智能養(yǎng)花系統(tǒng)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
——以陜西省為例

張路，袁子晴，劉祎凡，劉佳璇，朱華旺

（商洛學(xué)院數(shù)計(jì)學(xué)院，陜西商洛 726000）

隨著國內(nèi)養(yǎng)花產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大和科技水平的不斷提高，“智能養(yǎng)花”已成為一種新的養(yǎng)殖花卉方式。養(yǎng)花用戶對(duì)花卉方面的消費(fèi)已由少數(shù)群體消費(fèi)轉(zhuǎn)為大眾消費(fèi)，“智能養(yǎng)花”開始進(jìn)入千家萬戶。“花語”智能花卉管理服務(wù)系統(tǒng)，配套名為Grow.F 的黑科技養(yǎng)花監(jiān)測儀，可應(yīng)用于大、小型盆栽。對(duì)于小型盆栽，儀器外觀設(shè)計(jì)形似一支筆，可直接插入土壤中；對(duì)于大型盆栽，可將Grow.F 監(jiān)測儀放置在花盆邊緣或嵌入花盆底部。通過智能網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)、藍(lán)牙技術(shù)、生物技術(shù)、芯片技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)與智能花卉管理服務(wù)平臺(tái)的共享共連。

1 調(diào)查背景及目的

隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高和農(nóng)業(yè)政策的不斷調(diào)整，人們的精神需求日益豐富，作為修身養(yǎng)性的“花”成為人們的種植對(duì)象?！爸悄莛B(yǎng)花”這一創(chuàng)新概念的提出，使人們從不知道如何科學(xué)養(yǎng)花，到現(xiàn)在人們可以從手機(jī)或平臺(tái)上查到各種花卉信息。國內(nèi)外有關(guān)智能養(yǎng)花的系統(tǒng)和產(chǎn)品只能實(shí)現(xiàn)簡單澆水功能，根據(jù)用戶種植花卉的種類提供種植建議。

科學(xué)技術(shù)養(yǎng)花的體現(xiàn)不僅是一款產(chǎn)品，更是養(yǎng)花方式的改變。養(yǎng)花類軟件使用率正在逐年升高，但目前的產(chǎn)品只能實(shí)現(xiàn)監(jiān)測和推薦功能，缺乏互動(dòng)性和方便性。所以，開發(fā)一種可檢測植物花卉疾病、遠(yuǎn)程監(jiān)控、提醒澆水、拍照識(shí)別花卉及檢測土壤溫度、濕度、肥力等功能的軟件或平臺(tái)就顯得尤為重要。

2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

武朝等[1]通過研究花卉行業(yè)發(fā)展歷程及現(xiàn)狀，探索出一條以花卉文化為核心，發(fā)展花卉消費(fèi)群體的專業(yè)化花卉平臺(tái)，助推花卉文化產(chǎn)業(yè)發(fā)展新道路，以期建立后疫情時(shí)代我國花卉生態(tài)創(chuàng)新管理模式，為花卉行業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供參考。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部[2]在開展全國“一村一品”示范村鎮(zhèn)建設(shè)認(rèn)定工作時(shí)，從花卉加工、栽培、產(chǎn)品銷售等方面，將花卉產(chǎn)業(yè)打造成具有地方特色并能帶動(dòng)農(nóng)民大幅增收的產(chǎn)業(yè)。智能養(yǎng)花平臺(tái)的建造及輔助產(chǎn)品的快速發(fā)展，使智能養(yǎng)花已經(jīng)滲透生活的各個(gè)領(lǐng)域。張換換[3]認(rèn)為，智能管理系統(tǒng)可促使園林花卉科學(xué)、標(biāo)準(zhǔn)、優(yōu)質(zhì)、健康地生長，能擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，提高管理效率，減少勞動(dòng)力投入和節(jié)約資源，降低生產(chǎn)成本，從而為社會(huì)提供更多、更好的園林花卉產(chǎn)品和優(yōu)質(zhì)服務(wù)。陳文杰等[4]通過設(shè)計(jì)物聯(lián)網(wǎng)和Android 平臺(tái)的智能花卉環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，利用藍(lán)牙連接傳輸至手機(jī)App，可查看養(yǎng)花用戶各種參數(shù)。梁菁[5]設(shè)計(jì)了一個(gè)以《花鏡》內(nèi)容為原型的App，可隨時(shí)隨地掃描、識(shí)別自己想了解的花卉并推送與花卉有關(guān)的種植、養(yǎng)護(hù)技巧。還可通過地圖定位鎖定拍照時(shí)間和地點(diǎn)，突破既有形式的結(jié)合方式，給養(yǎng)花愛好者帶來新穎感受和使用體驗(yàn)。王薇等[6]設(shè)計(jì)了簡易自動(dòng)澆花機(jī)，由比較電路、濕敏傳感器、繼電器、電磁閥、放大電路、驅(qū)動(dòng)電路組成。在檢測土壤濕度后，通過控制電磁閥與繼電器實(shí)現(xiàn)澆花。中國花卉盆景[7]推薦了9 種有使用價(jià)值的電子養(yǎng)花技術(shù)：刺激花生長的輻射器、土壤濕度調(diào)節(jié)器、土壤酸度計(jì)、光照定時(shí)器、暴風(fēng)雨警報(bào)器等，為花卉的科學(xué)培養(yǎng)提供可靠依據(jù)。

