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    基于層次分析法的流浪貓舍智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

    2022-05-30 23:10:18閆勝昝孫穎慧
    設(shè)計(jì) 2022年17期
    關(guān)鍵詞:智能系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)層次分析法

    閆勝昝 孫穎慧

    關(guān)鍵詞:流浪貓舍 智能系統(tǒng) 界面設(shè)計(jì) KJ法 層次分析法

    中圖分類號(hào):TB472 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

    文章編號(hào):1003-0069(2022)09-0145-04

    引言

    隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展,流浪貓狗已成為一個(gè)比較嚴(yán)重的社會(huì)問題。數(shù)據(jù)顯示全球流浪貓狗數(shù)量已突破5億只,社區(qū)中流浪貓狗隨處可見,直接或間接帶來一些社會(huì)影響,考驗(yàn)著政府和社會(huì)的綜合治理能力,對(duì)流浪貓狗的科學(xué)救助迫在眉睫[1,2]。在我國生態(tài)文明建設(shè)的進(jìn)程中,動(dòng)物關(guān)懷也是文明程度的重要標(biāo)志之一。國外針對(duì)流浪動(dòng)物治理有健全的法制約束,通過登記建檔明確責(zé)任,建有公益動(dòng)物收容組織。國內(nèi)在流浪動(dòng)物治理的發(fā)展中,社區(qū)流浪動(dòng)物救助所仍比較缺乏,針對(duì)流浪動(dòng)物救助也有一些諸如喂食器、監(jiān)控App的產(chǎn)品開發(fā),但獲得推廣使用的較少[3,4]。目前,社區(qū)流浪動(dòng)物救助的主要力量仍為愛心個(gè)人喂養(yǎng)者,極少數(shù)的愛心救助站實(shí)為另一種形式擴(kuò)大版的私人救助,政府組織的流浪動(dòng)物救助及管理并不多見。

    文獻(xiàn)研究和田野考察發(fā)現(xiàn),社會(huì)流浪貓問題亟待解決,愛心人士有救助意愿,缺少統(tǒng)一規(guī)劃的救助系統(tǒng)以及搭建各方力量之間橋梁的智能產(chǎn)品。本文通過問卷調(diào)查和深度訪談分析各方用戶需求,明確設(shè)計(jì)要素,采用KJ親和圖法構(gòu)建流浪貓舍智能系統(tǒng)功能需求層次分析模型[5];運(yùn)用層次分析法計(jì)算得出各指標(biāo)體系的權(quán)重并排序[6-8],為流浪貓舍智能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù);并設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一套包括庇護(hù)所、智能投喂及App救助平臺(tái)的流浪貓舍智能系統(tǒng),為解決流浪貓的社會(huì)治理問題提供現(xiàn)實(shí)參考。

    一、流浪貓舍智能系統(tǒng)需求分析

    (一)問卷調(diào)查

    問卷調(diào)查是社會(huì)調(diào)查中廣泛使用、直接有效的一種統(tǒng)計(jì)方法[9]。通過調(diào)查問卷數(shù)據(jù)分析可了解社區(qū)居民、校園學(xué)生對(duì)流浪貓問題的不同看法及對(duì)流浪貓舍智能系統(tǒng)的功能期待,結(jié)合調(diào)查對(duì)象的人群分類、生活形態(tài)(居家/在校時(shí)長(zhǎng))、活動(dòng)場(chǎng)所等,發(fā)現(xiàn)愛貓人士對(duì)流浪貓舍智能系統(tǒng)的需求差異。為提高問卷結(jié)果的有效性,在問卷調(diào)查中,社區(qū)主要以居家為主的中老年女性為目標(biāo)對(duì)象,學(xué)校主要以女同學(xué)為目標(biāo)對(duì)象,所設(shè)計(jì)問題以對(duì)社區(qū)流浪貓現(xiàn)狀的看法、建議和感受為核心,并提供對(duì)流浪貓舍智能系統(tǒng)設(shè)想功能的選擇和補(bǔ)充類問題。通過對(duì)小區(qū)、大學(xué)、中學(xué)開展實(shí)地田野調(diào)查,發(fā)放調(diào)查問卷,收回有效問卷35份,田野調(diào)查發(fā)現(xiàn)所調(diào)研的社區(qū)和學(xué)校100%有流浪貓出現(xiàn),問卷調(diào)查結(jié)果表明,100%的社區(qū)和學(xué)校存在私人愛心喂養(yǎng)情況。

