機(jī)等，并顯示消息、狀態(tài)和過(guò)程值。如 果合適的話，還包含與其他設(shè)備對(duì)象工作有關(guān)的信息。 電子電氣4文字的應(yīng)用界面設(shè)計(jì)中常用字體有中文的宋體、 楷體，英文的扭鍆等， 因?yàn)檫@些字體容 易辨認(rèn)、可讀性好考慮到一致性，控制臺(tái)軟件界面所有的文本都選用中文宋體， 文字的大小根據(jù)控件的尺寸選用了大小兩種字號(hào)， 使顯示信息清晰并保證風(fēng)格統(tǒng) 一。人體工程學(xué)要求界面的文本用語(yǔ)簡(jiǎn)潔， 盡量用肯定句和主動(dòng)語(yǔ)態(tài)， 英文詞語(yǔ) 避免縮寫。 控制臺(tái)人機(jī)界面中應(yīng)用的文本有兩類： 標(biāo)注文本和交互文本。 標(biāo)注文 本是寫在按鈕等控件上， 表示控件功能的文字， 所以盡量

9、使用了描述操作的動(dòng)詞 如“設(shè)各操作”、“系統(tǒng)設(shè)置 ”等。交互文本是人與計(jì)算機(jī)以及計(jì)算機(jī)與總控制 臺(tái)等系統(tǒng)交互信息所需要的文本， 包括輸人文本和輸出文本。 交互文本使用的語(yǔ) 句為了在簡(jiǎn)潔的同時(shí)表達(dá)清晰，盡量采用用戶熟悉的句子和禮貌的表達(dá)方式如“請(qǐng)檢查交流電壓”、“系統(tǒng)警告裝置鎖定”。對(duì)于信息量大的情況，采用上 下滾動(dòng)而不用左右滾屏，因?yàn)檫@樣更符合人的操作習(xí)慣。5. 色彩的選擇人機(jī)界面設(shè)計(jì)中色彩的選擇也是非常重要的。 人眼對(duì)顏色的反應(yīng)比對(duì)文字的 反應(yīng)要快， 所以不同的信息用顏色來(lái)區(qū)別比用文字區(qū)別的效果要好。 不同色彩給 人的生理和心理的感覺(jué)是不同的， 所以色彩選擇是否合理也會(huì)對(duì)操作者的工作效 率產(chǎn)

10、生影響。在特定的區(qū)域，不同顏色的使用效果是不同的。例如：前景顏色要 鮮明一些使用戶容易識(shí)別，而背景顏色要暗淡一些以避免對(duì)眼睛的刺激。所以， 紅色、黃色、 草綠色等耀眼的色彩不能應(yīng)用于背景色。 藍(lán)色和灰色是人眼不敏感 的色彩，無(wú)論處在視覺(jué)的中間還是邊緣位置， 眼睛對(duì)它的敏感程度是相同的， 作 為人機(jī)界面的底色調(diào)是非常合適的。 但是在小區(qū)域內(nèi)的藍(lán)色就不容易感知， 而紅 色和黃色則很醒目。因此提示和警告等信息的標(biāo)志宜采用紅色、黃色。電子電氣使用顏色時(shí)應(yīng)注意幾點(diǎn)：（1）限制同時(shí)顯示的顏色數(shù)一般同一界面不宜超過(guò) 4 或 5 種，可用不同層 次及形狀來(lái)配合顏色增加的變化。（2）界面中活動(dòng)對(duì)象顏色應(yīng)鮮明，

11、而非活動(dòng)對(duì)象應(yīng)暗淡， 對(duì)象顏色應(yīng)不同， 前景色宜鮮艷一些，背景則應(yīng)暗淡。中性顏色（如淺灰色）往往是最好的背景顏 色，淺色具有跳到面前的傾向，而黑色則使人感到退到了背景之中。（3）避免不兼容的顏色放在一起（如黃與藍(lán)，紅與綠等），除非作對(duì)比時(shí) 用。6. 圖形和圖標(biāo)的使用圖形和圖標(biāo)能形象地傳達(dá)信息， 這是文本信息達(dá)不到的效果。 控制臺(tái)人機(jī)界 面通過(guò)可視化技術(shù)將各種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖形、 圖像信息顯示在圖形區(qū)域。 選擇圖標(biāo) 時(shí)力求簡(jiǎn)單化、 標(biāo)準(zhǔn)化，并優(yōu)先選用已經(jīng)創(chuàng)建并普遍被大眾認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)化圖形和 圖標(biāo)。工業(yè)控制組態(tài)軟件圖形系統(tǒng)設(shè)計(jì)1引言隨著工業(yè)控制系統(tǒng)對(duì)用戶操作界面提出了越來(lái)越高的要求，監(jiān)控組態(tài)軟件作為強(qiáng)大

