“Plants Paradise"智能花盆设计与实现

邵建新 石佳

摘要：日常生活中，很多人喜欢通过种植花草增加生活情调和乐趣。但是，由于缺少精力或不了解植物特性等造成无法给予植物悉心的呵护，导致花草难以成活。智能花盆通过智能监测、健康管理、APP交互解决用户不会养花、没时间照看花草的难题。“Plants Paradise”智能花盆的设计初期通过调研确定用户群及核心功能，应用物联网技术实现手机APP与智能花盆交互、花盆智能管理等功能，具有很大的市场应用前景。

关键词：智能产品；花盆；交互

随着生活水平的提高，越来越多的人喜欢在家里、办公室里栽种几盆花草，不仅陶冶情操，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无法给予植物悉心的呵护，导致花草难以成活。因此，研发智能化、自动化的花卉养植系统极具现实意义[1]。

智能花盆在近些年国内外产品设计领域先后出现：英国某大学发明一种内置温度和土壤湿度传感器的智能花盆，并通过灯光提醒用户花盆内的土壤变化[2]。美国出现的一种称之为“WaterLink”的智能花盆，能够通过湿度传感器采集土壤的含水量，用户通过智能手机的客户端了解相关数据[3]。在国内，近年也有类似的产品问世：长春工程学院电气与信息工程学院的纪秀发明了可对土壤温湿度和光照强度进行检测并自动浇水的智能花盆[4]。

1智能花盆用户调研

1.1调研结果

在智能花盆产品设计初期，通过问卷调查法针对热爱养花的人群进行调研。共发放调查问卷100份，通过问卷中的8个问题对用户群、用户需求、产品功能等方面进行了调研。

在所调查的人群中，学生占21%，上班族占34%，退休人员及家庭主妇占28%，其他人员占17%。在用户需求的调研中，“不了解植物特性”及“没时间照顾”占65%。在产品功能方面的调研中，90%以上的用户选择了“自动浇水”功能，分别有52%、61%、32%的用户选择了“远程控制”、“显示植物生长状态”及“营造植物适宜生长环境”的功能。

1.2调研结果分析

通过对调研结果的分析，确定智能花盆未来使用人群分为以下三类：

1）喜欢养殖花草但不熟悉植物特性、不具备养殖经验的用户；

2）喜欢养殖花草但经常外出或长时间不在家没有时间精心照顾花草的用户；

3）喜欢养殖不同气候、类型植物的用户。

以上类型用户角色可以是在校学生、办公室工作人员、也可以是家庭主妇等各行各业的花草爱好者。通过归纳总结用户在养花的过程中遇到的情况和亟待解决的问题。运用功能分析法，模拟智能花盆的使用场景，确定其主要功能。

2智能花盆设计

2.1造型设计

在确定主体核心功能的基础上，设计智能花盆的造型。根据前期调研，花盆的造型既要体现智能产品富有创意和科技的元素又要符合大众的审美。在草图设计过程中还要将智能花盆的造型和功能完美结合，花盆造型灵感来源于鸡蛋的曲线，简约流畅又不失趣味。“Plants Paradise”智能花盆设计草图如图1所示。

通过犀牛软件建模，完善智能花盆的造型设计，“PlantsParadise”智能花盆渲染效果图如图2所示。

2.2结构设计

“Plants Paradise”智能花盆主体选用工程塑料制作，总体由三个模块组成：

1）最上面的部分是雾化及出水装置，可拆卸、清洗方便用户栽花、换土等；

2）中间部分是花盆的主体部分，主体部分除用于盛土养花，在内壁和外壁之间埋有输送水、雾气的管道，上下衔接处设计有标准卡口；

3）最下面部分相当于智能花盆的后勤保障单元，包括储水器、水泵、雾化器、电池等。“Plants Paradise”智能花盆总体结构如图3所示。

花盆主体下方是LED显示灯，正常状态下发出白光，夜间可以起到装饰和小夜灯照明的作用。当电量不足或花盆内缺水时分别呈现红光或蓝光，当植物需要光照时呈现黄光。

“Plants Paradise”智能花盆的内部系统包括主体盛土盆、检测系统、储水系统、加湿雾化系统、电源系统等，各系统间相互连接又可拆卸，方便用户操作使用。“Plants Paradise”智能花盆内部结构如图4所示。

