“Plants Paradise"智能花盆設計與實現

邵建新 石佳

摘要：日常生活中，很多人喜歡通過種植花草增加生活情調和樂趣。但是，由于缺少精力或不了解植物特性等造成無法給予植物悉心的呵護，導致花草難以成活。智能花盆通過智能監測、健康管理、APP交互解決用戶不會養花、沒時間照看花草的難題。“Plants Paradise”智能花盆的設計初期通過調研確定用戶群及核心功能，應用物聯網技術實現手機APP與智能花盆交互、花盆智能管理等功能，具有很大的市場應用前景。

關鍵詞：智能產品；花盆；交互

隨著生活水平的提高，越來越多的人喜歡在家里、辦公室里栽種幾盆花草，不僅陶冶情操，而且放松心情。但是由于缺少精力或不了解植物特性等造成無法給予植物悉心的呵護，導致花草難以成活。因此，研發智能化、自動化的花卉養植系統極具現實意義[1]。

智能花盆在近些年國內外產品設計領域先后出現：英國某大學發明一種內置溫度和土壤濕度傳感器的智能花盆，并通過燈光提醒用戶花盆內的土壤變化[2]。美國出現的一種稱之為“WaterLink”的智能花盆，能夠通過濕度傳感器采集土壤的含水量，用戶通過智能手機的客戶端了解相關數據[3]。在國內，近年也有類似的產品問世：長春工程學院電氣與信息工程學院的紀秀發明了可對土壤溫濕度和光照強度進行檢測并自動澆水的智能花盆[4]。

1智能花盆用戶調研

1.1調研結果

在智能花盆產品設計初期，通過問卷調查法針對熱愛養花的人群進行調研。共發放調查問卷100份，通過問卷中的8個問題對用戶群、用戶需求、產品功能等方面進行了調研。

在所調查的人群中，學生占21%，上班族占34%，退休人員及家庭主婦占28%，其他人員占17%。在用戶需求的調研中，“不了解植物特性”及“沒時間照顧”占65%。在產品功能方面的調研中，90%以上的用戶選擇了“自動澆水”功能，分別有52%、61%、32%的用戶選擇了“遠程控制”、“顯示植物生長狀態”及“營造植物適宜生長環境”的功能。

1.2調研結果分析

通過對調研結果的分析，確定智能花盆未來使用人群分為以下三類：

1）喜歡養殖花草但不熟悉植物特性、不具備養殖經驗的用戶；

2）喜歡養殖花草但經常外出或長時間不在家沒有時間精心照顧花草的用戶；

3）喜歡養殖不同氣候、類型植物的用戶。

以上類型用戶角色可以是在校學生、辦公室工作人員、也可以是家庭主婦等各行各業的花草愛好者。通過歸納總結用戶在養花的過程中遇到的情況和亟待解決的問題。運用功能分析法，模擬智能花盆的使用場景，確定其主要功能。

2智能花盆設計

2.1造型設計

在確定主體核心功能的基礎上，設計智能花盆的造型。根據前期調研，花盆的造型既要體現智能產品富有創意和科技的元素又要符合大眾的審美。在草圖設計過程中還要將智能花盆的造型和功能完美結合，花盆造型靈感來源于雞蛋的曲線，簡約流暢又不失趣味。“Plants Paradise”智能花盆設計草圖如圖1所示。

通過犀牛軟件建模，完善智能花盆的造型設計，“PlantsParadise”智能花盆渲染效果圖如圖2所示。

2.2結構設計

“Plants Paradise”智能花盆主體選用工程塑料制作，總體由三個模塊組成：

1）最上面的部分是霧化及出水裝置，可拆卸、清洗方便用戶栽花、換土等；

2）中間部分是花盆的主體部分，主體部分除用于盛土養花，在內壁和外壁之間埋有輸送水、霧氣的管道，上下銜接處設計有標準卡口；

3）最下面部分相當于智能花盆的后勤保障單元，包括儲水器、水泵、霧化器、電池等。“Plants Paradise”智能花盆總體結構如圖3所示。

花盆主體下方是LED顯示燈，正常狀態下發出白光，夜間可以起到裝飾和小夜燈照明的作用。當電量不足或花盆內缺水時分別呈現紅光或藍光，當植物需要光照時呈現黃光。

“Plants Paradise”智能花盆的內部系統包括主體盛土盆、檢測系統、儲水系統、加濕霧化系統、電源系統等，各系統間相互連接又可拆卸，方便用戶操作使用。“Plants Paradise”智能花盆內部結構如圖4所示。

