摘 要 隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展及人民生活水平提高，智慧家庭概念的提出推動(dòng)了一系列智能化家居產(chǎn)品的發(fā)展。傳統(tǒng)的綠色盆栽與傳感控制、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)結(jié)合，發(fā)展為智能盆栽。它利用各種微傳感器實(shí)現(xiàn)了植物生長(zhǎng)環(huán)境中的土壤溫濕度、營(yíng)養(yǎng)成分和光照度監(jiān)測(cè)，與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理，并可通過人工智能方式與各種終端工具連接，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)互動(dòng)功能。智能盆栽作為智慧家庭的中重要元素，不僅美化了居家環(huán)境，并且為創(chuàng)造健康、安全、舒適、低碳、便捷的個(gè)性化家居生活提供了必要支持。

【關(guān)鍵詞】智慧家庭 智能盆栽 現(xiàn)代傳感物聯(lián)網(wǎng) 人工智能

1 智慧盆栽發(fā)展

1.1 智慧盆栽的概念

智能盆栽是智慧家庭的重要元素，是傳統(tǒng)盆栽與現(xiàn)代傳感技術(shù)、微控制技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與人工智能技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。其特征是借助先進(jìn)的傳感技術(shù)實(shí)現(xiàn)植物生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)，如溫度、濕度、光照度的監(jiān)測(cè)，并利用物聯(lián)網(wǎng)與微控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理，如光照時(shí)間、生長(zhǎng)素與水分控制、生命周期記錄等。這些技術(shù)的應(yīng)用不僅使得家庭盆栽管理智能化，并且可以通過人工智能，虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，將采集到的盆栽數(shù)據(jù)與家庭娛樂與數(shù)據(jù)終端相連接，實(shí)現(xiàn)人機(jī)、人與植物之間互動(dòng)，擴(kuò)展了盆栽在智慧家庭中的內(nèi)涵。未來智能盆栽不僅具有美化居家的功能，并且可以作為智慧家庭中一個(gè)重要的互動(dòng)環(huán)節(jié)，為創(chuàng)造健康、安全、舒適、低碳、便捷的個(gè)性化家居生活提供條件。

1.2 智慧盆栽的發(fā)展歷程

20世紀(jì)70年代以來，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，微型傳感器與微控制系統(tǒng)使得植物生長(zhǎng)智能管理成為現(xiàn)實(shí)，典型應(yīng)用包括智能灌溉系統(tǒng)，并催生了智慧盆栽的概念的提出。隨著現(xiàn)代傳感技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)與人工智能技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)于智慧家庭的需求逐漸增長(zhǎng)，也加速了的智能盆栽的發(fā)展。多種技術(shù)互相融合，促進(jìn)了智能盆栽向著更為精確的生長(zhǎng)參數(shù)監(jiān)測(cè)，更為方便的遠(yuǎn)程控制管理，具備物聯(lián)網(wǎng)交互功能、滿足個(gè)性化需求的方向發(fā)展。其功能與內(nèi)涵也不斷擴(kuò)展，新產(chǎn)品、新功能不斷涌現(xiàn)，不僅美化居家環(huán)境，也在一定程度上具有了娛樂化功能，成為智慧家居不可或缺的重要組成部分。

2 智能盆栽產(chǎn)品

與人工盆栽相比，智能盆栽中應(yīng)用的技術(shù)包括現(xiàn)代傳感與控制，物聯(lián)網(wǎng)與人工智能，這些也是體現(xiàn)其“智能”元素的重要技術(shù)。目前已有多款智能盆栽產(chǎn)品上市，其產(chǎn)品特點(diǎn)如下：

2.1 具備現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)功能的智慧盆栽

在智慧盆栽中集成了現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)功能，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)植物生長(zhǎng)環(huán)境中空氣、溫度、濕度、養(yǎng)分等數(shù)據(jù)，通過無線傳輸方式將數(shù)據(jù)發(fā)送至用戶各種終端，并將控制指令反饋給智能盆栽，從而實(shí)現(xiàn)盆栽植物生長(zhǎng)過程管理，例如增加光照度、自動(dòng)澆灌等，實(shí)現(xiàn)智能設(shè)備與用戶之間的交互。

2.2 具備大數(shù)據(jù)功能的智慧盆栽

智能盆栽的另一個(gè)顯著特征是可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與處理，在智慧盆栽中包括了智慧硬件和軟件，其中包含上千種植物生長(zhǎng)數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)庫可以為智能盆栽管理提供參考。將智慧硬件檢測(cè)到的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，可以為當(dāng)前植物提供最佳的養(yǎng)護(hù)方案，并指導(dǎo)用戶的照顧與管理。

