李婷 修穎 李新梅

關(guān)鍵詞：家用;智能;種植產(chǎn)品設(shè)計

目前，我國城市居民的勞動指數(shù)一直受到社會的關(guān)注，我們經(jīng)常會看到各種新聞，關(guān)于在當(dāng)?shù)胤N植蔬菜和水果，占用公共資源和土地帶來的負面影響。通過對這些社會事件的最終分析，家庭種植產(chǎn)品的技術(shù)和環(huán)境對人們的心理產(chǎn)生了極大的影響。城市居民的行動、習(xí)慣、性格都源于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的種植方式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代城市居民的生活需要。因此，家用智能種植產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計非常重要。對現(xiàn)代城市居民生活質(zhì)量的提高起著重要作用。

1 研究背景

1.1 國外研究背景

在國外，美國的航空農(nóng)場的AeroFarms 垂直農(nóng)場將與世界共享。第九個農(nóng)場正在紐瓦克和新澤西建設(shè)，將成為世界上最大的室內(nèi)垂直農(nóng)場和新的全球總部。他們的美食是在當(dāng)?shù)胤N植的，社會有很大的需求，他們的農(nóng)場在美國的很多州和世界的四個大陸被開發(fā)。其種植的產(chǎn)品具有安全性、可靠性且營養(yǎng)價值高等特點，為了在全世界范圍內(nèi)推廣，必須迅速改變規(guī)模。航空農(nóng)場的使命是從根本上改變農(nóng)業(yè)的結(jié)構(gòu)，用室內(nèi)垂直耕作法栽培美味安全的食品，是具有可持續(xù)發(fā)展和社會責(zé)任的健康食品。如果人們想在家里大豐收，可以試試丹尼爾· 艾德爾曼和拉爾夫· 卡塞爾設(shè)計的垂直農(nóng)場，讓家里的每一面墻都成為自己的“菜園”[1]，如圖1 所示。體驗家庭微種植可以參考來自建筑師阿道夫盧克斯的“Raumplan”，如圖2 所示。

1.2 國內(nèi)研究背景

在中國，伴隨著工業(yè)化和城市化的快速發(fā)展，戶外污染非常嚴重，室內(nèi)的污染也給人們帶來了無限的危機，給環(huán)境帶來了很多問題。智能種植機能夠把室內(nèi)變成種植瓜果蔬菜的地方，并且它能最大限度地利用有限的空間來凈化室內(nèi)空氣，凈化的能力越高，室內(nèi)的氧氣吸收就越大，對人體造成傷害的大氣污染也就越少[2]?？纱蠓冉档虲O2 濃度，吸收有害氣體，大大提高居住者的自身免疫能力?，F(xiàn)有市場上銷售的新產(chǎn)品，今后十年的開發(fā)前景非常嚴峻。我國作為一個大規(guī)模的農(nóng)業(yè)國，家庭用的栽植和育種設(shè)備，既要保持土壤水分，增加產(chǎn)量，又要先施肥，然后澆水，按時排水，不僅不能節(jié)約時間，還會造成室內(nèi)污染，與現(xiàn)代的發(fā)展嚴重矛盾，導(dǎo)致發(fā)展緩慢。目前，我國正在提倡生產(chǎn)便于室內(nèi)智能種植的產(chǎn)品[3]。為了控制植物的生長環(huán)境，使用各種技術(shù)手段，根據(jù)生活習(xí)慣實時控制植物生長環(huán)境的人也越來越多。實時監(jiān)測和調(diào)整植物的生長，使植物處于最佳的生長環(huán)境，達到增加產(chǎn)量或加速生長的目的。但是，現(xiàn)有的植物生長控制缺乏智能[4]?？紤]到相關(guān)的技術(shù)問題，還沒有提出有效的解決方案。

2 研究內(nèi)容

目前，我國家庭種植的發(fā)展并不是以企業(yè)或大規(guī)模發(fā)展為目的，而是在快速工業(yè)化和城市化的背景下，家庭農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的本體自然進化的結(jié)果[5]。因此，基于家用智能種植的產(chǎn)品設(shè)計，有助于中國家庭農(nóng)業(yè)的發(fā)展，能夠為城市居民生活帶來真正的便利。

本文研究的內(nèi)容以“智能便捷”為主，創(chuàng)造實用的家用智能種植產(chǎn)品，這意味著要經(jīng)過反復(fù)的設(shè)計實驗與操作，總結(jié)出個體家庭微型種植和傳統(tǒng)種植的不同。因此，作為便捷的智能家庭種植產(chǎn)品，它必須滿足實用的要求，從自然環(huán)境入手，請居民參與其中，在自然環(huán)境中體驗方便的智能化家庭種植，享受“智能種植”的樂趣。設(shè)計研究的主要內(nèi)容可以分為以下幾點：（1） 營養(yǎng)液的輸入口設(shè)計;（2） 溫度的控制與植物需要的保鮮與儲藏的關(guān)系;（3） 實現(xiàn)自動采摘技術(shù);（4） 手機智能提示植物的生長狀態(tài)。

