家庭智能种植装置的设计及实现

2017-11-28姜珍姚阳张博滕婧程佳

种子科技 2017年11期

关键词：栽种花盆容器

姜珍，姚阳，张博，滕婧，程佳

（北京工商大学，北京100048）

家庭智能种植装置的设计及实现

姜珍，姚阳，张博，滕婧，程佳

（北京工商大学，北京100048）

随着家庭种植数量的增加，其装置的选择性也在逐渐增加。主要从家庭种植装置的现状及使用情况来分析智能种植装置的设计及实现。

家庭种植；智能装置；设计；实现

1 家庭种植装置的现状及使用情况分析

1.1 当前家庭种植装置的种类分析

当前，家庭可选择的栽种装置有许多种，如栽种槽、盆式装置、墙体式种植装置、立体装置、梯架装置等，尤其盆式种植装置的使用率最大。家庭种植多在容器内进行栽培，而较为常见的容器装置主要包含陶瓷容器、瓦式容器、塑料容器等，此外还有些家庭采用自制的种植容器，比如家里面一些废旧物的再改装、器物的改装等。不管使用哪种类型的盆式容器，都需要具备不易损、透气性，可以容纳足够的种植基质供应植物生长，此外其外观还要具备可观赏性。梯架装置栽种使用立体式的阶梯型或多层花架摆放植物，陈列盆景或花草。立体装置栽种的外观一般呈现出柱状，能够起到节约空间的作用。种植槽有固定式和活动式两种，而活动式种植槽的放置形式可分为悬挂式与落地式两种。家庭栽种可以灵活采取多个栽种方式相结合的方式，尤其是垂直墙面绿化的应用，既可以添加墙面的绿化量，又可以呈现出多方位、多角度的自然景观[1]。

1.2 当前家庭种植装置的技术分析

使用土壤来种植花草大多存在于家庭式，水培和无土栽培的方式也存在于一部分城市家庭中，而目前市场上面向家庭出售的栽种装置一般只具备简单容器的功能，也会有些具备简单智能控制作用的栽种箱和具备自动浇灌能力的花盆。而城市居民家中的栽种装置还是以自制容器、花盆、花架和吊盆为主，很少会使用到带有专业功能的种植装置。

1.3 当前家庭种植装置的缺点分析

据有关数据表明，大多数家庭栽种选择的是盆式种植方式，但是市场上的盆式装置的重量很大、规格不统一，且占地面积也很大，通常会让家里显得杂乱无章，从而影响到居民的居住环境和生活质量[2]。

总的来说，居民通过栽种活动来获取健康绿色的食材、良好的居家环境与心理成就感和满足感，但是在栽种装置的选择上，居民往往依据现有产品来挑选美观且易用性较强的产品，其功能较为单一，并未被充分挖掘和利用，可以说，栽种对于居民而言，是一种有益且长期的活动，然而种植的专项服务及产品体系并未和家庭的实际需要相吻合，因此就需要智能化的种植装置来充分满足家庭种植的需求。

2 家庭智能种植装置的设计分析

2.1 家庭智能种植装置的设计思路分析

一般情况下，家庭智能种植装置需要具备以下特点。

2.1.1 模块化特点

商品模块化在商业及生产方面都具备非常重要的意义，其不但可以加大商品的开发速率，减少开发成本，而且可以大大提升商品的可靠性，增添商品的多样化并能够简化商品的功能及内部结构的复杂度。而模块化的类型主要有单元系列、成套系列以及品牌系列等，家庭智能种植装置的设计可以选择使用单元模块化的形式，以此来提升空间的使用率，减少生产成本，还能够为居民管理、使用装置提供便利。目前家庭种植装置存在放置不便、规格不一、简单粗放等问题，而模块化的栽种装置设计就能够有效解决以上问题[3]。

2.1.2 生态化特点

商品的生态化把商品和人以及自然生态环境看作一个统一的整体，着重的是在商品的生命周期过程中，考虑如何有效节省材料、资源；如何有效降低污染物的排放和残留；如何提升商品的回收及再使用率；如何将使用环境和大自然达到和谐统一。

智能装置的设计可以使用滴灌技术，提升水资源的使用率，节省资源。同时在装置的造型和结构方面，可以选择耐用性强、成本低廉的再生材料当作商品模块的主体结构，不锈钢材质作为商品的骨架结构，符合生态化的理念。

2.1.3 智能化特点

在装置设计过程中能够结合智能化的措施与技术，把光效、温度、灌溉用水量、滴灌间隔的时间等重要信息数据通过液晶显示屏读取出来，并设计成交互的界面，如此一来，家庭居民不仅可以进行简单便捷的操作，而且可以根据不一样的状况来栽种不同的植物，并采用差异化的方式来对装置进行日常维护。同时，栽种装置的智能化、信息化以及自动化的程度也有了更大的提升。家庭种植装置还能够使用智能化的终端掌控装置，同时在装置上布置多个传感设施，起到湿度、营养浓度、水量、温度等多种感应作用，并可以及时察觉到外界环境的变化，并自行进行调节控制。

2.2 家庭智能种植装置的构成分析

2.2.1 灌溉系统

结合滴灌技术的使用原理，利用管道、水流压力、出水滴头等几个大的构件，共同构成灌溉系统，对家庭栽种的植物进行定量定时的灌溉，能够有效解决居民由于时间紧张而忘记浇水或不清楚如何照看植物的问题。

2.2.2 循环系统

智能装置的循环系统通常是由回流管道、水泵、滴灌管道、电磁阀、流量表、水箱、单片机、鱼缸组成的，应与灌溉系统进行有效结合，共同实现水循环。

2.2.3 智能控制系统

该系统作为家庭智能种植装置的调节和感应器，能够及时感应到家庭周边湿度、温度以及土壤的干湿度等情况，有助于植物在最佳的生长环境中生长。

3 家庭智能种植装置的实现分析

3.1 家庭智能种植装置构成系统的实现分析

3.1.1 种植载体的硬件分析

种植载体的硬件部分主要有后置的花架、组合式花盆、鱼缸、水缸、滴灌软管、水滴头等。

3.1.2 灌溉系统与循环系统

水从上方水箱流出，进入到滴灌软管中，再分别流入到花盆，花盆的底部有小孔，多余的水会由小孔流出并进入到下方的鱼缸中；而当上方水箱中的水量减少时，可以通过下方鱼缸中的水泵将鱼缸中的水抽到水箱中，继续完成水补给的循环系统。如此一来，用来浇灌植物的水会带有鱼池中的肥料成分和养料，对植物有一定的益处。见图1。

3.2 家庭智能种植装置的空间布局及造型结构分析

该装置的造型是一种简单的方形结构，尺寸大小是95 cm×40 cm×150 cm，便于放置在阳台或者有限的家庭空间中。种植的空间呈现出垂直的分布，有5个横梁可以放种植的花盆，至少每层可以放2～3个花盆，突破了以往花盆散放的状况。在垂直方向采用多元化组合向立体性发展，同时布局结构的优化也提升了空间的使用率，可以一次种植10盆以上的植物，具备一定的种植规模，如果只选择种植蔬菜就可以满足一个三口之家的日常需求。同时，操作方式也更加人性化。智能栽种装置的外观更符合我国人体的尺寸，增加了家庭用户在应用上的舒适度。种植装置的光效、温度、浇灌间隔期以及用水量等都可以显示在配套的电子屏上，有利于家庭用户根据相关数据来采取对应的操作，从而实现精准控制。