3 問卷調(diào)查對(duì)象和方法

3.1 調(diào)查對(duì)象

陜西簡稱“陜”或“秦”，省會(huì)是西安市，位于我國內(nèi)陸腹地，黃河中游，總面積20.56 萬km2。以陜西省為調(diào)查地點(diǎn)，調(diào)查對(duì)象為西安市、寶雞市、咸陽市、銅川市、渭南市、延安市、榆林市、漢中市、安康市、商洛市10 個(gè)市部分居民。此次問卷調(diào)查對(duì)象范圍廣，具有較強(qiáng)的代表性。

3.2 調(diào)查方法

3.2.1 文獻(xiàn)歸納法。是指通過閱讀、分析、整理有關(guān)文獻(xiàn)材料，經(jīng)歸納推理，全面、正確地研究問題。是一種由個(gè)別到一般的推理，也是從個(gè)別事物觀點(diǎn)演變到范圍較大的觀點(diǎn)，由特殊具體的事例推導(dǎo)出一般原理、原則的解釋方法。文獻(xiàn)歸納法包含5 個(gè)基本環(huán)節(jié)，即提出假設(shè)、研究設(shè)計(jì)、搜集文獻(xiàn)、整理文獻(xiàn)、文獻(xiàn)綜述。

3.2.2 問卷法。問卷設(shè)計(jì)是調(diào)查研究的前提，在數(shù)據(jù)收集過程中起著至關(guān)重要的作用，問卷設(shè)計(jì)不合理會(huì)導(dǎo)致收集的數(shù)據(jù)不完整，甚至?xí)霈F(xiàn)調(diào)查者拒絕回答等問題。所以，問卷設(shè)計(jì)應(yīng)遵循簡單、封閉性和獨(dú)立區(qū)間、長度適中的原則。

3.2.3 對(duì)比分析法。是指分析比較2 個(gè)相互關(guān)聯(lián)的指標(biāo)數(shù)據(jù)，可從數(shù)量方面說明2 個(gè)指標(biāo)之間是否存在某種對(duì)比關(guān)系，如結(jié)構(gòu)相對(duì)大小、強(qiáng)度、規(guī)模大小、水平高低、動(dòng)靜對(duì)比、速度快慢等。

3.3 樣本量的確定

根據(jù)陜西省統(tǒng)計(jì)年鑒可知，2019 年陜西省總?cè)丝跀?shù)約3876 萬人。根據(jù)抽樣技術(shù)原理估算本次抽樣所需的總樣本量，計(jì)算公式：

其中，n 代表初始樣本量，N 代表總體數(shù)，Za/2代表一定置信度下所對(duì)應(yīng)的臨界值（本次取95%的置信區(qū)間），△p 代表誤差范圍（本次取0.05），P 代表比例估計(jì)的精度（取樣本變異程度最大時(shí)的值為0.5）。求得初始樣本量為：

通過預(yù)調(diào)查可得到50 份樣本，其中36 份為有效樣本，占比72%。為減少無效問卷對(duì)樣本精度的影響，預(yù)估抽樣樣本的有效回答率為0.72：

