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基于便捷理念的家庭绿植自动续水装置的设计研究

一、研究的目的及意义

快节奏的当代，大多数城市家庭远离自然，生活中缺乏与自然的交流，随着生活质量的提高，越来越多的人开始注重精神方面的追求,调查显示绝大多数的人认为室内种植绿植不但能净化空气还可以改善心情^[1]，所以绿植种植已经成为大部分家庭不可缺少的一部分，但是植物的日常护理比较繁琐，除了充足的光照补给还要定期浇水，注意通风，防止根部腐烂，所以需要人工频繁的操作。而家庭成员的长期外出是不可控的情况，但如今的市面上缺少给批量植物自动定期浇水的装置，其造成的后果往往是主人回家后，家庭绿植的集体枯萎或腐烂，所以研究该课题是十分必要的^[2]。

1. 国内外研究现状

目前市面上无人情况下用于植物定期浇水的最常见的技术是根据工业4.0发展而来的物联网技术，但目前高技术的运用还不够成熟，与智能系统的结合尚未完善，影响用户的使用体验，无法进行推广^[3]。而其它单个花盆的自动续水技术虽然无法直接单独应用于批量家庭绿植中，但其中有值得借鉴之处为该设计提供了灵感，目前已有的利用双层分层的模具概念所制成的花盆套叠式自动吸水装置虽然体型较大略显笨拙，而且需要单独定制，不适用于此，但其自动灌溉原理值得借鉴^[4][5]。这类花盆是通过虹吸的方式进行水分供给，上层安置植物，下层用于储水，中间隔开，两层间通过棉线汲水来进行长期自动供给^[6]。与农业中的大型自动灌溉系统相比，该汲水原理对装置精度要求低，使用方便。

1. 研究的计划与方案

该理论最早出自苏轼的【东坡志林】，利用液面高度差的作用力现象，通过U形的管状结构将开口高的一端置于装满液体的容器中，容器内的液体会持续通过虹吸管向更低的位置流出。在中国古代的大型工程中，早已得到了广泛应用。在利用虹吸时，应尽量保持轴线平面投影为一条直线，这样有利于虹吸的进行^[7]。

该设计在利用棉线吸水浇花的过程中，综合了毛细和虹吸两种作用原理。棉线之所以可以将低处的水搬运到高处，是因为棉线的纤维中有很多细小的空隙，在运输水分的过程中起到了毛细管的作用，由于液体表面的张力作用，水分会顺着棉线往上走，产生的虹吸现象，从而达到运输水分的目的^[8][9]。

传统农业上早已出现用于长期灌溉技术，多采用滴灌，虹吸较其而言，单位时间内的耗水量更少，且该装置的应用场所为普通家庭的阳台，所以装置结构应简单易制且性价比高，而滴灌装置繁琐精密，价格也较贵，所以虹吸装置更适用于此^[10][11][12]。

目前市面上最常见的两种阳台景观布置是斯堪的纳维亚风格和杂货花园^[13]阳台风格，两种风格的共同点是阳台景观元素可移动，具有可变换、小型和轻质的特点。该设计运用于阳台，为了迎合当下的市场，应具有可拆卸，易移动的特点，利用悬挂式多层置物架模式可实现该理念，而且悬挂式置物架的承重能力更强，可容纳大的箱、槽式容器，拆装搬运也更方便^[14][15]。