3 家用智能種植產(chǎn)品設(shè)計的目標

科學(xué)研究證明，城市居民的生活環(huán)境會直接影響行動和記憶，居家的環(huán)境也備受關(guān)注，寬闊的視野和行為實踐可以更好地培養(yǎng)人們的生活幸福感并提高他們的情感表達能力[6]。居民通過在家中親身實踐種植智能化，實現(xiàn)人與自然之間的交流。設(shè)計目標在于打造一種智能化家庭種植的產(chǎn)品，主要表現(xiàn)在“便捷與體驗”，不僅可以讓城市居民在實踐中認識事物的智能化，還可以通過觀察和考量來提出產(chǎn)品的使用感。所以作為一種體驗式的智能化家庭種植要滿足實踐的要求和創(chuàng)造考量的機會[7]。從環(huán)境中入手，在自然環(huán)境中體驗生活，享受家庭集體合作的樂趣，讓城市居民體驗到居家種植的便利以及智能化操控的過程，通過植物的生長方式以及對它生長狀況的觀察所采取的不同的觀察方式，最后到植物生長完畢后進行自動采摘及保鮮這一整個流程，可以為家庭智能化種植產(chǎn)品提出有利的依據(jù)和數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)及居民的社會需求進行設(shè)計完善。

4 家用智能種植產(chǎn)品設(shè)計的思路

4.1 功能設(shè)計

采用小型玻璃器皿和復(fù)合型材質(zhì)加以電動線路調(diào)節(jié)不同季節(jié)所適應(yīng)的溫度，玻璃器皿便于觀察成長狀態(tài)，并采用自動采收的方式來收集果實，可以通過光照進行溫度調(diào)節(jié)保持新鮮程度，供給家庭食用，方便省心。此外，還使用一種對種植系統(tǒng)進行模式設(shè)置的設(shè)計，其中包括手動模式、自動控制模式、定時控制模式和智慧控制模式的功能， 也可添加到手機APP，實時觀察植物的生長狀態(tài)并定時自動采摘，讓居民體驗到個性化的智能化設(shè)計，如圖3 所示。

4.2 技術(shù)設(shè)計

克服前人技術(shù)的缺點，提供一種使用人工智能技術(shù)，替人自動進行策略修改，應(yīng)對萬變的環(huán)境和滿足階段性變化的需求，保持植物生長的標準環(huán)境。是一種基于人工智能的便捷式種植方法的設(shè)計改良。

智能種植系統(tǒng)包括：智能傳感器、環(huán)境控制設(shè)備和主控設(shè)備。傳感器組設(shè)置在溫室內(nèi)，以測量溫室內(nèi)的環(huán)境參數(shù)，包括二氧化碳濃度傳感器、空氣溫度傳感器、光照度傳感器、空氣濕度傳感器、土壤濕度傳感器、土壤鹽度傳感器、土壤度傳感器、土壤 ph值傳感器;環(huán)境控制設(shè)備組設(shè)置在溫室之內(nèi)，以改變溫室內(nèi)環(huán)境參數(shù)，包括通風(fēng)機、加熱器、制冷機、加濕器、二氧化碳制造機、噴淋機、卷膜機、照明設(shè)備;主控設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)連接服務(wù)器。

5 結(jié)語

本文所設(shè)計的家用智能種植產(chǎn)品可利用家庭較小的空間面積快速種植每日所需的蔬菜，生長周期短，隨吃隨摘，同時種植柜透明化，可自由疊加組合，可美化、裝飾室內(nèi)環(huán)境，給老人和上班族提供在室內(nèi)親近自然的機會。集生活、娛樂于一體且健康、環(huán)保、美觀，有一定的市場應(yīng)用前景。此外，還利用多條發(fā)明原理對家庭智能種植產(chǎn)品的造型、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品交互等部分進行改進，將智能交互和智能種植相結(jié)合，有效地解決了市場上有機健康蔬菜價格高昂、安全性低的問題，且與目前市場上傳統(tǒng)的種植箱相比，更加智能化、人性化、合理化，且能給用戶帶來種植的樂趣。但家庭智能種植箱處于概念設(shè)計階段，后續(xù)需要對概念設(shè)計方案進行可行性分析。希望通過對家庭智能化種植產(chǎn)品設(shè)計的研究，深入了解智能化的操作流程與設(shè)計創(chuàng)新，克服技術(shù)上的壁壘，通過家庭智能化種植讓人們體驗到便捷性與趣味性。