移动UGC模式下智慧环境系统优化设计_以包头市为例_苗秀.docx

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1、移动UGC模式下智慧环境系统优化设计以包头市为例 _OPTIMIZATION DESIGN OF INTELLIGENT ENVIRONMENT SYSTEM IN MOBILE UGC MODE TAKE BAOTOU AS AN EXAMPLE内 蒙 古 科 技 大 学 艺 术 与 设 计 学 院 苗 秀 韩 冬 楠 余 柯摘要：优化包头市现有智慧环境系统，加强环境可视化感知，以UGC方式鼓励 市民参与到保护环境的行动中。通过文献调硏、实地考察、相关产品分析和用 户硏究，收集用户需求和机会缺口，基于以用户为中心的产品设计方法，开展 智慧环境系统优化设计。针对包头市现有智慧环境系统建设问题及

2、市民对于坏 境问题建设的需求，结合现有官方线上和线下渠道的不足之处，从内容和功能 提取、信息架构搭建、交互流程设计和界面原型及高保真设计等坏节，提出现 有包头市智慧环境系统的优化设计方案。基于移动UGC的智慧环境交互系统， 可以线上和线下两方面实现智能环境信息采集、移动APP进行坏境数据可视 化呈现，实现环境问题的实时反馈、环境管理的即时有效，促进包头市环境向 好发展，同时为今后智慧环境系统建设和优化实践提供案例。关键词：移动UGC智慧城市智慧环境Arduino中图分类号：TB47 文献标识码：A文章编号：1003-0069 (2018) 12-0152-04Abstract： Optimiz

3、e the existing smart environment system in Baotou, strengthen the environmental visualization perception, and mobilize the whole people to participate in the action of protecting the environment through user generate content way. Through learning literature research, field investigation, relevant pr

4、oducts analysis and user research, excavate the existing problems of the existing intelligent environment system in Baotou and the needs of the public for the construction of the environment. Baseed on the user center design method, optimize the intelligent environment system in Baotou. In view of t

5、he shortage of the existing official websites and App, the optimization scheme of the intelligent environment system is proposed through extracting content and function, constructing information achitecture, interaction design and interface prototype and Hi-Fi fidelity design. The intelligent enviro

6、nment interactive system based on mobile UGC is proposed, including data collection of intelligent environment information collection equipment and visual presentation of environment data by mobile App, real-time feedback of environmental problems and immediate and effective environmental management

7、. It promotes the development of the environment of Baotou and the construction of future intelligent environment system. The Optimization Practice provides a case.Keywords： Mobile UGC Smart city Ambient intelligent Arduino引言智慧城市是按利用物联网、云计算等新一代信息技术，在泛在信 息全面感知和互联的基础上，实现人、物、城市功能系统之间无缝连接 与协同联动的智能自感知、自适

8、应、自优化，从而对民生、环保、公共 安全、城市功能、商务活动等多种城市需求做出智能的响应，形成具备 可持续发展的内生动力的安全、便捷、高效、绿色的城市形态 1。发展 智慧城市有利于抢占未来科技制高点，提升城市核心竞争力 2。是否建 成智慧城市逐渐开始成为一个城市发展状态的一个评判方式，智慧城 市建设程度也成为越来越多城市互相竞争的项目之一。1521学研探索I交互一、 国内外智慧城市建设情况自从IBM在国际金融危机的背景之下提出“智慧地球智慧城市成 为缓解金融危机造成的社会经济波动的有效方法之一。各国纷纷采用 物联网和大数据的方式与城市生活连接，以完善基础设施、产品服务为 主，解决城市面临的各种

9、难题。最早建设智慧城市的是美国迪比克，其 利用物联网技术，将城市的自然资源、人力资源和经济资源进行数字化 后连接起来，对各种数据进行监测、分析和整合，进而智能化地在降低 能源消耗和经济成本，使其更适合人们居住和商业经济的发展 3。我国 在2012年首批进行90个智慧城市试点，以缓解现有基础设施的巨大 压力。次年又确定“智慧城市”双试点城市，以推动城市创新能力为目 标，力争形成具有自主知识产权技术和标准体系的智慧城市 4。目前国 家智慧城市试点已达290个。二、 包头市智慧环境建设情况2016年年末，包头市确定了以“建设+运营”为发展理念建设智慧 包头目标，力争在五年内使包头市信息化发展程度达到