12、的軟件平臺(tái)工具，伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和分布式控制系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用而發(fā)展 起來(lái)的，監(jiān)控軟件在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的地位如圖1所示。組態(tài)軟件產(chǎn)品出現(xiàn)于上世紀(jì)80年代初，目前世界上的組態(tài)軟件有近百種之 多，國(guó)際上知名的工控組態(tài)軟件有 In touch ，F(xiàn)IX，Parago n，Cimplicity ， RSView32等，但由于價(jià)格偏高，成套系統(tǒng)達(dá)幾十萬(wàn)至幾百萬(wàn)且界面西化，不能 滿足一些特殊要求，對(duì)于中小型企業(yè)來(lái)講，許多功能用不上，造成極大的浪費(fèi)， 另外由于國(guó)外產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)是保密的，系統(tǒng)安全上受制于人，具有很大的安全隱患。國(guó)產(chǎn)化的組態(tài)軟件逐漸成為市場(chǎng)上的一支生力軍，但總體上講，由于資料來(lái)源缺乏，軟件工程的組

13、織薄弱等原因，使國(guó)產(chǎn)化組態(tài)軟件的開(kāi)放性、集成性、 可靠性都有一定局限性。本課題組以工業(yè)在線檢測(cè)試驗(yàn)過(guò)程為背景，開(kāi)發(fā)具有自身特色、專用型、實(shí)時(shí)性的組態(tài)軟件。我們的主要工作是在分析出 DCS系統(tǒng)中工業(yè)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控領(lǐng) 域要解決的問(wèn)題后，制定了監(jiān)控組態(tài)軟件的整體框架，在此基礎(chǔ)上完成組態(tài)軟件 中比較重要的模塊一一圖形組態(tài)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，圖形組態(tài)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)分成動(dòng) 畫連接組態(tài)模塊，界面生成模塊和數(shù)據(jù)文件管理模塊三部分，另外圍繞圖形組態(tài)系統(tǒng)，進(jìn)行與圖形組態(tài)系統(tǒng)相關(guān)模塊的開(kāi)發(fā)和實(shí)現(xiàn)，其具體包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)模塊、 歷史數(shù)據(jù)庫(kù)模塊。國(guó)把liJtlltft-圖1 DCS控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2監(jiān)控組態(tài)軟件設(shè)計(jì)2.1監(jiān)控組態(tài)軟

14、件總體框架Ain! F.-atit 口 jMW5tefl13。，.-Utt3所示。畀ift性曲HT垛I -r-fcr-i 卜Ir i -i-i圍元即謎lAJilX圖2組態(tài)軟件的結(jié)構(gòu)圖2.2監(jiān)控組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)過(guò)程把組態(tài)軟件劃分為下列四個(gè)部分：圖形組態(tài)（界面）系統(tǒng)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、 通信及第三方程序接口組件、I/O設(shè)備驅(qū)動(dòng)（其結(jié)構(gòu)圖如圖2所示），其中每一部 分都可以進(jìn)行獨(dú)立開(kāi)發(fā)。課題組采用對(duì)象編程方式（OOP進(jìn)行圖形界面設(shè)計(jì)，使畫面精細(xì)，動(dòng)畫效 果直觀。面向?qū)ο蠹夹g(shù)以基本對(duì)象模型為單位， 將對(duì)象內(nèi)部處理細(xì)節(jié)封裝在模型內(nèi)部，重視對(duì)象模塊間的接口聯(lián)系和對(duì)象與外部環(huán)境間的聯(lián)系，能層次清晰地表 示系統(tǒng)全局對(duì)

15、象模型。其主要特征概括為：抽象性、繼承性、封裝性和多態(tài)性。在本軟件中，把組態(tài)軟件圖形組態(tài)系統(tǒng)劃分成動(dòng)畫連接組態(tài)模塊， 界面生成 模塊和數(shù)據(jù)文件管理模塊三部分，各模塊之間的關(guān)系如圖圖3圖形組態(tài)系統(tǒng)框圖圖形生成模塊的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建新的圖元設(shè)置圖元靜態(tài)屬性編輯典型圖元建立圖庫(kù)引入COM&件處理繪圖界面的閃爍222動(dòng)畫連接模塊的實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫連接組態(tài)模塊完成圖形的動(dòng)畫屬性，與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中定義的變量建立相 關(guān)性的連接關(guān)系，作為動(dòng)畫圖形的驅(qū)動(dòng)源。動(dòng)態(tài)屬性與設(shè)備的I/O變量等相關(guān)，它反映圖形大小、顏色、位置、可見(jiàn)度、閃爍性等狀態(tài)的特征參數(shù)，隨著表達(dá)式 的值的變化而變化。動(dòng)畫連接包括顏色連接、填充連接、位置與大小變化連接

