基于IOT思維的家庭廚余堆肥桶設(shè)計(jì)研究

韋鑫珠

中國(guó)的廚余垃圾污染日趨嚴(yán)峻。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)的廚余垃圾約占整個(gè)生活垃圾的50%--70%左右.因此廚余垃圾的資源化、無害化處理已成為人們?nèi)粘Ｉ钪械闹匾獌?nèi)容。同時(shí)，可持續(xù)的生活方式驅(qū)動(dòng)著產(chǎn)品創(chuàng)新并逐漸向科技化、智能化發(fā)展。本文基于IOT思維通過整合產(chǎn)品及服務(wù)，對(duì)傳統(tǒng)廚余垃圾處理進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造和功能升級(jí)，滿足廚余有機(jī)垃圾儲(chǔ)存功能的同時(shí)，以構(gòu)建可持續(xù)解決方案，并利用智能感應(yīng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)廚余垃圾系統(tǒng)自動(dòng)控制，為用戶構(gòu)建一個(gè)綠色、健康、智能化生活環(huán)境。

1.家庭廚余垃圾處理現(xiàn)狀與用戶需求分析

以中餐為例，廚房炊事活動(dòng)中廚余垃圾主要產(chǎn)生于菜品選揀與清洗、餐后處理、餐具清潔三個(gè)階段。當(dāng)前家庭廚余垃圾大多通過垃圾袋收集的形式與生活垃圾混合在一起處理，但在垃圾收集與處理行為過程中存在很多問題。

1.1 廚余垃圾處理過程中存在的問題

a、含水率高。廚余垃圾含水量為70%—90%左右，垃圾中的滲濾液在處理過程中易發(fā)生滴漏現(xiàn)象，從而弄臟地板。同時(shí)也增加了垃圾集體收集、運(yùn)輸、處理的成本。

c、分類意識(shí)不強(qiáng)。廚余垃圾構(gòu)成成分中除了剩菜、剩飯可回收資源外，還有如塑料袋、塑料瓶、玻璃碎片等不可回收垃圾。而大部分公眾垃圾分類意識(shí)不強(qiáng)，分類知識(shí)欠缺，有機(jī)垃圾沒有資源化反而增加垃圾處理的難度。

d、處理方式被動(dòng)。對(duì)于大部分人而言，廚余垃圾是失去使用價(jià)值的廢棄物，同時(shí)由于其易腐爛的特性，人們往往避而遠(yuǎn)之。垃圾處理人們通常采用最原始的視覺和嗅覺感知，被動(dòng)的、機(jī)械的處理方式。

表1 當(dāng)前國(guó)內(nèi)外處理廚余垃圾的方法

1.2 當(dāng)前廚余垃圾處理方法

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于廚余垃圾處理普遍重視，常用的處理技術(shù)（見表1）。

1.3 廚余垃圾處理過程中用戶需求分析

當(dāng)前廚余垃圾處理方式與處理方法，大部分局限在技術(shù)、材料、結(jié)構(gòu)等具象的有限范圍，忽視了人—機(jī)—環(huán)境的互動(dòng)，在廚余垃圾處理過程中存在諸多不便，同時(shí)也導(dǎo)致大量資源的浪費(fèi)。隨著科技發(fā)展，人們?cè)絹碓街匾暽畹钠焚|(zhì)，成功的產(chǎn)品設(shè)計(jì)已不再只是高科技內(nèi)容的附庸，而是更多關(guān)注產(chǎn)品強(qiáng)大功能對(duì)于使用者的實(shí)際有效性。[1]年輕消費(fèi)者認(rèn)知產(chǎn)品的方式正在從關(guān)注技術(shù)、功能、結(jié)構(gòu)、造型、材料等轉(zhuǎn)向聚焦多次互動(dòng)過程中全接觸點(diǎn)的服務(wù)體驗(yàn)。[2]用戶不僅需要購買和使用產(chǎn)品，而且還需要具備數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的科技體驗(yàn)，最終滿足用戶最本質(zhì)的需求。