2.3 APP设计

“Plants Paradise”智能花盆在设计初期就明确了与手机等移动终端连接并实现与用户进行交互的方案。手机APP设计包括功能逻辑、操作逻辑原型图的设计和UI界面的设计两方面内容。

通过归纳总结智能花盆的功能，提炼出手机APP端的交互内容，将功能分类、分级，绘制APP原型图，优化操作逻辑。“PlantsParadise”智能花盆APP原型图包括4个主要页面。

UI界面设计的主要工作除整体配色和图标样式以外，还要考虑不同功能的划分和APP软件的操作逻辑。“Plants Paradise”智能花盆APP包括4个主要页面：“花房”、“花圃”、“花市”、“我”。“Plants Paradise”智能花盆APP頁面首页，如图5所示。

考虑到智能花盆的用户群以及APP的使用特点，将首页的主体设置为植物的形象，用户可以直观的看到植物的成长变化，并可以通过智能花盆直接在页面上与植物进行交互。其它页面功能包括：“扫描识花”、“植物科普”、“美文赏析”、“消息”、“设置”等。用户也可以通过“微信”或“QQ”账号进行登陆，登录后可以扩展更多功能，如设置个人信息、发表文章等。

3智能花盆功能及创新

3.1智能监测

通过智能花盆内置监测器自动监测花盆内土壤温度、湿度及植物健康程度，监测数据系统通过手机APP即时反馈给用户，用户可以实时掌握植物及盆内环境的状态并及时做出调整。

3.2健康管理

健康管理的核心功能是自动浇水，基于智能花盆完整的监测系统，当用户外出或长时间不在家时，手机APP开启自动检测模式，花盆监测出缺水状态便进行自动浇水。

3.3小气候营造

通过智能花盆上部的雾化器制造雾气，给植物创造适合的温度和湿度条件，小气候的营造可以实现不同地域不同类型植物的种植。

3.4 APP交互

“Plants Paradise”智能花盆与用户之间通过手机APP实现交互。通过APP应用，用户除了可以接收各类信息、提醒并对智能花盆发出浇水等控制指令外，还可以在APP上与其他花草爱好者交流，发布自己的植物照片相互分享，用户也可以在APP软件上发表自己养花心得的文章，增加APP软件的趣味性和用户粘性[5]。

4结语

“Plants Paradise”智能花盆主体功能完全满足用户对智能监测和自主管理的需求。未来通过对手机APP的迭代和数据库的更新，能够提供更多种类植物生长数据信息和养花教程，扩展智能花盆花草的养殖范围。“Plants Paradise”智能花盆是在物联网发展的背景下，传统家居产品与互联网手机APP开发相结合的产物，是智能家居未来的发展方向。

参考文献

[1]潘敏开，黄页盛，何俊蜓等.一种交互式的物联网智能花盆系统设计[J]科技资讯，2017，15（2）：4-6

[2]徐高松.基于物联网技术的智慧花盆的设计与实现[D]中国科学院大学（工程管理与信息技术学院），2013：2

[3]苑新宇，马淑香，艾志杰全自动智能花盆的设计与实现[J]信息技术与信息化，2017，535-37

[4]纪秀，吴联梓，司远等.基于AT89C52智能花盆控制系统研究[J]山东工业技术，2014，（22）；169

[5]邢袖迪.智能家居产品从设计到运营[M]北京：人民邮电出版社，2015：142

[6]张娜，吴文福，杜吉山等.智能花盆的研究现状与发展前景[u]农业与技术，2016，36（1）：174-176