16、、圖形連接、命令 連接和可視連接六部分。腳本模塊的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)人員可以利用自編的命令語(yǔ)言增強(qiáng)應(yīng)用程序的靈活性。命令語(yǔ)言解釋命令語(yǔ)言為運(yùn)行系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的模塊相當(dāng)于C語(yǔ)言編譯器的一個(gè)子模塊。一個(gè)完整的編譯過(guò)程包括詞法分析、語(yǔ)法分析、語(yǔ)義分析、中間代碼生成、代碼優(yōu)化和目 標(biāo)代碼生成六個(gè)階段。而組態(tài)軟件的命令語(yǔ)言解釋模塊只需要完成詞法分析和語(yǔ) 法分析的功能。趨勢(shì)曲線模塊的實(shí)現(xiàn)在組態(tài)軟件中，有時(shí)要直觀顯示數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)就需要用到趨勢(shì)曲線。通過(guò)選擇要顯示的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的變量，采用COMfe術(shù)通過(guò)一個(gè)XY實(shí)時(shí)曲線控件CKChartXY顯示出來(lái)。該曲線控件具有多項(xiàng)功能：調(diào)整大小、顯示坐標(biāo)、同時(shí)畫 8條曲線、更改曲

17、線的顏色、背景、保存輸入的數(shù)據(jù)、打印顯示的曲線、可以移 動(dòng)游標(biāo)進(jìn)行點(diǎn)坐標(biāo)的顯示。圖4趨勢(shì)曲線顯示效果圖3軟件模擬運(yùn)行演示監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)了圖形組態(tài)系統(tǒng)的基本功能， 并且在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)模塊和歷史數(shù)據(jù) 庫(kù)的支持下，能夠?qū)崿F(xiàn)一定的監(jiān)控功能。在此通過(guò)一個(gè)模擬實(shí)例對(duì)系統(tǒng)的功能進(jìn) 行驗(yàn)證。首先，建立一個(gè)工程文件（后綴為.mpj），在工程中創(chuàng)建畫面并設(shè)計(jì)畫 面的屬性，隨后在畫面中繪制用于模擬現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和儀表的各種控件組成監(jiān)控畫面； 然后創(chuàng)建用于支持軟件運(yùn)行的內(nèi)存數(shù)據(jù)（例如壓力、溫度及液位等），并把畫面 中的相關(guān)控件和內(nèi)存數(shù)據(jù)進(jìn)行連接， 也即動(dòng)畫屬性的配置。完成后點(diǎn)擊菜單中的 運(yùn)行按鈕進(jìn)行運(yùn)行基準(zhǔn)頻率和時(shí)間更新頻率的設(shè)

18、置，設(shè)置完成后畫面進(jìn)入模擬運(yùn)行狀態(tài)。如圖5所示，由圖可以看出當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，內(nèi)存中的變量就變?yōu)榱藢?shí)時(shí) 數(shù)據(jù)系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，由于是模擬運(yùn)行，所以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)只能通過(guò)設(shè)計(jì)腳本程序 進(jìn)行變化，當(dāng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)變化時(shí)，監(jiān)控畫面上的對(duì)應(yīng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的控件也發(fā)生相應(yīng)的 變化。圖5軟件模擬畫面人機(jī)界面設(shè)計(jì)一、智能人機(jī)界面概述在計(jì)算機(jī)的專業(yè)詞匯里，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)被定義為由計(jì)算機(jī)硬件、軟件和人共同構(gòu)成的人機(jī)系統(tǒng)（見(jiàn)圖1）。人機(jī)界面就是在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中處于人、硬件及軟件 交叉的那一部分，是由人、硬件和軟件三者組合而成。人機(jī)界面是一個(gè)綜合的操 作環(huán)境，它介于用戶與計(jì)算機(jī)之間，從中傳遞和交換信息。對(duì)于人機(jī)界面來(lái)說(shuō)， 它的核心內(nèi)容包括外部