10、领先水平。目 前，包头市已经在电子商务、云计算和基础设施等方面开展了智慧城 市建设。作为一个重工业城市，包头市大力进行智慧环境建设。截至 2017年底，包头市环保局已完善了环境保护的基础数据库以及基础信 息的建设，开展了“智慧环保”及大数据产业环保项目建设工作。包头 市环保局建成了集成整合环境数据的资源中心，实时掌握了对污染物 的监管，为环境监测的发展提供动力，同时还强化了治理和防治环境 污染的能力。包头市环境监测站研发的移动端APP，使市民可以实时掌 握环境质量情况，也使监管部门能准确开展工作。(一) 线下智慧环境基础设施布局现状包头市共有六个国控自动监测站，分别为青山宾馆、市监测站、 包百

11、大楼、东河城环局、惠龙物流以及东河鸿龙湾，可以检测PM2.5、 PM10、二氧化硫、二氧化氮、臭氧和一氧化碳的浓度。非国控站点有白 云环保局、滨河大厦、达茂环保局、石拐监测站、市委党校、土右科技 楼和固阳人社局站点等，近曰包头金属深加工园区空气自动监测站仪 器设备安装工作启动，园区环境空气自动监测站点建成后，将与包百 大楼点位、包钢技术中心点位遥相呼应，使昆都仑区监测的环境空气 数据覆盖面更广、更有代表性。各监测点虽然都满足PM10等6项监测 指标的监测能力，但在地理位置分布方面呈现明显缺陷，只能对指定 的关键地区和人群集中地点的空气监测，并不能代表整个包头市整体 环境情况，使监管部门难以统筹

12、规划及精准应对。(二） 线上环境数据可视化情况目前，了解空气自动监测站监测数据的途径主要有市环境局网站 的“包头空气质量发布平台”和包头市环境监测站研发的“包头大气 通”手机软件。此外，银河广场、赛汗塔拉草原公园及包头火车站设置 的大屏幕可以展示各种关于环境质量的资讯。“I.包头空气质量发布平台网站：包头空气质量发布平台拥有包头 市每月的空气自动监测站的监测数据，并会公布每月的全市空气质量月报，网站信息架构（如图1 )。每月全市空气质量月报中显示了该月全 市达标天数及达标天数占比，并会同去年天数进行对比，此外还显示 了该月空气质量综合指数及其上升比例，并会将全市各行政区空气质 量进行排名。包头

13、空气质量发布平台还能显示实时空气质量情况，显 示空气质量等级和首要污染物，并会提醒当前空气质量情况对健康的 影响和建议采取的措施，空气质量预报则简约地显示了空气污染情 况、AQI指数和首要污染物。经过分析，包头空气质量发布平台现存问题如下：（1)入口深，需 有目的性地查询；（2)信息不对称，环境信息实时变动及程度无法直 观感受；（3)缺少数据可视化，每月的全市空气质量月报只有文字呈 现；界面分布不合理，空气质量概览部分遮挡了地图接近一半的面 积，且不可缩放，严重影响了地图信息的展示。2.包头大气通手机软件：“包头大气通”是甶包头市环境监测站 研发的官方应用，其信息架构（如图2)。在“包头大气通

14、”应用内，包 头市市民可以快捷查询包头市各空气自动监测站的实时的空气质量 情况，同时也可以查询48小时以内的空气质量的预报情况。但作为一个移动端应用，包头大气通没有很好地发挥移动端基于位置的服务属 性，不能实时实地观测环境信息；（2)功能重叠情况严重、信息量少， AQI曰报与区域数据重叠且无多余数据及功能上的增加；（3)首页的 “天气情况”、“穿衣、运动、晾晒及紫外线指数”已无法正常显示数 据；（4)地图显示上只有具体数值，缺少数据分析和关联。三、基于移动UGC的智慧坏境系统优化设计UGC( User-Generated Content)指以任何形式在网络上发表的由用用户创作的文字、图片、音频