為了避免實(shí)際調(diào)查出現(xiàn)誤差，實(shí)際發(fā)放問卷數(shù)為550 份（記）。

4 研究與分析

針對(duì)獲取的數(shù)據(jù)，分析關(guān)于調(diào)查對(duì)象和平臺(tái)及儀器的市場現(xiàn)狀。從調(diào)查對(duì)象基本信息了解用戶需求，得到更加精確的調(diào)整方案，從而研發(fā)與市場需求更匹配的產(chǎn)品。

4.1 基本情況

本次參加調(diào)查研究共有550 人，女性327 人，男性223 人，女性占比較大；養(yǎng)花種花的主要人群分布在20～35 歲、35～50 歲、20 歲以下和50 歲以上4 個(gè)年齡段。其中，20～35 歲占比最高，為41.79%，50 歲以上占比最低，為5.47%。

從調(diào)查數(shù)據(jù)可知，養(yǎng)花用戶通常會(huì)通過買花時(shí)向賣家咨詢、網(wǎng)上搜索養(yǎng)花經(jīng)驗(yàn)、詢問朋友3 個(gè)途徑了解花卉養(yǎng)護(hù)知識(shí)，而通過利用養(yǎng)花軟件（平臺(tái)、小程序）獲取經(jīng)驗(yàn)只占16.97%。這表明花卉類養(yǎng)花軟件并沒有在用戶中建立權(quán)威性，未能使客戶產(chǎn)生依賴性，各類養(yǎng)花軟件還沒有使用戶養(yǎng)成使用習(xí)慣。

4.2 養(yǎng)花類軟件（平臺(tái)、小程序）

調(diào)查結(jié)果顯示，養(yǎng)花用戶在使用花卉類養(yǎng)花軟件時(shí)，首先要考慮的問題是內(nèi)容是否實(shí)用，其次會(huì)考慮養(yǎng)花軟件是否需要付費(fèi)及內(nèi)容是否專業(yè)、界面是否美觀，最后考慮是否具有趣味性。其中，45.8%的養(yǎng)花用戶表示有下載過輔助養(yǎng)花類軟件，54.2%的養(yǎng)花用戶表示從未下載過養(yǎng)花軟件。由此可知，大眾對(duì)養(yǎng)花軟件的使用并未全面普及，目前大部分用戶對(duì)養(yǎng)花類軟件持支持態(tài)度，其市場發(fā)展前景良好。

由圖1 可知，市場上已有的養(yǎng)花軟件不足體現(xiàn)在，63.32%的養(yǎng)花用戶認(rèn)為市面上養(yǎng)花軟件部分功能會(huì)出錯(cuò)，如“拍照識(shí)花”會(huì)識(shí)別成其他花卉；46.17%的養(yǎng)花用戶認(rèn)為花卉植物養(yǎng)護(hù)內(nèi)容不夠?qū)I(yè)、全面，實(shí)用性不強(qiáng)；31.39%的養(yǎng)花用戶認(rèn)為缺乏與用戶的互動(dòng)性；31.2%的養(yǎng)花用戶認(rèn)為功能單一、界面不美觀；31.93%的養(yǎng)花用戶認(rèn)為廣告過多，不注重用戶體驗(yàn)；33.58%的養(yǎng)花用戶認(rèn)為使用舒適度不高，部分功能找不到地方。

圖1 養(yǎng)花軟件不足調(diào)查情況

由此說明，目前市場上的養(yǎng)花軟件存在諸多不足，用戶信任度不足，需及時(shí)改善養(yǎng)花軟件錯(cuò)漏，積極聽取并改善用戶反饋。另外，調(diào)查顯示，56.75%的養(yǎng)花用戶希望養(yǎng)花軟件可擁有提醒用戶澆水、施肥、修剪等功能；54.56%的養(yǎng)花用戶希望可隨時(shí)隨地在養(yǎng)花軟件上查看花卉生長情況；40.69%的養(yǎng)花用戶希望可與眾多花友交流，互相分享經(jīng)驗(yàn)；36.86%的養(yǎng)花用戶希望可通過“一鍵拍照”功能識(shí)別花卉健康狀態(tài)，并給出建議；34.49%的養(yǎng)花用戶建議線上購買花卉及周邊產(chǎn)品。需要關(guān)注更多用戶對(duì)養(yǎng)花軟件的使用感及養(yǎng)花軟件各項(xiàng)功能建議，在設(shè)計(jì)功能及后期維護(hù)時(shí)，更全面、更人性化地滿足用戶需求。