2.基于IOT思維的家庭廚余堆肥桶設(shè)計(jì)方案

設(shè)計(jì)的本質(zhì)在某種程度上就是重塑人與物之間的關(guān)系，而這里的關(guān)系是多維的。[3]因此我們需要將設(shè)計(jì)作為重要支撐，滿足用戶工作效率以及互動(dòng)體驗(yàn)的需求同時(shí)盡可能地充分利用資源，改善人與環(huán)境的關(guān)系。當(dāng)前城市中越來越多園藝愛好者倡導(dǎo)綠色生活，將陽臺(tái)園藝作為一種嶄新的家庭消費(fèi)時(shí)尚，解決了食品安全擔(dān)憂，同時(shí)享受健康、綠色的生活方式?；贗OT思維的家庭廚余堆肥桶是將廚余有機(jī)垃圾轉(zhuǎn)化為資源，同時(shí)將傳統(tǒng)廚余垃圾處理技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)息通信技術(shù)結(jié)合，享受線上的輕松管理、線下真實(shí)體驗(yàn)親自培育的樂趣。

2.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

2.1.1 操作時(shí)空模糊性

物聯(lián)網(wǎng)同許多新技術(shù)一樣具有時(shí)間和空間屬性，而物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的產(chǎn)品自然而然地就在改變我們的時(shí)間和空間距離。[4]隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展，人與物被連接在一個(gè)相互交錯(cuò)的信息通訊網(wǎng)絡(luò)之中，產(chǎn)品操作空間和時(shí)間距離變得模糊。在IOT思維中，廚余垃圾處理設(shè)計(jì)服務(wù)應(yīng)達(dá)到以下操作目標(biāo)：（1）人們可以隨時(shí)監(jiān)控廚余垃圾處理的狀況不受時(shí)間的限制，（2）人們可以在工作、娛樂之余、同時(shí)操控廚余垃圾處理，不受空間的限制。不同時(shí)間和空間趨于重合，讓產(chǎn)品的操作時(shí)空界限變得模糊。

2.1.2 行為過程交互性

在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，不再只是傳統(tǒng)意義上考慮產(chǎn)品功能、造型、材質(zhì)、色彩使用感受來提升產(chǎn)品的使用體驗(yàn)，而是從物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的設(shè)計(jì)模式出發(fā)，基于人的行為，將廚余垃圾收集、處理、回收利用視為一個(gè)相互聯(lián)系和相互依賴的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，為用戶提供良好的互動(dòng)體驗(yàn)服務(wù)。

大量研究表明，協(xié)作是獲得群體智慧的重要途徑，但是目前關(guān)于產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)領(lǐng)域的群體協(xié)作的相關(guān)研究還很少，也沒有統(tǒng)一的結(jié)論。本文基于第一手實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)研究了異步協(xié)作模式下的設(shè)計(jì)師創(chuàng)新行為特征以及團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新產(chǎn)出結(jié)果，并結(jié)合對(duì)照組進(jìn)行了對(duì)比分析，得出以下結(jié)論：

在IOT思維中，廚余垃圾處理設(shè)計(jì)服務(wù)應(yīng)達(dá)到以下行為目標(biāo)：（1）操作自由，根據(jù)人日常行為、動(dòng)作、已具備能力進(jìn)行，盡量避免刻意學(xué)習(xí)、訓(xùn)練，增加人們的操作負(fù)擔(dān)。保證使用舒適性。（2）通過人的聲音、動(dòng)作來識(shí)別人們的行為意圖，從而理解并作出正確的反饋。

2.1.3 垃圾處理可持續(xù)性

當(dāng)前處理廚余垃圾方式大多是不可持續(xù)的，從而導(dǎo)致大量資源的浪費(fèi)。垃圾處理可持續(xù)設(shè)計(jì)是基于可持續(xù)消費(fèi)觀而展開的，是將輸入流（資源）與輸出流（廢棄物）相連接形成一個(gè)封閉的環(huán)形系統(tǒng)，最有效利用資源，實(shí)現(xiàn)資源的自循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)。[5]在IOT思維中，設(shè)計(jì)服務(wù)應(yīng)達(dá)到以下社會(huì)目標(biāo)：（1）垃圾收集器設(shè)計(jì)應(yīng)考慮環(huán)境需求，盡量節(jié)省空間、節(jié)省材料使用，做到一切均可回收利用。（2）收集的有機(jī)垃圾應(yīng)得到資源化最大化處理，最終服務(wù)于人。