    從收回的35份問卷結(jié)果得出愛貓人士主要特點(diǎn)為:91%的受訪者表示喜歡貓咪,有關(guān)愛流浪貓咪的意愿,但沒有較好的途徑。有3位受訪者曾投喂過流浪貓咪,但都希望能有更好的方式來救助流浪貓咪。其中“是否支持所在社區(qū)或?qū)W校設(shè)立流浪貓舍”一題,35人均選擇了9分支持?!傲骼素埳嶂悄芟到y(tǒng)便捷性”一題1-9分,28人選擇6分以上,平均7.11分,認(rèn)為可遠(yuǎn)程掃碼方式投喂、貓舍狀態(tài)提示功能重要;100%的愛貓人士認(rèn)為流浪貓舍應(yīng)該滿足遮風(fēng)擋雨的基本功能。問卷中“流浪貓舍智能系統(tǒng)智能化功能重要程度”一題,有34位受訪者評(píng)分為9,認(rèn)為智能化功能重要?!傲骼素埳嶂悄芟到y(tǒng)中貓舍的顏色和外觀的重要程度”評(píng)分,僅10人認(rèn)為重要。

    (二)深度訪談

    為深入了解潛在用戶對(duì)流浪貓舍智能系統(tǒng)的真實(shí)需求,驗(yàn)證調(diào)查問卷有效性,從35位愛貓人士中挑選3位代表性用戶進(jìn)行深度訪談。對(duì)3位典型受訪者從生活形態(tài)、活動(dòng)場(chǎng)所、愛心行為、用戶需求幾個(gè)方面進(jìn)行畫像分析,具體見表1。

    由表1可知,用戶的需求是多層次的,除產(chǎn)品功能層面,還涉及心理和感官體驗(yàn)等方面。3位典型受訪者均為流浪貓舍智能系統(tǒng)的潛在用戶,均喜歡小動(dòng)物,富有愛心,且有救護(hù)流浪動(dòng)物的心理,其中2位有投喂行為;2位有時(shí)間、有能力關(guān)愛流浪動(dòng)物;3位用戶代表了3類典型人群,其生活形態(tài)、活動(dòng)場(chǎng)所、愛心行為等特征鮮明,對(duì)流浪貓舍智能系統(tǒng)的需求有智能、便捷、美觀和趣味等。3位典型用戶的深度訪談和問卷調(diào)查結(jié)果一致,證明問卷有效。

    二、流浪貓舍智能系統(tǒng)功能指標(biāo)

    (一)構(gòu)建功能需求層次模型

    KJ親和圖法[10]是日本川喜田二郎提出,用于將問題相關(guān)繁雜語言文字資料,依據(jù)其內(nèi)在關(guān)系歸類合并,從而找出復(fù)雜現(xiàn)象中問題解決新途徑的方法。

    流浪貓舍智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,功能要素選擇是需求多層次、影響多因素、評(píng)價(jià)多指標(biāo)的復(fù)雜問題。在選擇功能指標(biāo)時(shí),通過文獻(xiàn)調(diào)研、問卷調(diào)查和深度訪談,采用KJ法對(duì)用戶需求、設(shè)計(jì)人員想法和相關(guān)專家意見進(jìn)行分類歸納,并進(jìn)行適當(dāng)篩選和補(bǔ)充。最終構(gòu)建流浪貓舍智能系統(tǒng)功能需求層次模型為:1個(gè)目標(biāo)層、4個(gè)準(zhǔn)則層和12個(gè)備選方案層。