2.3 具備自我更新能力智慧盆栽

在一些智能盆栽產(chǎn)品中，體現(xiàn)了植物的自我更新能力。例如在盆栽中包含有一個(gè)種子盒，當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到一株植物死后，種子盒會(huì)自動(dòng)播種下一顆種子，以保證植物不間斷生長(zhǎng)。還有一些智慧盆栽產(chǎn)品采用了聚合材料的百褶裙式設(shè)計(jì)，在植物較小的時(shí)候，這個(gè)智慧花盆周圍布滿了折邊，當(dāng)隨著植物的長(zhǎng)大，花盆也被慢慢撐大，直到變得豐滿圓潤(rùn)。

2.4 具備各種輔助的智慧盆栽

一些智慧盆栽產(chǎn)品集成了LED光源，可為根據(jù)植物不同生長(zhǎng)時(shí)期特征及天氣情況，改變光照強(qiáng)度及波長(zhǎng)，甚至模擬一天中的光照變化，從而為智能家居照明提供基礎(chǔ)。在智慧盆栽中除了種植綠植，它還能集成香薰臺(tái)、藍(lán)牙音箱、鬧鐘等輔助功能，讓智慧盆栽更像一個(gè)給你無限驚喜的魔盒。

2.5 具備人機(jī)交互智慧盆栽

目前市面上一款情侶智慧盆栽不僅能夠跟蹤植物的成長(zhǎng)，而且將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步到云端，在任何地方打開手機(jī)APP即可看到自己和Ta的植物狀態(tài)，僅需輕輕點(diǎn)擊手機(jī)APP軟件，伴隨著澆水和開燈的動(dòng)畫，便完成了一次“愛的呵護(hù)”。

3 智慧盆栽的應(yīng)用

智能盆栽不僅美化了人們的生活環(huán)境，并且在一定程度上也可以根據(jù)不同工作環(huán)境進(jìn)行改造，適應(yīng)人們?cè)诟鞣N場(chǎng)景下的需求。

3.1 辦公環(huán)境的應(yīng)用

對(duì)于身處繁忙工作環(huán)境中的上班族來說，一個(gè)充滿生機(jī)的桌面綠色盆栽，會(huì)讓你有瞬間“驚艷”的感覺。智能盆栽產(chǎn)品通過集成在其內(nèi)部的各種傳感器，可以時(shí)刻檢測(cè)土壤的含水量；儲(chǔ)水系統(tǒng)和噴霧系統(tǒng)，可以根據(jù)含水量的變化自動(dòng)調(diào)整噴霧系統(tǒng)的工作；尋光系統(tǒng)也可以通過光照度傳感器感知陽光的位置，并自動(dòng)旋轉(zhuǎn)以確保光照的均勻覆蓋。通過物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與控制，讓我們也能在任何地方，查詢到這些小生命的“需求”與生命軌跡，通過交互式體驗(yàn)，讓我們對(duì)這些植物有了更多的“牽掛”。

3.2 家庭環(huán)境的應(yīng)用

作為新裝修房間的空氣衛(wèi)士--綠色植物來說，它們幾乎成為了我們家庭中的一員，甚至一些家庭也會(huì)將自家的陽臺(tái)開辟成了蔬菜養(yǎng)殖區(qū)。對(duì)于大多數(shù)人來說，照顧這些植物或者蔬菜也需要一些專業(yè)的種植技術(shù)，而把這些交給一個(gè)具有物聯(lián)網(wǎng)功能的智慧盆栽來打理，會(huì)讓我們省卻了很多的煩惱，而平添了更多的收獲樂趣。

對(duì)于家庭用的智慧盆栽來說，它可適應(yīng)有土栽培或者無土栽培，其中設(shè)備的硬件部分集成了多種功能傳感器和傳動(dòng)裝置，其中包括：自動(dòng)灌溉系統(tǒng)、智能管線調(diào)節(jié)系統(tǒng)、智能溫濕度控制系統(tǒng)、智能加熱和通風(fēng)系統(tǒng)，它能自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度、濕度、光照周期等，并通過自動(dòng)澆灌系統(tǒng)和加熱通風(fēng)系統(tǒng)，為植物生長(zhǎng)創(chuàng)造“舒適”的環(huán)境。

