一、設計背景

我國是世界上第一花卉種植大國，不論是花卉的種植面積，還是花卉的銷售額，都保持持續增長的趨勢。此前一項關于現代城市家庭園藝消費行為的調查顯示，在402份有效調查問卷中，92.57%的受訪者會產生家庭園藝購買行為，如下圖1-1。這表明大多數消費者對于購買植物裝飾家庭環境已經成為習慣。在這樣的趨勢下，越來越多的人們選擇在室內種植盆栽，以此來裝飾環境和凈化空氣，但同時隨之而來的是各種各樣的養花難題。推出智能花架這一概念，一條龍服務外加完美的售后服務將受到大量養花人士的喜愛。智能花架前景廣闊，尤其是在如今這個人們追求家庭環境舒適的時代下。


圖1-1 花卉消費用途餅圖	圖2-1 花卉銷售額柱狀圖

二、應用前景

伴隨人們越來越多的去追求精神上的享受和家庭環境的舒適，社會上養花的人數穩定增長。但目前的市場上，關于養花有關的產品可謂少之又少。借鑒之前的數據顯示，花卉銷售總體上均呈現不斷增加的趨勢，且不同階段的增長幅度不同。2000年，我國花卉銷售額為158.16億元，2017年增長到1533.3億元，增長了9.7倍。從增長幅度來看，花卉銷售額保持快速的增長勢頭，年均增長率達到14.7%，如上圖2-1。從市場反映來看，家庭園藝市場前景向好，那么智能花架也將收到青睞。未來的時代是萬物互聯和大數據時代，運用5G互聯、物聯網等技術來實現對花架的控制，順應了技術的發展，更大程度上方便了人們對家庭盆栽的管理。

三、設計構想

本設計通過設計一款智能花架，主要針對養花群體，滿足家庭使用需求。智能花架提高了人們養花的便捷性，許多人經常忙于工作學習而忘記照顧盆栽，傳統花架無法為人們提供便利。智能花架采用自主養護模式，加入了更多智能模塊和技術，為人們養花提供了更便捷的方法。

養花是一種讓人身心愉悅的活動，可以讓人們更放松。智能花架的設計目的是讓人們養花更加方便、有信心。以下是其具有的功能：

①根據植物特性自動調節受光時長：在花架頂部的下方裝有攝像頭，將內花盆放置在頂部面板下方，通過攝像頭的識別，在手機端確認盆栽的位置。根據聯網搜索到的植物特性控制盆栽在軌道滑動和停留，達到充分的光照時間。

②讓植物均勻受光：花盆分為內花盆和外花盆兩部分，在內花盆底部裝有電機，可以驅動內花盆勻速轉動，實現光對植物的均勻照射。符合植物的向光性，使其更好地向上生長，充分地利用光。

③數據監測：為了給用戶提供更便捷的服務，花盆內部還裝有監測水分、養分的傳感器。平臺上裝有監測光強度的光敏元件。

④自動施肥、澆水：每個花盆底部有儲水和養分的補給隔層。當內花盆的傳感器監測到缺水或缺素時，其上的花盆底部將打開開關。水或肥料將通過圓孔適量的輸出來模擬人對盆栽的精準澆水和施肥。

⑤為植物補光：在平臺的底部裝有為植物補光的LED燈。根據光敏元件監測到的光照強度，去適當為植物補光。

⑥利用太陽能為花架供電：在花架頂部裝有兩塊太陽能電板，將吸收到的太陽能轉化為電能，提供花架運轉所需的電能。

⑦結構牢固美觀：對稱式設計，底部更厚更寬，重心更低。

⑧人機交互：通過物聯網使花架聯網，在手機端實時查看盆栽的各項數據，使用更安心。

四、技術支持

視覺識別技術：在頂部補光燈座前裝有一攝像頭，只需將植物的花、果、葉等特征部位暴露在攝像頭前，通過圖像獲取、圖像識別、圖像定位，然后發送至手機，并自編程去適應工作對象。“機器視覺”通過CCD/CMOS圖像攝取裝置抓取圖像后將圖像傳送至處理單元，通過數字化處理，根據像素分布和亮度、顏色等信息，來進行尺寸、形狀、顏色判斷，進而根據判別結果控制導軌的轉速和辨別出何種植物。

光伏技術：在頂部補光燈座上置有兩塊太陽能板。太陽能板將吸收到的太陽光照在半導體P-N結上，形成新的空穴-電子對，在P-N結電場的作用下，空穴由P區流向N區，電子由N區流向P區，接通電路后就形成電流，形成的電流供花架運轉。

傳感器技術：感知周圍環境或者特殊物質，如花架對光照條件的感知以及花盆內部對水分、肥料的測量，其原理是把模擬信號轉化成數字信號，給中央處理器處理。最終結果形成光線強度參數、水分濕度參數、肥料濃度參數、溫度數據參數等等，顯示出來。

物聯網技術：物聯網是一個基于互聯網、傳統電信網等的信息承載體，它讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象形成互聯互通的網絡。通過溫度、濕度、光明傳感器等各種裝置，實時采集任何需要監控、連接、互動的物體或過程，采集其光、熱、電、化學、生物、位置等各種需要的信息，通過網絡接入，實現物與物、物與人的泛在連接，實現對花架的智能化感知、識別和管理。

導軌采用機械結構，驅動系統包括動力裝置和傳動裝置，用以使執行機構產生相應的運動。控制系統是按照輸入的程序在手機端對驅動系統和執行機構發出指令信號，并進行控制。