智能水杯物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計方案

智能水杯物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計方案通過這學(xué)期“物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計”課程的學(xué)習(xí)，我們接觸了一個物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)從感知、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綉?yīng)用的全部過程。在此根底之上，當(dāng)需要設(shè)計一個有價值的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)時，我認為群眾消費品是最適宜的。因為好的群眾消費品具有極大的潛在價值，這種價值不但表達在經(jīng)濟利益上，更表達在巨大的用戶量中。一個優(yōu)秀的群眾消費品可以改變?nèi)澜绲奶幨铝?xí)慣，也可以獲得巨大的經(jīng)濟利益，無論哪一點都對物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)是一種極大的促進，從而使整個產(chǎn)業(yè)步入良性循環(huán)。因此，我設(shè)計的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)將是一個群眾消費品。背景分析健康效勞當(dāng)你感到口渴想要喝水的時候，體內(nèi)的失水已經(jīng)到達2%，口渴本身其實是體內(nèi)已經(jīng)嚴(yán)重缺水的表現(xiàn)，這是造成“亞健康”狀態(tài)的致命習(xí)慣之一。同時，越不注意喝水，喝水的欲望就會越低，人就會變得越來越缺水。而且，很多人都因為忙碌的工作而全天忘記喝水。所以，我們需要一個能在恰當(dāng)?shù)臅r間提醒喝水的效勞。效率效勞現(xiàn)代社會生活節(jié)奏很快，人們的生活中越來越多地出現(xiàn)各種鬧鐘、便簽等提醒功能的效勞，說明這種效勞確實是人們所需要的。但是這些效勞往往存在各種各樣的缺陷，比方不能對相關(guān)的情境做出延伸預(yù)測。這就使效勞的質(zhì)量始終維持在某種水平線下，不能為生活帶來質(zhì)的改變。因此，我們的產(chǎn)品也會在此大大改變?nèi)罕姷纳睢Ｉ缃恍诹硗?，人類社會由紛繁?fù)雜的關(guān)系網(wǎng)組成，這些不同范疇的關(guān)系都是人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚闹匾M成局部。而今的網(wǎng)絡(luò)世界是一個SNS當(dāng)?shù)赖臅r代。人們總是會把生活展示在社交網(wǎng)絡(luò)上，而一種習(xí)慣反映一種心理，利用這種心理我們可以一改往日各種軟件的逼迫式喝水促進的思路，采用鼓勵的方式讓他們自然而然的按時喝水。綜上所述，我要打造的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是一款基于PaaS思想的融合了健康、效率和社交三大流量入口的智能水杯。系統(tǒng)概要從用戶體驗的角度出發(fā)，詳見附錄中圖2-1，我主要做了外觀和功能兩局部的設(shè)計，來營造一種完美的用戶體驗。外觀設(shè)計完美的外觀設(shè)計是一個群眾消費品成功的基石，水杯的實物詳情見圖2-2，圖2-3，它采用橢圓形的底面設(shè)計，保證了曲面屏的曲率在人眼的舒適識別范圍內(nèi)。水杯的杯蓋采用有一定重量的合金材料層，具有細膩的金屬光澤和厚實的觸摸感。