3.3 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)用

對(duì)于大型的植物栽培和農(nóng)作物培養(yǎng)來說，智慧盆栽也是一種不錯(cuò)的選擇，其中可集成智能灌溉、智能LED補(bǔ)光、智能溫度調(diào)節(jié)和智能預(yù)警系統(tǒng)，可通過選擇花卉種類，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)整體運(yùn)行參數(shù)的調(diào)整，從而解決植物從生長(zhǎng)、開花、結(jié)果全過程的養(yǎng)護(hù)難題。endprint

3.4 太空環(huán)境的應(yīng)用

隨著人類探索太空步伐的不斷進(jìn)步，需要解決載人航天器中的植物培養(yǎng)問題，智慧盆栽就是最佳選擇，其包括保溫保濕系統(tǒng)、光線保障系統(tǒng)、功耗管理系統(tǒng)及安全管理系統(tǒng)，可滿足空間環(huán)境中體積小、重量輕、長(zhǎng)壽命及高可靠性的需求。

4 智慧盆栽的未來發(fā)展趨勢(shì)

4.1 互動(dòng)性

隨著智能技術(shù)的不斷進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)具備無線交互功能的智慧盆栽已經(jīng)不是難題，然而在物質(zhì)生活滿足后的人們，會(huì)更加注重自身情感方面的需求，而具備智能化和情感交互功能的智慧盆栽，將會(huì)成為未來的主流設(shè)計(jì)，通過人工智能方式，實(shí)現(xiàn)人與花卉之間的互動(dòng)，將讓養(yǎng)花變得更加開心愉悅。

4.2 時(shí)尚性

對(duì)于年輕一代來說，產(chǎn)品的時(shí)尚性設(shè)計(jì)成為了未來產(chǎn)品的重要選項(xiàng)，在融入了情侶關(guān)照等功能的個(gè)性化設(shè)計(jì)，將會(huì)為智慧盆栽貼上了更多時(shí)尚的標(biāo)簽，這也將大大促進(jìn)此類產(chǎn)品的推廣與應(yīng)用。

4.3 整體化

在如今智能家居慢慢走進(jìn)你我生活的檔口，做為智慧家居中的一部分，智慧盆栽也將被整合到一個(gè)應(yīng)用平臺(tái)中，并與采集到的智慧家居中其它設(shè)備的數(shù)據(jù)一起整合，進(jìn)而與大數(shù)據(jù)和云計(jì)算技術(shù)相配合，為用戶提供一個(gè)更加完善更加智能的家居體驗(yàn)。

5 結(jié)束語

本文通過對(duì)智慧盆栽設(shè)備的調(diào)查分析，介紹了智能盆栽發(fā)展歷程及產(chǎn)品特點(diǎn)，并對(duì)其未來發(fā)展方向進(jìn)行了展望。智慧盆栽是智慧家庭的重要組成部分，是傳統(tǒng)盆栽與現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)、傳感、大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，可以通過交互式照料植物生活生長(zhǎng)的每個(gè)階段，讓我們無需再煩惱頻繁的施肥、澆水、鏟土過程，大數(shù)據(jù)庫也將彌補(bǔ)我們經(jīng)驗(yàn)的不足，并通過設(shè)備自身智能化的盆栽管理程序，確保植物的生長(zhǎng)良好，人工智能使得新型的人機(jī)交互與人與植物之間交互成為可能。隨著科技的發(fā)展，智能盆栽等產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，將大大改善我們未來的工作與生活環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

[1]李武云，陳浩，龍珍.基于GSM的智慧花盆的設(shè)計(jì)[J].電子制作，2015（01）.

[2]尚吉星 劉超 路成輝 尹義志 張昕昕，基于Arduino和yeelink平臺(tái)在智能花盆上的應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2016（04）.

[3]蔡宇，周泓，李許可，朱斌斌，代永輝.基于物聯(lián)網(wǎng)的抽屜式家用蔬菜生長(zhǎng)柜控制系統(tǒng)[J].農(nóng)機(jī)化研究，2015（04）.

[4]王海燕，高之圣.智能滴灌花盆控制器的研制[J].電子測(cè)試，2014（22）.

[5]蘇詩淼.LED光對(duì)溫室植物生長(zhǎng)的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014（25）.

作者簡(jiǎn)介

呂思成（1999-），男，北京市人。

作者單位

北京市一六一中學(xué) 北京市 100032endprint