2.3 APP設計

“Plants Paradise”智能花盆在設計初期就明確了與手機等移動終端連接并實現與用戶進行交互的方案。手機APP設計包括功能邏輯、操作邏輯原型圖的設計和UI界面的設計兩方面內容。

通過歸納總結智能花盆的功能，提煉出手機APP端的交互內容，將功能分類、分級，繪制APP原型圖，優化操作邏輯。“PlantsParadise”智能花盆APP原型圖包括4個主要頁面。

UI界面設計的主要工作除整體配色和圖標樣式以外，還要考慮不同功能的劃分和APP軟件的操作邏輯。“Plants Paradise”智能花盆APP包括4個主要頁面：“花房”、“花圃”、“花市”、“我”。“Plants Paradise”智能花盆APP頁面首頁，如圖5所示。

考慮到智能花盆的用戶群以及APP的使用特點，將首頁的主體設置為植物的形象，用戶可以直觀的看到植物的成長變化，并可以通過智能花盆直接在頁面上與植物進行交互。其它頁面功能包括：“掃描識花”、“植物科普”、“美文賞析”、“消息”、“設置”等。用戶也可以通過“微信”或“QQ”賬號進行登陸，登錄后可以擴展更多功能，如設置個人信息、發表文章等。

3智能花盆功能及創新

3.1智能監測

通過智能花盆內置監測器自動監測花盆內土壤溫度、濕度及植物健康程度，監測數據系統通過手機APP即時反饋給用戶，用戶可以實時掌握植物及盆內環境的狀態并及時做出調整。

3.2健康管理

健康管理的核心功能是自動澆水，基于智能花盆完整的監測系統，當用戶外出或長時間不在家時，手機APP開啟自動檢測模式，花盆監測出缺水狀態便進行自動澆水。

3.3小氣候營造

通過智能花盆上部的霧化器制造霧氣，給植物創造適合的溫度和濕度條件，小氣候的營造可以實現不同地域不同類型植物的種植。

3.4 APP交互

“Plants Paradise”智能花盆與用戶之間通過手機APP實現交互。通過APP應用，用戶除了可以接收各類信息、提醒并對智能花盆發出澆水等控制指令外，還可以在APP上與其他花草愛好者交流，發布自己的植物照片相互分享，用戶也可以在APP軟件上發表自己養花心得的文章，增加APP軟件的趣味性和用戶粘性[5]。

4結語

“Plants Paradise”智能花盆主體功能完全滿足用戶對智能監測和自主管理的需求。未來通過對手機APP的迭代和數據庫的更新，能夠提供更多種類植物生長數據信息和養花教程，擴展智能花盆花草的養殖范圍。“Plants Paradise”智能花盆是在物聯網發展的背景下，傳統家居產品與互聯網手機APP開發相結合的產物，是智能家居未來的發展方向。

參考文獻

[1]潘敏開，黃頁盛，何俊蜓等.一種交互式的物聯網智能花盆系統設計[J]科技資訊，2017，15（2）：4-6

[2]徐高松.基于物聯網技術的智慧花盆的設計與實現[D]中國科學院大學（工程管理與信息技術學院），2013：2

[3]苑新宇，馬淑香，艾志杰全自動智能花盆的設計與實現[J]信息技術與信息化，2017，535-37

[4]紀秀，吳聯梓，司遠等.基于AT89C52智能花盆控制系統研究[J]山東工業技術，2014，（22）；169

[5]邢袖迪.智能家居產品從設計到運營[M]北京：人民郵電出版社，2015：142

[6]張娜，吳文福，杜吉山等.智能花盆的研究現狀與發展前景[u]農業與技術，2016，36（1）：174-176