杯身由三層結(jié)構(gòu)組成，分別是TritanCopolyester材料內(nèi)膽、電致變色材料中間層和CorningGorillaGlass3材料外殼。在杯身中間嵌入了一塊PPI高達336的Retina屏幕，這是水杯與用戶交互的核心位置。它的上方有一個800W像素高清攝像頭，鏡頭光圈到達了f/2.0級別。它的下方嵌有一根透明塑料制成的變色彩條，彩條的顏色用于指示當(dāng)前水杯的水溫，通過滑動彩條可以在水杯的三大App間切換。水杯底部與杯蓋采用相同的材料，不同之處在于底部非常纖薄，印有專門設(shè)計的企業(yè)LOGO，圖2-4中有企業(yè)LOGO。功能設(shè)計整個物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的功能表達在硬件和軟件兩個方面。硬件方面的核心是杯身的變色功能：當(dāng)用戶按時飲水按量飲水，做到符合預(yù)設(shè)的健康標(biāo)準(zhǔn)時，杯身就會呈現(xiàn)出一種非常艷麗的藍綠色，可以讓旁人一眼就看出用戶正遵守著健康的喝水習(xí)慣；而當(dāng)用戶沒有按照預(yù)設(shè)的健康標(biāo)準(zhǔn)飲水時，杯身就會呈現(xiàn)出一種比擬難看的褐色。這種顏色的變化是逐漸的，隨著用戶健康習(xí)慣的拋棄或者養(yǎng)成都會向褐色或者藍綠色漸變。軟件方面的核心是前端的三大App，包括健康管理，效率增加和社交整合。健康效勞包括對用戶各種信息的采集，通過先行大量數(shù)據(jù)的醫(yī)學(xué)分析，給出用戶合理的飲水習(xí)慣，并按照此給出顏色的反映。健康效勞還包括類似每日健康小貼士語音播報這樣的微環(huán)節(jié)，以此給用戶帶來系統(tǒng)的健康管理。效率效勞基于以往的鬧鐘App，但有著超乎想象的方便功能。當(dāng)用戶輸入一個關(guān)鍵字時可以選擇觸發(fā)提醒的時間、時間甚至動作，比方老人可以設(shè)置喝水時觸發(fā)一個吃藥提醒。而且每個關(guān)鍵字的輸入都會得到從云端效勞器給回的發(fā)散關(guān)鍵字反應(yīng)，比方關(guān)鍵字為醫(yī)院時可以返回病例、預(yù)約掛號等詞條，以此提醒用戶可能需要考慮的問題。這些詞條中許多都可以用鏈接的方式通過內(nèi)嵌瀏覽器跳轉(zhuǎn)至相關(guān)的網(wǎng)頁，比方預(yù)約掛號的網(wǎng)站。社交效勞是增加水杯用戶使用時間的一個重要功能。從心理學(xué)的角度講，多數(shù)用戶不會因為一個提醒或者一個強制性的要求而做到按時按量喝水，用戶的健康行為需要一種強有力的驅(qū)動力。如今網(wǎng)絡(luò)上社交應(yīng)用正處于極其火爆的狀態(tài)，許多網(wǎng)民每天都花費著大量的時間來瀏覽社交平臺產(chǎn)生的信息，因此我們用每次按時喝水都以在社交平臺中展示的方式來鼓勵用戶自覺按照提醒喝水，隨著用戶的朋友通過社交平臺不斷與用戶就喝水的信息進行互動，用戶健康飲水的意識也就不斷強化。同時，我們考慮到多數(shù)使用SNS的用戶都會有多個社交平臺的賬號，而這其中的許多都沒有分開瀏覽的必要，比方人人網(wǎng)、新浪微博、QQ空間等。于是我們把這些社交平臺整合為一個App，集中顯示這些社交信息，如圖2-5，圖2-6所示。最后，當(dāng)用戶的處于免打攪模式時，這些App也會進入免打攪模式，防止對用戶的正常休息造成打攪。層次設(shè)計水杯的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)層次設(shè)計十分清晰，如圖3-1，詳情見下文。應(yīng)用層應(yīng)用層的主要內(nèi)容是杯身的變色功能和健康、效率、社交三大要點，如圖3-2所示。變色功能需要壓力傳感器判斷用戶的喝水情況，上傳至云端后進行數(shù)據(jù)分析，并給回用戶健康習(xí)慣的變化方向，通過電致變色傳感器改變杯身夾層的顏色。顯示屏點亮的時候只會顯示三個App中的某一個，并沒有桌面。