4.3 養(yǎng)花輔助儀器

調(diào)查顯示：有60.4%的養(yǎng)花用戶認(rèn)為輔助養(yǎng)花儀器價(jià)格應(yīng)定為30～60 元；18.98%的養(yǎng)花用戶認(rèn)為輔助養(yǎng)花儀器價(jià)格應(yīng)定為60～90 元；15.51%的養(yǎng)花用戶認(rèn)為輔助養(yǎng)花儀器價(jià)格應(yīng)定為90～120 元；5.11%的養(yǎng)花用戶認(rèn)為價(jià)格可定位120 元以上。由此說明，儀器價(jià)格的可接受范圍偏低，在儀器研發(fā)中可根據(jù)原料成本的不同開發(fā)不同價(jià)格的儀器，供用戶選擇。

另外，45.07%的養(yǎng)花用戶表示沒有購買過此類儀器，僅有3.65%的養(yǎng)花用戶表示有購買過養(yǎng)花輔助儀器，甚至有超出一半的用戶從未聽說過此類儀器。說明大部分養(yǎng)花用戶還未了解養(yǎng)花儀器功能和效果，市場潛力巨大，同時(shí)，在宣傳產(chǎn)品上仍需加大力度。

由圖2 可知，養(yǎng)花用戶選擇購買養(yǎng)花輔助儀器更為看中儀器操作使用方便、外觀新穎好看及檢測實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

圖2 養(yǎng)花輔助儀器功能調(diào)查

5 研究價(jià)值

5.1 經(jīng)濟(jì)價(jià)值

隸屬于新興產(chǎn)業(yè)的“智能養(yǎng)花”產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與開發(fā)，由于相關(guān)技術(shù)未得到廣泛普及，因而相關(guān)產(chǎn)品普遍價(jià)格較為高昂，未得到普及。如一款名叫FlowerPower 的養(yǎng)花產(chǎn)品，由國外Parrot 公司研發(fā)，首發(fā)價(jià)格定為59.99 美元，約400 元人民幣，只能在淘寶、重籌網(wǎng)等個(gè)別網(wǎng)站購買，銷售人群定位為有一定收入能力的愛花人群且有興趣購買此類產(chǎn)品的人群。而黑科技養(yǎng)花監(jiān)測儀基本包含市面上其他檢測器所具有的功能，且較為平價(jià)，更能滿足養(yǎng)花人士需求。

5.2 技術(shù)價(jià)值

目前，我國市場上已有的智能養(yǎng)花產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，差距較大，產(chǎn)品營銷模式較為單一。而國外智能養(yǎng)花儀器過于強(qiáng)調(diào)智能及自處理功能，對(duì)消費(fèi)群體熱衷的交互性技術(shù)開發(fā)和社交功能的延展涉足較少。可運(yùn)用相關(guān)硬件和軟件技術(shù)對(duì)智能養(yǎng)花系統(tǒng)進(jìn)行更深層次的開發(fā)，使得原本冰冷的科技產(chǎn)品變得充滿人性化。如今年輕用戶對(duì)花卉的購買需求不斷增加，但缺乏養(yǎng)護(hù)技巧和經(jīng)驗(yàn)，使得植物難以成活，造成許多資源浪費(fèi)。通過監(jiān)測植物生長數(shù)據(jù)，使其能夠解讀、分析消費(fèi)者，而后成為消費(fèi)者生活中不可缺少的部分，從而幫助用戶更有趣味地養(yǎng)護(hù)花卉。

6 課題研究的創(chuàng)新點(diǎn)

6.1 Grow.F 監(jiān)測儀

加入微型攝像頭，具有實(shí)時(shí)監(jiān)測的功能；針孔開孔、小巧輕盈、美觀大方；種類新穎，可裝飾花卉并與其融為一體；超微型攝像頭嵌入監(jiān)測儀內(nèi)部。

