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智能化社區(qū)農(nóng)場(chǎng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)論文
摘 要：智能化社區(qū)農(nóng)場(chǎng)綜合利用現(xiàn)代設(shè)施栽培技術(shù)、工程技術(shù)、生物技術(shù)、信息技術(shù)、太陽(yáng)能技術(shù)及節(jié)水技術(shù)等，構(gòu)建獨(dú)立封閉空間，具備蔬菜等植物生產(chǎn)功能、休閑觀光功能、體驗(yàn)教學(xué)功能和娛樂(lè)服務(wù)功能等，大大提高了生產(chǎn)力，徹底改變了傳統(tǒng)的蔬菜等植物供需模式，并具有節(jié)能、節(jié)水和節(jié)地的優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：社區(qū)農(nóng)場(chǎng); 智能化; 工作原理
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，逐漸提高的城市化水平與人們回歸田園的心態(tài)矛盾、工業(yè)快速發(fā)展與環(huán)境污染加大的矛盾、城市居民高品質(zhì)生活要求與食品安全性差的矛盾越來(lái)越突出。由于工作節(jié)奏快、工作壓力重，城市生活嘈雜，城市居民漸漸產(chǎn)生了回歸自然和向往田園生活的情感;同時(shí)，城市青少年也因遠(yuǎn)離農(nóng)村和自然，植物和農(nóng)業(yè)知識(shí)缺乏嚴(yán)重。這些因素，形成了城市農(nóng)業(yè)的市場(chǎng)需求。
從總體來(lái)看，都市型現(xiàn)代農(nóng)業(yè)具有經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)3大功能。經(jīng)濟(jì)功能主要是指提供優(yōu)質(zhì)、衛(wèi)生和無(wú)公害的鮮活產(chǎn)品以滿足都市消費(fèi)需求，通過(guò)提供新鮮、衛(wèi)生、安全的蔬菜、花卉、果品，提高農(nóng)產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，增加就業(yè)機(jī)會(huì)，提高農(nóng)民收入，使都市型現(xiàn)代農(nóng)業(yè)通過(guò)適應(yīng)現(xiàn)代消費(fèi)來(lái)創(chuàng)造大城市經(jīng)濟(jì)的新的增長(zhǎng)點(diǎn)。社會(huì)功能，主要是指為都市居民提供接觸自然、體驗(yàn)農(nóng)業(yè)的場(chǎng)所，進(jìn)行觀光和休閑機(jī)會(huì)，并有利于增強(qiáng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的文化內(nèi)涵與教育功能及示范輻射作用，從而改善城鄉(xiāng)關(guān)系，促進(jìn)都市與人類(lèi)的可持續(xù)發(fā)展，達(dá)到改善和提高整個(gè)社會(huì)的福利水平。生態(tài)功能，主要是指發(fā)揮潔、凈、美、綠的特色，營(yíng)造優(yōu)美宜人的生態(tài)景觀，改善自然環(huán)境，維護(hù)生態(tài)平衡，提高生活環(huán)境質(zhì)量，防止人們城市病，構(gòu)建城市生活和農(nóng)村生活的和諧統(tǒng)一，并有利于防止城市過(guò)度擴(kuò)張。
1 智能化社區(qū)農(nóng)場(chǎng)的工作原理
目前，都市農(nóng)業(yè)還停留在城市邊緣構(gòu)建大型溫室，進(jìn)行蔬菜、花卉等生產(chǎn);或搞溫室型生態(tài)餐廳，以滿足城市居民休閑、娛樂(lè)的需要�，F(xiàn)有都市農(nóng)業(yè)項(xiàng)目存在的問(wèn)題：1)溫室空間沒(méi)有進(jìn)行切割，不是由成千上百各單元組成，而是整個(gè)溫室統(tǒng)一控制;2)不是針對(duì)具體消費(fèi)群體進(jìn)行設(shè)計(jì)，不支持個(gè)性需求，不能實(shí)現(xiàn)各個(gè)單元的私有性質(zhì);3)沒(méi)有物聯(lián)網(wǎng)模塊，達(dá)不到遠(yuǎn)程控制和自動(dòng)識(shí)別、調(diào)控的智能水平;4)獨(dú)立單元不支持可拆卸栽培空間，因此不支持專(zhuān)業(yè)公司配送培養(yǎng)基和良種;5)不具備現(xiàn)實(shí)與虛擬轉(zhuǎn)換的娛樂(lè)、體驗(yàn)、教學(xué)平臺(tái)的功能;6)不具備技術(shù)集成、功能集約又便捷享用的優(yōu)點(diǎn)。