19、的顯示風(fēng)格以及用戶進(jìn)行具體操作的方式。具體地，人機(jī)界面集中體現(xiàn)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的輸入輸出功能和用戶對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)部分進(jìn)行操作 的控制功能。一個(gè)好的人機(jī)界面，應(yīng)該具有一致、友好、簡(jiǎn)單、自然的特 點(diǎn)。隨著人工智能的迅速發(fā)展，智能技術(shù)與人機(jī)界面相互融合，產(chǎn)生了智能人機(jī) 界面。智能人機(jī)界面與一般的人機(jī)界面的區(qū)別在于： 前者是以人與機(jī)器共同協(xié)作 完成任務(wù)為先決條件的，可使計(jì)算機(jī)更加人性化，更友好，更親切，它具有三個(gè) 顯著特點(diǎn)：1 在操作風(fēng)格上鼓勵(lì)實(shí)踐，能把界面中的錯(cuò)誤減少到最低限度，盡可能減 少人工干預(yù)；2.提供自動(dòng)完成常規(guī)任務(wù)的服務(wù)方式和聯(lián)機(jī)幫助系統(tǒng)，調(diào)用工具更加方便、簡(jiǎn)潔；3具有容易理解和使用概念模型進(jìn)行

20、學(xué)習(xí)的能力，并且能更廣泛地適應(yīng)不 同層次的用戶。二、智能人機(jī)界面的作用（一）在用戶與機(jī)器語(yǔ)言之間建立橋梁 在通常的情況下，用戶在向界面發(fā)出命令過(guò)程時(shí)會(huì)發(fā)生機(jī)器理解上的錯(cuò)誤。 這種錯(cuò)誤反映出用戶語(yǔ)言與機(jī)器語(yǔ)言的差距。 智能人機(jī)界面最大限度地避免了此 類錯(cuò)誤，提供對(duì)用戶所使用的自然語(yǔ)言的理解。（二）能夠完成復(fù)雜的任務(wù) 對(duì)于較復(fù)雜的任務(wù)，使用一般性界面系統(tǒng)，必須對(duì)用戶進(jìn)行大量的訓(xùn)練，而 在訓(xùn)練之后仍不能避免錯(cuò)誤的發(fā)生。 在智能人機(jī)界面中， 由于聯(lián)機(jī)幫助和多種工 具的提供，使得復(fù)雜的任務(wù)變的簡(jiǎn)單易行。（三）可作為訓(xùn)練用戶機(jī)能的有效工具智能人機(jī)界面可以與任務(wù)相聯(lián)系， 從而被開(kāi)發(fā)成一個(gè)合適、 實(shí)用的用戶模

21、型， 為用戶提供一個(gè)可以進(jìn)行訓(xùn)練、 學(xué)習(xí)操作技能和了解掌握系統(tǒng)功能的工具。 具有 人機(jī)共享任務(wù)并協(xié)作完成任務(wù)的功能任務(wù)共享有兩種形式， 其一是機(jī)器主動(dòng)請(qǐng)求 用戶提供機(jī)器所需要的信息輸入， 另一種是機(jī)器反過(guò)來(lái)影響用戶指令， 并向用戶 提供信息，告知用戶正在做什么等等。三、智能人機(jī)界面的相關(guān)技術(shù)（一）自然語(yǔ)言界面技術(shù) 在智能人機(jī)界面中，最佳設(shè)計(jì)方案是使用自然語(yǔ)言進(jìn)行輸入輸出，但是以下 兩個(gè)原因妨礙了自然語(yǔ)言在界面技術(shù)中的應(yīng)用。 一是由于語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)尚處于不 完全可靠及價(jià)格過(guò)貴的狀況。 二是由于自然語(yǔ)言本身的不確定性， 必須利用上下 文才能正確表達(dá)和理解。 但是隨著技術(shù)的發(fā)展和研究的深入會(huì)使得機(jī)器越

22、來(lái)越多 地理解自然語(yǔ)言。在界面中自然語(yǔ)言的成分越高，智能的成分也越多。（二）多媒體技術(shù) 應(yīng)用多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)使計(jì)算機(jī)能同時(shí)撲獲和處理圖像、聲音、視頻、文字 等多種媒體。 在多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，充分調(diào)動(dòng)人們的聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)和觸覺(jué)與計(jì) 算機(jī)進(jìn)行交互，使人機(jī)界面更加友好、自然。在多媒體技術(shù)中，超文本和超媒體 是其關(guān)鍵技術(shù)。 這種技術(shù)改變了線性組織文字內(nèi)容的傳統(tǒng)， 將要表達(dá)的內(nèi)容分割 成節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)鏈進(jìn)行連接， 其組織形式很接近于人類聯(lián)想式的思維方式， 以立體的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將內(nèi)容呈現(xiàn)在人們的面前。但是超文本和超媒體的形式也存在某些不足，比如節(jié)點(diǎn)的分割困難和閱讀過(guò)程中的 “迷失”問(wèn) 題等等。但是，多媒體技