圖3 Grow.F 監(jiān)測儀

6.2 養(yǎng)花平臺(tái)或App

（1）建立養(yǎng)花服務(wù)管理網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，為用戶提供遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控服務(wù)，讓用戶可隨時(shí)查詢花卉生長狀態(tài)。（2）通過建設(shè)信息化管理平臺(tái)，為用戶與Grow.F 監(jiān)測儀建立聯(lián)系，發(fā)揮大數(shù)據(jù)收集資料的優(yōu)勢，有效提高收集數(shù)據(jù)速度。（3）開通拍照、遠(yuǎn)程監(jiān)控花卉疾病狀態(tài)功能，并給出疾病解決方案。（4）增加花卉空間布局設(shè)計(jì)，根據(jù)室內(nèi)外光線、溫度、空氣濕度等環(huán)境及植物習(xí)性的不同，設(shè)計(jì)出不同的擺放位置，改善葉面干燥及通風(fēng)問題，利用綠化組織室內(nèi)空間、強(qiáng)化空間，進(jìn)而美化環(huán)境，陶冶情操。（5）養(yǎng)花平臺(tái)從平臺(tái)功能的多樣性、用戶界面的美觀性和舒適性、用戶的體驗(yàn)性、用戶個(gè)性化需求出發(fā)，經(jīng)過數(shù)據(jù)庫整理分析用戶的基本屬性、購買能力、購買喜好、心理特征、行為特征，模擬構(gòu)建用戶模型，然后將這些數(shù)據(jù)運(yùn)送至各個(gè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)推送。

7 結(jié)論和建議

7.1 結(jié)論

首先，養(yǎng)花人群中年輕女性數(shù)量占比最高，大部分養(yǎng)花用戶喜歡養(yǎng)花的原因是調(diào)節(jié)心情、裝飾家居，遇到花卉種植問題時(shí)，更傾向于向有經(jīng)驗(yàn)的人或網(wǎng)上求助。其次，用戶在使用養(yǎng)花類App 時(shí)首先考慮內(nèi)容是否實(shí)用，其次考慮收費(fèi)是否合理等問題。超過一半的養(yǎng)花人群沒有下載過養(yǎng)花類軟件，反映出養(yǎng)花軟件市場沒有被完全開發(fā)，發(fā)展前景廣闊。在已下載或使用過養(yǎng)花類軟件的人群中，大多數(shù)人認(rèn)為軟件拍照識(shí)別花卉功能存在不足，也有人認(rèn)為其中花卉植物養(yǎng)護(hù)內(nèi)容不夠?qū)I(yè)、全面，實(shí)用性不強(qiáng)。最后，有超過一半的人認(rèn)為養(yǎng)花輔助儀器價(jià)格應(yīng)定位30～60 元，說明大部分養(yǎng)花人士對(duì)養(yǎng)花類軟件需求強(qiáng)烈。

7.2 建議

首先，養(yǎng)花軟件市場的空缺與不成熟，導(dǎo)致養(yǎng)花軟件不被人熟知。國家與相關(guān)部門應(yīng)加強(qiáng)對(duì)此類市場的宣傳及普及，讓此類軟件進(jìn)入公眾視線，使人民生活更加豐富便利，實(shí)現(xiàn)興花富民。其次，花卉技術(shù)人員應(yīng)加強(qiáng)技術(shù)方面的指導(dǎo)與建議，讓養(yǎng)花愛好者能清楚了解養(yǎng)花方法及各種花卉植物知識(shí)，提升養(yǎng)花軟件的專業(yè)性、便利性，并提供相關(guān)人工服務(wù)，使詢問更加便捷與人性化。最后，開發(fā)者與軟件設(shè)計(jì)應(yīng)為軟件增加更多便捷功能，讓用戶能有更好的體驗(yàn)感與互動(dòng)感，從用戶體驗(yàn)感出發(fā)，添加更多實(shí)用模塊，使用戶在體會(huì)養(yǎng)花樂趣的同時(shí)，感受到軟件的便捷與實(shí)用，并定期根據(jù)市場與用戶需求升級(jí)與改進(jìn)產(chǎn)品。