因為簡潔有時是最正確的設(shè)計。三個App的功能如上文所述，它們的工作過程需要無線局域網(wǎng)〔Wi-Fi〕的支持，比方效率效勞App中的地點觸發(fā)提醒功能，就需要Wi-Fi提供定位甚至室內(nèi)定位效勞，如圖3-3所示。通過Wi-Fi連接至網(wǎng)絡(luò)層并與云端效勞器交換信息，把信息送至效勞器計算，應(yīng)用層僅按照計算的結(jié)果向用戶展示。應(yīng)用層的三大App需要操作系統(tǒng)的支持，這里深度定制一個Android操作系統(tǒng)作為中間件，整合通過網(wǎng)絡(luò)層控制的資源，以接口方式提供應(yīng)App使用。網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層的設(shè)計因為涉及到連接互聯(lián)網(wǎng)和與應(yīng)用層直接通信，所以比擬復(fù)雜。感知層的各種傳感器以總線方式與網(wǎng)絡(luò)層的不同物理接口連接，把源數(shù)據(jù)不加處理地送入網(wǎng)絡(luò)層，完成接入局部的工作，這是接入子層。網(wǎng)絡(luò)層內(nèi)部的會聚子層把這些數(shù)據(jù)以星型拓撲結(jié)構(gòu)匯入51單片機處理單元。處理后的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)關(guān)送入互聯(lián)網(wǎng)另一端的效勞器。效勞器會對不同的數(shù)據(jù)做出相應(yīng)的處理。另一方面應(yīng)用層也通過總線方式直接與網(wǎng)絡(luò)層連接，保證App運行時的網(wǎng)絡(luò)接入。感知層感知層由嵌入杯身中的眾多傳感器組成。底部的壓力傳感器能不斷采集壓力信息，通過數(shù)據(jù)分析可以得出杯子的水量變化，從而獲得用戶的喝水情況信息。曲面屏背后嵌入了一個簡化后的智能主板，包括攝像頭傳感器、聲音傳感器等，能夠完成高清影像拍攝、語音播報等功能。另外，屏幕下方的透明塑料彩條是一個觸摸傳感器，能夠檢測手指的滑動，從而在三個應(yīng)用間進行切換。杯身內(nèi)膽中的溫度傳感器也采集溫度信息，通過總線連接感知層的MCU，并把處理后的結(jié)果反映在彩條的顏色上，水溫的從冷到熱會導(dǎo)致顏色從綠到紅變化。杯身中間層的電致變色材料采用金屬酞菁〔MetalPhthalocyanines〕，它應(yīng)用了能夠使顏色在藍綠和褐色之間漸變的化學(xué)平衡方程：聚整個杯身覆蓋著一層CorningGorillaGlass3，這是時下最常用的面板材質(zhì)，并在集成的智能主板中一塊iNANDStandardEFD，為水杯提供4G的存儲空間。系統(tǒng)評價智能水杯物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)與其說是一個產(chǎn)品，倒不如說是一種改變生活方式的體驗。水杯從此在生活中有了前所未有的地位，它能完成生活中用戶需要的眾多重要的功能。它使用戶的健康度、水的溫度都具有可見性，帶來的是一種前所未有的契合應(yīng)有生活方式的體驗。它的眾多軟件功能都帶來了新的正確的看待問題的方式，讓用戶的生活樂趣、工作效率大大提升。而我們出售的絕不僅僅是一個物理產(chǎn)品，水杯只是一個介質(zhì)，連接著用戶和我們的效勞源。通過水杯我們售出了效勞，水杯本身可能我們只賺取本錢，但效勞的出售依靠流量模式或是后續(xù)比擬高端的付費效勞，可以獲得遠遠大于水杯自身的高額利潤。總而言之，水杯只是一個商品，但它的背后有著這一物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)帶來的龐大產(chǎn)業(yè)。參考書目[1]宋寶華.Linux設(shè)備驅(qū)動開發(fā)詳解[M].北京:人民郵電出