23、術(shù)畢竟使計(jì)算機(jī)更加接近人類，并且，這種技術(shù)將越來(lái) 越多地應(yīng)用于計(jì)算機(jī)。（三）專家系統(tǒng)技術(shù)專家系統(tǒng)技術(shù)主要包含專家系統(tǒng)的知識(shí)表示、專門知識(shí)的應(yīng)用和知識(shí)獲取技 術(shù)三個(gè)方面。知識(shí)表示是研究如何把人類的專家知識(shí)加以抽象并邏輯地表示出來(lái)， 最終轉(zhuǎn)換為適合于機(jī)器表示的形式。專門知識(shí)的應(yīng)用主要研究規(guī)則事實(shí)和表示知 識(shí)結(jié)構(gòu)的方法，并且將規(guī)則用于事實(shí)與知識(shí)結(jié)構(gòu)的機(jī)理結(jié)合，從而組成一個(gè)專家 系統(tǒng)。知識(shí)的獲取在專家系統(tǒng)中是最難解決的問(wèn)題。目前，已經(jīng)建立了許多知識(shí) 獲取技術(shù)，例如，歸納式知識(shí)獲取，是采用歸納推理的方法獲取新知識(shí)。但總的 說(shuō)來(lái)，知識(shí)獲取的研究至今仍是初步的，離問(wèn)題的真正解決尚有距離。1用戶；2. 與用戶

24、進(jìn)行交互的會(huì)話機(jī)；3與任務(wù)交互的任務(wù)機(jī)；4.任務(wù)本身。用戶會(huì)話機(jī)與任務(wù)機(jī)聯(lián)合起來(lái)組成智能界面。在構(gòu)造智能人機(jī)界面時(shí)，一般 可以從任務(wù)模型、用戶模型和翻譯器三方面入手考慮。（一）任務(wù)模型用結(jié)構(gòu)分析的方法，把任務(wù)分解成層次結(jié)構(gòu)和與任務(wù)相關(guān)的操作分類，最后 歸結(jié)為當(dāng)前任務(wù)的描述。一種較合適的方法是對(duì)任務(wù)的組成進(jìn)行分解和在人機(jī)之 間進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配，也可以將任務(wù)視為子過(guò)程，為其提供從初始狀態(tài)到最終狀態(tài)的 轉(zhuǎn)變。（二）用戶模型人機(jī)界面本身可以理解為一組概念和關(guān)系。 良好的用戶模型將幫助設(shè)計(jì)者設(shè) 計(jì)出良好的人機(jī)界面。 真實(shí)性是用戶模型最重要的特征。 常用的有用戶概念模型、 設(shè)計(jì)者模型和系統(tǒng)映像。（三）翻譯器

25、在人機(jī)交互中，由于人們對(duì)機(jī)器推理過(guò)程和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的生疏，以及自然語(yǔ)言 和機(jī)器語(yǔ)言之間的差距而常常引起錯(cuò)誤。 機(jī)器翻譯器是將機(jī)器的輸出轉(zhuǎn)化成用戶 可理解的形式， 即把任務(wù)的機(jī)器表示轉(zhuǎn)化為界面中表示的中間功能模型； 用戶翻 譯器是把用戶的指令、 應(yīng)答和命令轉(zhuǎn)換為機(jī)器的操作語(yǔ)言。 因此，我們可以用中 間媒體作為會(huì)話的主動(dòng)體，它既懂得用戶的語(yǔ)言，又懂得機(jī)器執(zhí)行的任務(wù)語(yǔ)言。 讓中間媒體既擔(dān)當(dāng)起用戶翻譯器的作用， 把用戶指令轉(zhuǎn)換為機(jī)器操作， 同時(shí)又作 為機(jī)器翻譯器，把計(jì)算機(jī)的輸出轉(zhuǎn)換為用戶可理解的形式。五、建立智能人機(jī)界面的過(guò)程 智能人機(jī)界面是一個(gè)功能復(fù)雜的計(jì)算機(jī)軟件， 它的開(kāi)發(fā)過(guò)程也應(yīng)遵循一般的 軟件生命