    目標(biāo)層:流浪貓舍智能系統(tǒng)功能需求,是該需求模型的總體目標(biāo)。

    準(zhǔn)則層:歸納總結(jié)為便捷性、智能性、美觀性、舒適性四類指標(biāo),作為功能設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則。

    備選方案層:對(duì)四類準(zhǔn)則指標(biāo)進(jìn)行具體分析,借助KJ法提取12個(gè)具體功能作為備選方案層指標(biāo)。

    通過以上功能指標(biāo)體系,對(duì)流浪貓舍智能系統(tǒng)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)進(jìn)行指導(dǎo)。構(gòu)建如圖1所示的三層功能需求分析模型。

    (二)各功能指標(biāo)具體描述

    通過對(duì)現(xiàn)有智能應(yīng)用技術(shù)的研究,分析其與流浪貓舍智能系統(tǒng)的功能結(jié)合,同時(shí)方便理解各項(xiàng)指標(biāo),對(duì)各備選方案層指標(biāo)描述如下:

    掃碼投喂:應(yīng)用二維碼技術(shù),為每個(gè)流浪貓舍中的智能投喂器設(shè)置一個(gè)二維碼,用戶掃描投喂器上的二維碼,支付一定費(fèi)用后便可啟動(dòng)智能投喂器進(jìn)行喂食。

    定時(shí)投喂:智能計(jì)時(shí)芯片可記錄每一次投喂時(shí)間,并根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的時(shí)間間隔,自動(dòng)計(jì)算和啟動(dòng)投喂系統(tǒng)定時(shí)投喂。

    狀態(tài)提示:重力傳感器技術(shù)可監(jiān)測(cè)貓舍中貓糧和飲用水余量,實(shí)時(shí)上傳到系統(tǒng)中,系統(tǒng)會(huì)根據(jù)用戶所關(guān)注的貓舍的狀態(tài)數(shù)據(jù),為用戶發(fā)送狀態(tài)提示,如缺水、缺食等異常。

    方便維護(hù):流浪貓舍需要定期清理維護(hù),設(shè)計(jì)為模塊化拼接組合方式,方便拆裝維護(hù)。

    拍照識(shí)別:通過貓舍內(nèi)置攝像頭或由愛貓人士為貓咪拍照,上傳照片到系統(tǒng)確定身份,圖像識(shí)別技術(shù)可幫助識(shí)別確認(rèn)流浪貓身份,統(tǒng)計(jì)流浪貓舍中的貓咪數(shù)量,指導(dǎo)系統(tǒng)根據(jù)貓咪數(shù)量調(diào)整投喂數(shù)量和時(shí)間間隔。

    線上喂養(yǎng):除線下掃碼投喂,還可以掃描系統(tǒng)中指定貓舍的投喂器二維碼,進(jìn)行線上投喂,并可通過貓舍頂置攝像頭觀看貓咪進(jìn)食視頻,實(shí)現(xiàn)線上真貓喂養(yǎng)。

    線上獎(jiǎng)勵(lì):與虛擬養(yǎng)貓游戲結(jié)合,為提升用戶救護(hù)流浪貓的心理體驗(yàn),設(shè)計(jì)線上獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制,當(dāng)投喂次數(shù)達(dá)到一定值,或者完成領(lǐng)養(yǎng)或其他救護(hù)任務(wù),可為用戶頒發(fā)不同等級(jí)的獎(jiǎng)牌。

    美化環(huán)境:流浪貓舍設(shè)置在社區(qū)、公園、學(xué)校等場(chǎng)所,將作為環(huán)境的一部分,在不破壞整體環(huán)境的前提下,應(yīng)盡量具有美化環(huán)境的功能。

    外觀可愛:流浪貓舍作為貓咪、愛貓人士和流浪動(dòng)物救助組織之間的橋梁紐帶,設(shè)計(jì)可愛的外觀有助于吸引更多的愛心人士為之駐足,加入流浪動(dòng)物救護(hù)的隊(duì)伍,提升流浪動(dòng)物治理水平。