15、、视频等内容，是Web2.0环境下一种新 兴的网络信息资源创作与组织模式 5。随着互联网运用的发展，网络用 户的交互作用得以体现，用户既是网络内容的浏览者，也是网络内容的 创造者 6。用户在网络中的行为带动了网络内容的流通，使得网络资源 不断被发现，为网络注入了新的活力。随着移动手机的普及和移动端 应用的发展，移动UGC的优势也逐渐体现出来。移动 UGC摆脱了传统 UGC固定位置的束缚，为信息传输提供了更快捷、更灵活、更广泛的传 播途径，同时也促进了数据的传送，也带来了更及时的用户反馈。交互 I学研探索 I 153图 5人 们 希 望 得 到 的 信 息图 6串 口 监 视 器 的 数 据 图

16、 8APP端 信 息 架 构图 7智 能 环 境 监 测 装 置 原 型 及 尺 寸 图(一）优化思路根据现有智慧环境建设线下传感端布局不足等问题，本研究结合 移动UGC开展官方环境监管的补偿探索，以实现数据采集更广泛、显 示方式更灵活和信息交互更有效。用户通过智能环境监测移动装置，结合GPS信息实时检测空气质 量，自发上传至互联网，互联网对所有用户上传的信息进行收集整理， 通过一定的算法，以更全面、更形象的方式表达各地区的空气质量情 况，同时在移动端同步显示，将信息反馈到各用户。数据后台进行集合 数据显示、数据分析和数据报告，将各用户的线下传感器上传的数据 进行整理和分析，并定期形成数据报告

17、，是数据集中管理和查看的端 口。政府可从数据报告和分析了解城市空气质量的具体情况，从而更 快地作出决策。数据流图（如图3)。(二）需求研究此次调研从环境满意度、环境关注点、环境反馈期望、渠道及效率 等方面对市民需求进行调研，共回收57份有效问卷。经分析，发现相对 比与其他环境指标，人们更加关注空气中的PM2.5浓度和二氧化碳浓度 (如图4)。在空气质量监测之余，人们还希望得到关于各污染物的来1541学研探索I交互源、构成、危害等知识的普及、相关的健康建议和政府进行的相关措施 (如图5)，并且有投身环境监督的愿望。四、设计实现(一) 智能环境监测装置设计本研究中的智能环境监测装置原型是基于Ard

18、uino开源硬件平台 而设计。Arduino 是一个基于单片机系统开发的电子设计平台，其特点 为免费、开源的IDE 、开源的硬件、免费下载的资源和便捷的电子组件 连接 7。1. 硬件组成：基于包头市市民对于环境信息获取愿望，线下传感 装置的传感器采用能够检测PM2.5浓度、二氧化碳浓度的激光粉尘传 感器和红外线二氧化碳传感器，通过W旧模块使其与互联网、用户手 机相连，实现信息传感和传输，其中具体包含WiDo主控板、I0传感器 扩展板、DHT22温湿度传感器、红外C02 传感器、PM 2.5传感器和简易 LCD显示屏。2. 电子电路实现:将I0传感器扩展板与WiDo主控板相连，便于之 后各传感器

19、的连接。模拟接口处将二氧化碳传感器与模拟接口A0连 接。数字接口处将温湿度传感器与D 7连接，因为扩展板缺少APC2200 接口，故通过软串口D 10、D 11对应TX、 RX，以此连接PM2.5传感器。最 后，将LCD显示屏与I2C 接口相连，便于显示检测的数据。连接图（如图 6)。将WiDo 主控板与电脑相连，上传编写好的代码，随后即可从串口 监视器查看各个传感器的检测数据。确认检测数据正常，代码无误的 情况下将最终代码上传到WiDo主控板，随后即可从简易LCD 屏查看各 个传感器的检测数据。3. 原型造型:本研究用于技术实现和测试的智能环境监测装置原 型造型（如图7)，采用3D 打印技术