2.2 設(shè)計(jì)流程

設(shè)計(jì)與人、自然和社會(huì)有著相當(dāng)?shù)年P(guān)聯(lián)性。[6]筆者通過當(dāng)前廚余垃圾處理現(xiàn)狀及用戶需求出發(fā)，重新設(shè)計(jì)廚余垃圾處理方式。在滿足傳統(tǒng)形式、功能、操作流程上使用感受的同時(shí)，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將用戶體驗(yàn)從以用戶為中心的設(shè)計(jì)向用戶參與式智能設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化。具體設(shè)計(jì)流程（如圖1）。

圖1 有機(jī)廚余垃圾處理流程

2.3 設(shè)計(jì)實(shí)例（如圖2）

圖2 整體效果圖

2.3.1 廚余垃圾收集

圖3 有機(jī)廚余垃圾收集籃設(shè)計(jì)

在進(jìn)行烹飪活動(dòng)過程中，廚余垃圾產(chǎn)生主要集中在選揀、洗滌、餐后處理、餐后清潔四個(gè)階段。廚余有機(jī)垃圾包括菜葉、米面殘?jiān)?、骨頭、瓜果皮、動(dòng)物內(nèi)臟、油脂廢料等。通過對(duì)用戶行為進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在洗滌和餐后清潔兩個(gè)階段都需在清洗區(qū)完成。因此，廚余有機(jī)垃圾收集裝置可以進(jìn)行伸縮，并放置在水槽上方。為了提高發(fā)酵質(zhì)量，收集籃設(shè)計(jì)成網(wǎng)狀，有利于瀝干廚余有機(jī)垃圾中的水分、油脂等，從而提高堆肥的效果（如圖3）。

2.3.2 廚余垃圾處理

傳統(tǒng)廚余垃圾處理大部分采用垃圾袋收集，并定時(shí)與生活垃圾混合處理，這不僅給用戶生活帶來不便，同時(shí)還造成大量資源的浪費(fèi)。此次設(shè)計(jì)對(duì)廚余垃圾處理方式進(jìn)行重新整合，主要分為堆肥處理和智能監(jiān)控兩部分（如圖4、圖5）。

圖4 堆肥桶堆肥處理結(jié)構(gòu)圖

2.3.2.1 堆肥處理

a、碾碎裝置：有機(jī)廚余垃圾中的菜葉、果皮體積較大，骨頭、海鮮貝殼質(zhì)地堅(jiān)硬，作為堆肥需要很長(zhǎng)的時(shí)間才能分解，因此，此次設(shè)計(jì)中堆肥桶的碾碎裝置，可將烹飪活動(dòng)中產(chǎn)生的各種可回收垃圾快速碾碎，用戶投放廚余垃圾時(shí)無需手動(dòng)切碎，只需按下操作面臺(tái)上按鈕，即可將廚余垃圾碾碎，易于用戶使用，同時(shí)提高發(fā)酵的速度。

b、厭氧發(fā)酵：在垃圾處理器下方設(shè)計(jì)肥料盒，粉碎后的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)入肥料盒中進(jìn)行厭氧發(fā)酵。肥料盒（300*500*300）容積為30L可容納普通家庭15天的廚余垃圾，用戶無需每天定時(shí)處理。肥料盒設(shè)計(jì)采用模塊化組合方式，當(dāng)肥料盒盛滿后需要再經(jīng)過15天發(fā)酵期，用戶只需更換肥料盒，并在肥料盒外面套上外盒放置一旁靜待發(fā)酵即可，無需購買兩個(gè)相同堆肥桶輪流使用。從而達(dá)到節(jié)省成本和保護(hù)環(huán)境的目的。

c、液態(tài)肥收集：廚余垃圾厭氧發(fā)酵會(huì)產(chǎn)生液態(tài)肥，因此在肥料盒底部設(shè)計(jì)內(nèi)支撐濾網(wǎng)，廚余垃圾中的液態(tài)肥通過過濾網(wǎng)進(jìn)入堆肥桶底部液態(tài)肥收集區(qū)域，方便用戶收集液態(tài)肥。