    顏色靚麗:同外觀可愛類似,顏色靚麗的設(shè)計(jì)方案更能吸引眼球,吸引更多的愛心人士關(guān)注流浪貓舍,并參與到流浪貓救助活動(dòng)中。

    遮風(fēng)擋雨:該功能應(yīng)是流浪貓舍最基本的功能之一,流浪動(dòng)物救助從給它們一個(gè)溫暖的窩開始,遮風(fēng)擋雨貓舍的設(shè)計(jì)將引導(dǎo)流浪貓咪在固定區(qū)域活動(dòng),對(duì)社區(qū)、公園、校園中隨處可見的流浪貓咪實(shí)行有序治理。

    進(jìn)出方便:貓咪善攀爬、喜跳躍,身體能適應(yīng)各種情境,在做好遮風(fēng)擋雨的同時(shí),對(duì)洞口進(jìn)行適當(dāng)設(shè)計(jì),可提高貓咪進(jìn)出的舒適性。

    三、功能指標(biāo)層次分析

    20世紀(jì)70年代美國的運(yùn)籌學(xué)家托馬斯·薩迪(ThomasL.Saaty)提出一種定量和定性相結(jié)合的、系統(tǒng)化、層次化分析方法,將與決策有關(guān)的要素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案等層次,以處理復(fù)雜決策問題,即層次分析法[11]。對(duì)流浪貓舍智能系統(tǒng),通過問卷及訪談,對(duì)構(gòu)建的三層功能需求指標(biāo)模型,運(yùn)用層次分析法計(jì)算出流浪貓舍智能系統(tǒng)各功能指標(biāo)的權(quán)重值,并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。

    (一)判斷矩陣

    選取前述35位潛在用戶組成決策小組,按層次分析法,對(duì)功能評(píng)價(jià)指標(biāo)的目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和備選方案層,以1-9的重要性等級(jí)兩兩進(jìn)行比較,分別構(gòu)造判斷矩陣[12],關(guān)于目標(biāo)層“流浪貓舍智能系統(tǒng)功能需求”對(duì)準(zhǔn)則層4個(gè)指標(biāo)兩兩比較構(gòu)成4×4的判斷矩陣A1;關(guān)于準(zhǔn)則層的“便捷性”“智能性”“美觀性”和“舒適性”對(duì)備選方案層12個(gè)指標(biāo)兩兩比較構(gòu)成12×12的判斷矩陣A2、A3、A4、A5,判斷矩陣的形式如下:

    其中,的值來自問卷調(diào)查數(shù)據(jù),×=1。在A1中 表示關(guān)于目標(biāo)層Bi相對(duì)于Bj的重要程度;在A2中 表示關(guān)于“便捷性”Ci相對(duì)于Cj的重要程度;在A3中 表示關(guān)于“智能性”Ci相對(duì)于Cj的重要程度;在A4中表示關(guān)于“美觀性”Ci相對(duì)于Cj的重要程度;在A5中 表示關(guān)于“舒適性”Ci相對(duì)于Cj的重要程度。

    (二)計(jì)算權(quán)重

    通過計(jì)算判斷矩陣的特征向量,可以得出各指標(biāo)對(duì)上一層目標(biāo)的權(quán)重值,即對(duì)A1的計(jì)算可以得到B1-B4對(duì)目標(biāo)層的權(quán)重值如圖2所示;對(duì)A2、A3、A4、A5的計(jì)算得到C1-C12分別對(duì)B1-B4的權(quán)重值,進(jìn)而計(jì)算得到C1-C12的綜合權(quán)重,如圖3所示。