26、周期； 另一方面， 它又是一種特殊的人機(jī)界面和專家系統(tǒng)軟件， 所以又 具有自己獨(dú)特的開(kāi)發(fā)特點(diǎn) . 總的說(shuō)來(lái)，一般可以按照以下步驟進(jìn)行智能人機(jī)界面 的開(kāi)發(fā)。（一）對(duì)智能界面要完成的功能和環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)的了解 與一般的人機(jī)界面相比，智能人機(jī)界面要采用許多新概念、新技術(shù)和全新的 結(jié)構(gòu)形式， 因此，要充分研究和了解現(xiàn)有的智能人機(jī)界面所達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)， 還需借鑒與智能界面有關(guān)領(lǐng)域的研究成果和經(jīng)驗(yàn)， 確定一條比較合理的研制思路。（二）充分研究界面設(shè)計(jì)方法 知識(shí)庫(kù)中所搜集界面設(shè)計(jì)知識(shí)的多少對(duì)智能人機(jī)界面的設(shè)計(jì)質(zhì)量起著決定 性的作用。 對(duì)于各類界面設(shè)計(jì)概念、 規(guī)則、方法以及有代表性的軟件系統(tǒng)進(jìn)行廣 泛的搜集，并

27、根據(jù)使用范圍和用戶要求，定義出一個(gè)適當(dāng)?shù)闹R(shí)范圍。（三）建立任務(wù)模型和用戶模型 建立正確有效的任務(wù)模型和用戶模型是開(kāi)發(fā)智能界面成敗的關(guān)鍵。 一般是采 用實(shí)驗(yàn)和原型的方法，反復(fù)對(duì)模型進(jìn)行建立、測(cè)試、修改，并將模型變成智能界 面。（四）建立公共界面 公共界面是任務(wù)模型和用戶模型的集成。通常使用實(shí)體關(guān)系模型來(lái)建立（ E R圖）。實(shí)體關(guān)系模型是由概念及其關(guān)系所組成的基本結(jié)構(gòu)，很容易轉(zhuǎn)化為上 述兩個(gè)模型中的等價(jià)結(jié)構(gòu)。（五）概念、功能和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)系統(tǒng)規(guī)格說(shuō)明書的要求，闡明智能界面設(shè)計(jì)過(guò)程所需的各種概念、實(shí)體及相互間的關(guān)系； 劃分功能， 確定操作的內(nèi)容和形式， 明確界面與各類環(huán)境的接 口。同時(shí)， 還要根

28、據(jù)功能要求進(jìn)行模塊劃分， 確定各模塊的功能和模塊間的相互 關(guān)系。（六）知識(shí)表示模式設(shè)計(jì) 在界面設(shè)計(jì)和知識(shí)獲取的基礎(chǔ)上，采用適當(dāng)?shù)闹R(shí)表示方法，建立最佳的知識(shí)表示模式，組成高效知識(shí)庫(kù)。（七）任務(wù)機(jī)設(shè)計(jì)任務(wù)機(jī)主要由專家系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)和推理機(jī)組成， 因此要具體設(shè)計(jì)出知識(shí)庫(kù)和 推理機(jī)的結(jié)構(gòu)形式及工作機(jī)制。（八）用戶會(huì)話機(jī)設(shè)計(jì) 用戶會(huì)話機(jī)設(shè)計(jì)包括人機(jī)界面、解釋模塊、知識(shí)獲取模塊等的設(shè)計(jì)工作，此 外，還需實(shí)現(xiàn)輸入輸出之間的各種翻譯功能。（九）測(cè)試與評(píng)估 由于智能人機(jī)界面技術(shù)至今尚未成熟，因此更需要使用原型化技術(shù)，反復(fù)進(jìn) 行實(shí)踐、測(cè)試、修改或者重新設(shè)計(jì)。六、結(jié)論 智能人機(jī)界面是近年來(lái)計(jì)算機(jī)行業(yè)研究的熱點(diǎn)之一。

29、目前，盡管智能人機(jī)界 面的設(shè)計(jì)仍處于初級(jí)階段， 但隨著計(jì)算機(jī)硬件、 軟件及其相關(guān)學(xué)科的發(fā)展， 智能 人機(jī)界面的設(shè)計(jì)將日趨成熟， 它將使計(jì)算機(jī)與人的距離進(jìn)一步縮短， 使計(jì)算機(jī)更 多地融入我們的生活。工控界面設(shè)計(jì)要點(diǎn)1、在一般界面上，不要使用過(guò)大的圖片；但應(yīng)該設(shè)計(jì)導(dǎo)視圖片2、應(yīng)該將各個(gè)信息分好類，主要以功能模塊分類，如電機(jī)一個(gè)界面、水泵一個(gè) 界面；3、各界面上應(yīng)該再進(jìn)行分塊，以 Frame裝起來(lái)；4、界面上同一類型控件集中放置，大小應(yīng)該相等；5、盡量采用比較形象的模擬表頭，將會(huì)更加美觀；6界面上底色應(yīng)該盡量中性、柔和；7、工控軟件一般應(yīng)該包括趨勢(shì)圖、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)；要有數(shù)據(jù)報(bào)警功能，盡量做到 錯(cuò)誤發(fā)生