智能化社區(qū)農(nóng)場(chǎng)針對(duì)具體社區(qū)或群體進(jìn)行設(shè)計(jì)，服務(wù)對(duì)象以戶(hù)為單位，建設(shè)面積可大可小，按照社區(qū)住戶(hù)數(shù)量決定，每獨(dú)立空間占地1～3 m2。智能社區(qū)農(nóng)場(chǎng)其特征在于：農(nóng)場(chǎng)綜合利用現(xiàn)代設(shè)施栽培技術(shù)、工程技術(shù)、生物技術(shù)、信息技術(shù)、太陽(yáng)能技術(shù)和節(jié)水技術(shù)等，構(gòu)建獨(dú)立封閉空間，具備蔬菜等植物生產(chǎn)功能、休閑觀光功能、體驗(yàn)教學(xué)功能和娛樂(lè)服務(wù)功能等，大大提高了生產(chǎn)力，徹底改變了傳統(tǒng)的蔬菜等植物供需模式，并節(jié)能、節(jié)水、節(jié)地。針對(duì)特定社區(qū)人群區(qū)劃多個(gè)獨(dú)立空間，設(shè)有溫度、光線、濕度、二氧化碳以及營(yíng)養(yǎng)等自動(dòng)調(diào)節(jié)控制器，獨(dú)立空間垂直劃分多個(gè)單元，單元內(nèi)配置活動(dòng)培養(yǎng)抽屜;培養(yǎng)抽屜內(nèi)設(shè)有培養(yǎng)基及良種，抽屜按蔬菜不同品種設(shè)有唯一的物聯(lián)標(biāo)識(shí)碼，每個(gè)培養(yǎng)抽屜內(nèi)設(shè)有感應(yīng)蔬菜實(shí)際生長(zhǎng)參數(shù)的感應(yīng)模塊和調(diào)節(jié)蔬菜生長(zhǎng)條件的調(diào)控機(jī)構(gòu);所述的控制器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口與互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器連接以獲取各種蔬菜的最佳生長(zhǎng)參數(shù)(如溫度、濕度、光照和二氧化碳含量);所述的控制器與能識(shí)別培養(yǎng)抽屜標(biāo)識(shí)碼的所述的物聯(lián)網(wǎng)裝置連接，所述的控制器通過(guò)培養(yǎng)抽屜標(biāo)志碼識(shí)別抽屜中的栽培品種，并存儲(chǔ)有對(duì)應(yīng)此栽培蔬菜品種的最佳生長(zhǎng)參數(shù)-時(shí)間調(diào)控曲線，和將該蔬菜品種的實(shí)際生長(zhǎng)參數(shù)與最佳生長(zhǎng)參數(shù)進(jìn)行比對(duì)的指令模塊，所述的調(diào)控機(jī)構(gòu)受控于所述的指令模塊。
2 智能化社區(qū)農(nóng)場(chǎng)的實(shí)現(xiàn)方案
智能化社區(qū)農(nóng)場(chǎng)的控制器采用嵌入式結(jié)構(gòu)，MCU采用ARM9處理器S3C2410，采用嵌入式Linux作為RTOS，可以對(duì)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并可針對(duì)蔬菜種類(lèi)進(jìn)行環(huán)境參數(shù)的調(diào)節(jié)控制。
首先針對(duì)特定社區(qū)按照住戶(hù)特點(diǎn)和要求進(jìn)行社區(qū)農(nóng)莊規(guī)模設(shè)計(jì)，再規(guī)劃農(nóng)莊內(nèi)部結(jié)構(gòu)，區(qū)劃單元，再對(duì)每個(gè)培養(yǎng)抽屜設(shè)置標(biāo)識(shí)碼，初始化品種列表，使培養(yǎng)抽屜與其能栽培的蔬菜品種對(duì)應(yīng)。
通過(guò)射頻芯片識(shí)別培養(yǎng)抽屜的標(biāo)識(shí)碼以獲取該培養(yǎng)抽屜中栽培的蔬菜品種，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)獲取該蔬菜品種的最佳生長(zhǎng)參數(shù);通過(guò)感應(yīng)模塊獲取該培養(yǎng)抽屜中蔬菜的實(shí)際生長(zhǎng)參數(shù)，通過(guò)指令模塊將最佳生長(zhǎng)參數(shù)與實(shí)際生長(zhǎng)參數(shù)一一比對(duì)，根據(jù)比對(duì)結(jié)果想調(diào)控模塊發(fā)出指令�？刂破髯詣�(dòng)讀取在于EEPROM中的參數(shù)后，程序進(jìn)行參數(shù)策略解析，并最終轉(zhuǎn)化為燈板控制命令、溫度控制命令、濕度控制命令和二氧化碳濃度控制命令等。如將蔬菜溫度調(diào)節(jié)裝置佳生長(zhǎng)溫度和實(shí)際溫度比較，若實(shí)際溫度調(diào)節(jié)裝置最佳生長(zhǎng)溫度，則空調(diào)制冷，若實(shí)際溫度低于最佳生長(zhǎng)溫度，則空調(diào)制熱。
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