    根據(jù)以上準(zhǔn)則層指標(biāo)權(quán)重可知,流浪貓舍智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則重要性由高到低的排列順序?yàn)锽1便捷性、B2智能性、B4舒適性、B3美觀性,說明潛在用戶對(duì)該產(chǎn)品系統(tǒng)的便捷性和智能性要求較高,而對(duì)美觀性的要求最低。根據(jù)備選方案層指標(biāo)權(quán)重可知,C11遮風(fēng)擋雨作為貓舍最基本的功能是首先要考慮的,其次C3狀態(tài)提示、C7線上獎(jiǎng)勵(lì)、C1掃碼投喂功能評(píng)級(jí)也較高,而C9外觀可愛、C12進(jìn)出方便、C4方便維護(hù)等功能的關(guān)注度較低。

    (三)一致性檢驗(yàn)

    為保證權(quán)重值的有效性,以及各指標(biāo)重要度之間的協(xié)調(diào)性,對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行一致性檢驗(yàn),檢驗(yàn)的具體步驟[13]如下:

    1.先計(jì)算判斷矩陣的最大特征值λmax,再計(jì)算指標(biāo)CI。

    其中,n為矩陣維數(shù),當(dāng)判斷矩陣的最大特征值為n時(shí),此判斷矩陣為一致矩陣,此時(shí)CI=0。

    2.根據(jù)n的大小,按表2查找平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI。

    表中n=1,2時(shí),RI=0,因?yàn)閚=1,2的判斷矩陣均為一致矩陣。

    3.計(jì)算一致性比例CR。

    如果CR<0.1,則可認(rèn)為判斷矩陣的一致性可以接受。

    經(jīng)計(jì)算5個(gè)判斷矩陣的一致性比例C R 分別為0.028807,0.030117,0.030256,0.034672,0.037599,均小于0.1。

    四、流浪貓舍智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)踐

    依據(jù)流浪貓舍智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能要素的指標(biāo)權(quán)重結(jié)果,采用設(shè)計(jì)開發(fā)的程序與方法,落實(shí)設(shè)計(jì)實(shí)踐,完成一套集救助庇護(hù)所、智能投喂和App救助平臺(tái)的流浪貓舍智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)。貓舍及投喂器設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔大方,不強(qiáng)調(diào)美觀,但具有環(huán)境融入感,突出便捷性和智能性的功能需求,從服務(wù)設(shè)計(jì)向引導(dǎo)設(shè)計(jì)發(fā)展,增加引導(dǎo)性治理輔助功能。

    (一)流浪貓舍智能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)效果圖

    流浪貓舍智能系統(tǒng)由前端直接為流浪貓?zhí)峁┍幼o(hù)場(chǎng)所和飲食的智能貓舍,以及為愛心人士提供學(xué)習(xí)、交流、智能喂養(yǎng)的平臺(tái)系統(tǒng)兩部分組成。

    貓舍主要使用對(duì)象為流浪貓,在層次分析結(jié)果的指導(dǎo)下,從動(dòng)物五個(gè)基本需求:生理(飲食需求)、環(huán)境(庇護(hù)場(chǎng)所)、行為(天性自由)、心理(避免恐懼)、衛(wèi)生(減少傷?。┓矫婵紤],貓舍設(shè)有智能投喂器,具備遮風(fēng)避雨功能,從貓咪喜歡隱蔽、玩耍跳躍的習(xí)性出發(fā),采用多變幾何形態(tài),設(shè)計(jì)了兩種造型方案的貓舍。兩種智能貓舍整體效果圖如圖4所示。