30、時(shí)，能切換到錯(cuò)誤界面上；8、工控軟件主要界面及各功能模塊分類；人機(jī)界面設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)本文介紹了人機(jī)界面設(shè)計(jì)的一般過(guò)程， 人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)的原則，人機(jī)界面的風(fēng)格和 對(duì)人機(jī)界面設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)。由于受傳統(tǒng)觀念的影響，很長(zhǎng)一段時(shí)間里，人機(jī)界面一直不為軟件開(kāi)發(fā)人員所重視，認(rèn)為這純粹是為了取悅用戶而進(jìn)行的低級(jí)活動(dòng)，沒(méi)有任何實(shí)用價(jià)值。評(píng)價(jià)一個(gè)應(yīng)用軟件質(zhì)量高低的唯一標(biāo)準(zhǔn)， 就是看它是否具有強(qiáng)大的功能，能否順利幫 助用戶完成他們的任務(wù)。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的迅猛發(fā)展， 計(jì)算機(jī)的存 儲(chǔ)容量、運(yùn)行速度和可靠性等技術(shù)性能指標(biāo)有了顯著的提高，計(jì)算機(jī)硬件的生產(chǎn) 成本卻大幅度下跌，個(gè)人計(jì)算機(jī)日益普及。新一代的計(jì)算機(jī)用戶，在應(yīng)用軟件

31、的 可操作性以及軟件操作的舒適性等方面對(duì)應(yīng)用軟件提出了更高的要求除期望所 用的軟件擁有強(qiáng)大的功能外，更期望應(yīng)用軟件能盡可能的為他們提供一個(gè)輕松、 愉快、感覺(jué)良好的操作環(huán)境。這表明，人機(jī)界面的質(zhì)量已成為一個(gè)大問(wèn)題，友好 的人機(jī)界面設(shè)計(jì)已經(jīng)成為應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)的一個(gè)重要組成部分。1人機(jī)界面的風(fēng)格分析這里所指的人機(jī)界面的風(fēng)格，是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的用戶界面上控制輸入的 方法，大致經(jīng)過(guò)了四代的演變：1.1命令語(yǔ)言：在圖形顯示、鼠標(biāo)、高速工作站等技術(shù)出現(xiàn)之前，現(xiàn)實(shí) 可行的界面方式只能是命令和詢問(wèn)方式，通信完全以正文形式并通過(guò)用戶命令和 用戶對(duì)系統(tǒng)詢問(wèn)的響應(yīng)來(lái)完成。這種方式使用靈活，便于用戶發(fā)揮其創(chuàng)造性，對(duì) 熟練的

32、用戶有很高的工作效率，但對(duì)一般用戶來(lái)說(shuō)要求高，易出錯(cuò)，不友善并難 于學(xué)習(xí)，它的錯(cuò)誤處理能力也較弱。1.2菜單選項(xiàng)：這種方式與命令行方式相比不易出錯(cuò)，可以大大縮短用 戶的培訓(xùn)時(shí)間，減少用戶的擊鍵次數(shù)，可以使用對(duì)話管理工具，錯(cuò)誤處理能力有 了顯著提高。但使用起來(lái)仍然乏味，可能出現(xiàn)菜單層次過(guò)多及菜單選項(xiàng)復(fù)雜的情 形，必須逐級(jí)進(jìn)行選擇，不能一步到位，導(dǎo)致交互速度顯得太慢。1.3 面向窗口的點(diǎn)選界面此類界面亦稱 WIMP界面，即窗口(Windows)、 圖標(biāo)(Icons)、菜單(Menus)、指示器(PointingDevice) 四位一體，形成桌面 (Desktop)。這種方式能同時(shí)顯示不同種類的信息