2.3.2.2 智能監(jiān)控

a、智能感應(yīng):堆肥桶具有智能監(jiān)控廚余垃圾容量及液態(tài)水位的功能，避免了用戶開蓋查看過程中空氣進(jìn)入影響廚余垃圾分解的速度。同時(shí)堆肥桶溫度監(jiān)控功能可以保證廚余垃圾在恒溫下分解，提高廚余發(fā)酵的質(zhì)量。

b、云服務(wù)系統(tǒng)：將手機(jī)與堆肥桶設(shè)計(jì)相關(guān)聯(lián)，通過云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、模式識(shí)別為用戶提供隨時(shí)、隨地、隨需的了解廚余垃圾處理情況。同時(shí)云服務(wù)系統(tǒng)可以對(duì)用戶特性進(jìn)行搜集、整理與深度數(shù)據(jù)挖掘，形成清晰、明確、直觀的用戶需求數(shù)據(jù)。通過線上線下緊密協(xié)作與聯(lián)合，從而更好地管理、監(jiān)控廚余垃圾堆肥的過程。

圖5 物聯(lián)網(wǎng)智能監(jiān)控系統(tǒng)

2.3.3廚余垃圾回收利用

堆肥桶中的廚余垃圾經(jīng)過4到6周的發(fā)酵，轉(zhuǎn)化為有機(jī)肥和液態(tài)肥。有機(jī)肥用于自家培植各種瓜果蔬菜。液態(tài)肥可用于清洗廚房或廁所水管、水道的污垢，也可作為植物根肥、葉面肥。從廚余垃圾收集到回收利用，形成一個(gè)自循環(huán)的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)廚余廢棄物資源化利用的目的。

3.結(jié)語

家庭廚余堆肥桶設(shè)計(jì)是基于物聯(lián)網(wǎng)思維的可持續(xù)設(shè)計(jì)，將“互聯(lián)”“互動(dòng)”“創(chuàng)新”源源不斷地輸入到傳統(tǒng)廚余垃圾處理過程中，并通過物聯(lián)網(wǎng)特性與廚余垃圾處理流程的有機(jī)融合，將這種技術(shù)特性持續(xù)不斷地轉(zhuǎn)換為優(yōu)勢(shì)產(chǎn)能，形成推動(dòng)傳統(tǒng)廚余垃圾處理技術(shù)全面而持久轉(zhuǎn)型、升級(jí)、發(fā)展的動(dòng)力引摯。以創(chuàng)造和平衡使用功能與生態(tài)價(jià)值為目標(biāo)，通過用戶與廚余堆肥桶互動(dòng)驅(qū)動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)的自循環(huán)，最終實(shí)現(xiàn)廚余垃圾的的回收和再利用。這種設(shè)計(jì)不僅塑造人的生活品質(zhì)觀和可持續(xù)消費(fèi)觀，同時(shí)也為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與廚余垃圾處理的運(yùn)用提供全新的視角。

注釋：

[1]劉永翔.基于產(chǎn)品可用性的人機(jī)界面交互設(shè)計(jì)研究[J].包裝工程 ,2008（4）:81-82

[2]吳志軍，那成愛.“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下廚房系統(tǒng)的設(shè)計(jì)服務(wù)模式[J].包裝工程, 2016（8）:12-15

[3]鄭源.“近在天邊，遠(yuǎn)在眼前——網(wǎng)絡(luò)全球化背景下實(shí)體間距離變化的研究”[J].科學(xué)與財(cái)富，2011（7）:51

[4]陳炬,梁躍榮.基于互聯(lián)網(wǎng)下產(chǎn)品設(shè)計(jì)中人與產(chǎn)品距離的探討[J].裝飾，2015（1）:126-128

[5]謝卓夫.設(shè)計(jì)反思:可持續(xù)設(shè)計(jì)策略與實(shí)踐[M].劉新,覃京燕譯.北京:清華大學(xué)出版社, 2011

[6]范凱熹.互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的跨界設(shè)計(jì)[J].創(chuàng)意設(shè)計(jì)源，2014（6）：12-19