    結(jié)合前述功能指標(biāo)權(quán)重,設(shè)計(jì)了流浪貓舍智能系統(tǒng)的手機(jī)App系統(tǒng)界面,以簡(jiǎn)潔的三級(jí)界面實(shí)現(xiàn)主要操作功能,在總界面上設(shè)置有:貓貓社區(qū)、貓貓定位、位置地圖、附近、養(yǎng)貓知識(shí)、發(fā)布、貓圈、我的。利用GPS定位,通過位置地圖可以查看貓貓社區(qū)的智能貓舍設(shè)置情況;點(diǎn)擊附近可查看距離用戶當(dāng)前所在位置方圓500m的貓舍信息;點(diǎn)擊養(yǎng)貓知識(shí)可進(jìn)入養(yǎng)貓知識(shí)字帖和視頻界面進(jìn)行觀看學(xué)習(xí);除智能貓舍自動(dòng)識(shí)別拍照記錄的流浪貓信息,愛貓人士也可以給貓咪拍照,并將流浪貓信息發(fā)布在貓貓社區(qū);在貓圈愛貓人士、愛心寵物醫(yī)護(hù)人士、救助站之間可進(jìn)行溝通,查看貓咪領(lǐng)養(yǎng)信息;“我的”可記錄愛貓人士的救助行為,發(fā)布、投喂、領(lǐng)養(yǎng)等信息,根據(jù)記錄數(shù)據(jù),為愛心人士頒發(fā)榮譽(yù)勛章。同時(shí)界面借助貓咪形態(tài)的抽象設(shè)計(jì),提升愛貓人士的使用心理體驗(yàn),部分界面效果如圖5所示。

    (二)設(shè)計(jì)中的智能化功能

    根據(jù)前述分析結(jié)果,智能性僅次于便捷性占有較高權(quán)重,且便捷性的實(shí)現(xiàn)也與智能化有關(guān)。以現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)等先進(jìn)技術(shù)為基礎(chǔ),根據(jù)動(dòng)物的五個(gè)基本需求和愛貓人士的心理需求,從智能感知、智能投喂、智能識(shí)別、智能交互、智能記錄五個(gè)方面完成流浪貓舍系統(tǒng)智能化功能設(shè)計(jì)實(shí)踐。

    1.智能感知:智能感知包括智能投喂器中貓糧和飲用水余量感知、進(jìn)出智能貓舍的流浪貓數(shù)量感知、貓舍溫濕狀態(tài)感知等功能,通過感知傳感器和無線傳輸技術(shù),數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示在智能系統(tǒng)App的貓舍界面狀態(tài)中。

    2.智能投喂:智能投喂分自動(dòng)定時(shí)投喂和干預(yù)式掃碼投喂。貓舍的智能投喂器,會(huì)按照智能系統(tǒng)設(shè)定的時(shí)間間隔自動(dòng)進(jìn)行定時(shí)投喂;愛心人士掃描系統(tǒng)中每個(gè)貓舍的二維碼,也可以觸發(fā)投喂。且系統(tǒng)會(huì)根據(jù)有無掃碼投喂調(diào)整或保持定時(shí)投喂的時(shí)間,還可根據(jù)貓咪數(shù)量,調(diào)整每次投喂的數(shù)量。

    3.智能識(shí)別:智能投喂器可根據(jù)重量傳感器識(shí)別貓糧及飲用水的余量,并在系統(tǒng)中顯示。貓舍攝像頭可識(shí)別不同貓咪,統(tǒng)計(jì)貓咪數(shù)量,從而在系統(tǒng)中發(fā)布貓咪信息,并根據(jù)貓咪數(shù)量調(diào)整投喂數(shù)量和間隔時(shí)間。

    4.智能監(jiān)控:貓舍攝像頭可監(jiān)控記錄貓舍的運(yùn)行情況,更新系統(tǒng)中貓舍狀態(tài)數(shù)據(jù),保證貓舍正常運(yùn)行。

    5.智能記錄:系統(tǒng)自動(dòng)記錄投喂數(shù)量、投喂時(shí)間,做到合理投喂;記錄每一位愛心人士的投喂、領(lǐng)養(yǎng)、拍照、分享等活動(dòng),并頒發(fā)榮譽(yù)勛章,提升用戶心理體驗(yàn),形成良性循環(huán);記錄貓咪數(shù)量、貓舍利用情況,指導(dǎo)投喂系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置和貓舍布置。

    手機(jī)App為愛貓人士提供交流分享的平臺(tái),可愛的貓咪圖片給人們帶來心靈的慰藉,同時(shí)人們?cè)谕段怪嗅尫艍毫?,提升心理體驗(yàn),也為流浪動(dòng)物救助提供資金支持,促進(jìn)人與動(dòng)物和諧共生。

    結(jié)論

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