20、制造壳体。后期可以通过压缩芯片， 进行造型的再设计，以实现装置的便携性。(二） 移动端APP设计APP端的主要功能为展示空气质量检测数据，具体功能有UGC信 息的查看和分享、多设备管理、环境检测数据的数据可视化、AQI、 PM2.5和C 02历史数据可视化及分析。信息架构（如图8)。根据内容和 功能的重要程度，一级界面分首页、数据可视化地图和“我”，二级界面包含UGC发布、空气质量概况、空气质量详细数据、用户的注册和 登录、线下传感器设备的管理等功能。2.交互界面设计：APP设计采用简洁交互理念，以可用性、易用性 和易达性为原则，采用抽屉导航，向右可划出基于位置的空气质量情 况的数据可视化页面

21、，通过颜色的变化向用户展示某一时刻某位置的 空气质量情况，使用户更直观地感受到身边的空气质量变化情况。向 左滑出个人中心，可以设置个人及设备信息，例如，在设备管理页面中 可添加、关闭或者删除线下传感端以决定是否要接收各个传感器的数 据。具体数据显示功能位于首页底端，点击具体空气质量数据可查看 详细数据和数据历史变化趋势，同时附有相关健康建议。点击标题栏 上的消息图标可以查看空气质量状况的相关报告以及政府的对策措 施的相关新闻（如图9)所示。结论随着Web4.0时代的到来，移动UGC在建设智慧城市过程中将会 发挥更大的作用。本研究从包头市智慧环境系统的设施布局、数据分 析、数据展示方面，探索性地

22、提出了基于移动UGC 网络的智慧环境优 化方案，为现有数据发布平台和应用提供有效补偿，对于今后城市智 慧环境系统建设具有一定的启发。_包头市科技局软科学顼目，顼目号2017S2003-3-4包头市哲学社会科学顼目，顼目号2018-yy02参考文献1 张 云 霞 ， 来 勐 ， 成 建 智 慧 城 市 概 念 辨 析 J电 信 科 学 ， 2011， 27 (12) : 85-89.1 2 * 4 5 彭 明 盛 从 城 市 开 始 构 建 智 慧 的 麟 N人 民 日 报 ， 1 2 * 4 5 6 7 8 9 1 - 6 7 8 9_ 3 ( 21).13宋 慧 欣 智 慧 城 市 ， 改

23、变 正 在 发 生 J.自 动 化 博 览 ， 2014 (01) : 36-37.4 夏 微 智 慧 城 市 从 愿 景 到 现 实 J.新 经 济 导 刊 ， 2015 (Z1) : 28-31.5 赵 宇 翔 ， 范 哲 ， 朱 庆 华 用 户 生 成 内 容 （ UGC)概 念 解 析 及 研 究 进 展 J.中 国 图 书 馆 学 报 ， 2012, 38 (05) : 68-81.6 仲 钇 霏 ， 杜 志 红 UGC时 代 电 视 媒 体 的 被 动 与 主 动 J.视 听 界 ， 2013 (02) : 60-61.7 崔 阳 ， 张 维 华 ， 白 云 峰 一 种 基 于 Arduino的 智 能 家 居 控 制 系 统 J.电 子 技 术 应 用 ， 2014, 40 (04) : 123-125.8 孙 少 军 张 宇 红 .社 交 化 电 子 商 务 UGC平 台 用 户 参 与 动 机 研 究 一 一 以 小 红 书 为 例 J.设 计 ， 2017, 30 (7) : 14-15.9 马 华 .用 户 体 验 研 究 在 智 慧 城 市 建 设 交 互 设 计 中 的 应 用 J设 计 ， 2017, 30 (9) : 126-128.交互 I学研探索 I 155