33、，使用戶可在幾個(gè)工作環(huán)境中 切換而不丟失幾個(gè)工作之間的聯(lián)系，用戶可通過(guò)下拉式菜單方便執(zhí)行控制型和對(duì) 話型任務(wù)，引入圖標(biāo)、按鈕和滾動(dòng)桿技術(shù)，大大減少鍵盤輸入，對(duì)不精于打字的 用戶無(wú)疑提高了交互效率。1.4自然語(yǔ)言使用自然語(yǔ)言與應(yīng)用軟件進(jìn)行通信，把第三代界面技術(shù)與 超文本、多任務(wù)概念結(jié)合起來(lái)，使用戶可同時(shí)執(zhí)行多個(gè)任務(wù)(以用戶的觀點(diǎn))。隨著文字、圖形、語(yǔ)音的識(shí)別與輸術(shù)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，多媒體技術(shù)在 人機(jī)界面開(kāi)發(fā)領(lǐng)域內(nèi)的進(jìn)一步發(fā)展，自然語(yǔ)言風(fēng)格的人機(jī)界面將得以迅速的發(fā)展， 最終走向?qū)嵱没?人機(jī)界面的設(shè)計(jì)原則人機(jī)界面設(shè)計(jì)的好壞與設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)有直接有關(guān)系，有些原則對(duì)幾乎所 有良好的人機(jī)界面的設(shè)計(jì)都是適用

34、的，一般地可從可交互性、信息、顯示、數(shù)據(jù) 輸入等方面考慮：原則1:在同一用戶界面中，所有的菜單選擇、命令輸入、數(shù)據(jù)顯示和其他 功能應(yīng)保持風(fēng)格的一致性。風(fēng)格一致的人機(jī)界面會(huì)給人一種簡(jiǎn)潔、和諧的美感。原則2:對(duì)所有可能造成損害的動(dòng)作，堅(jiān)持要求用戶確認(rèn)，例如提問(wèn)“你肯定？”等，對(duì)大多數(shù)動(dòng)作應(yīng)允許恢復(fù)(UNDO)對(duì)用戶出錯(cuò)采取寬容的態(tài)度。原則3:用戶界面應(yīng)能對(duì)用戶的決定做出及時(shí)的響應(yīng)，提高對(duì)話、移動(dòng)和思_ 考的效率，最大可能的減少擊鍵次數(shù)，縮短鼠標(biāo)移動(dòng)距離，避免使用戶產(chǎn)生無(wú)所 適從的感覺(jué)。原則4:人機(jī)界面應(yīng)該提供上下文敏感的求助系統(tǒng)，讓用戶及時(shí)獲得幫助， 盡量用簡(jiǎn)短的動(dòng)詞和動(dòng)詞短語(yǔ)提示命令。原則5:合

35、理劃分并高效使用顯示屏。僅顯示與上下文有關(guān)的信息，允許用 戶對(duì)可視環(huán)境進(jìn)行維護(hù)：如放大、縮小圖像；用窗口分隔不同種類的信息，只顯_ 示有意義的出錯(cuò)信息，避免因數(shù)據(jù)過(guò)于費(fèi)解造成用戶煩惱。原則6:保證信息顯示方式與數(shù)據(jù)輸入方式的協(xié)調(diào)一致，盡量減少用戶輸入 的動(dòng)作，隱藏當(dāng)前狀態(tài)下不可選用的命令， 允許用戶自選輸入方式，能夠刪除無(wú) 現(xiàn)實(shí)意義的輸入，允許用戶控制交互過(guò)程。上述原則都是進(jìn)行人機(jī)界面設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的最基本的原則，除此之外還有許多設(shè)計(jì)原則應(yīng)當(dāng)考慮，比如如何正確的使用顏色等。3人機(jī)界面設(shè)計(jì)的過(guò)程人機(jī)界面的設(shè)計(jì)過(guò)程可分為以下幾個(gè)步驟：3.1創(chuàng)建系統(tǒng)功能的外部模型設(shè)計(jì)模型主要是考慮軟件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、總 體結(jié)構(gòu)和過(guò)程性描述，界面設(shè)計(jì)一般只作為附屬品，只有對(duì)用戶的情況（包括年齡、性別、心理情況、文化程度、個(gè)性、種族背景等 ）有所了解，才能設(shè)計(jì)出有 效的用戶界面；根據(jù)終端用戶對(duì)未來(lái)系統(tǒng)的假想 （簡(jiǎn)稱系統(tǒng)假想）設(shè)計(jì)用戶模型， 最終使之與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)后得到的系統(tǒng)映象（系統(tǒng)的外部特征）相吻合，用戶才能對(duì)系 統(tǒng)感到滿意并能有效的使用它；建立用戶模型時(shí)要充分考慮系統(tǒng)假想給出的信息， 系統(tǒng)映象必須準(zhǔn)確地反映系統(tǒng)的語(yǔ)法和語(yǔ)義信息?？傊?，只有了解用戶、了