智能化社區農場的設計與實現論文

摘 要：智能化社區農場綜合利用現代設施栽培技術、工程技術、生物技術、信息技術、太陽能技術及節水技術等，構建獨立封閉空間，具備蔬菜等植物生產功能、休閒觀光功能、體驗教學功能和娛樂服務功能等，大大提高了生產力，徹底改變了傳統的蔬菜等植物供需模式，並具有節能、節水和節地的優點。

關鍵詞：社區農場; 智能化; 工作原理

隨着社會經濟的發展，逐漸提高的城市化水平與人們迴歸田園的心態矛盾、工業快速發展與環境污染加大的矛盾、城市居民高品質生活要求與食品安全性差的矛盾越來越突出。由於工作節奏快、工作壓力重，城市生活嘈雜，城市居民漸漸產生了迴歸自然和嚮往田園生活的情感;同時，城市青少年也因遠離農村和自然，植物和農業知識缺乏嚴重。這些因素，形成了城市農業的市場需求。

從總體來看，都市型現代農業具有經濟、社會和生態3大功能。經濟功能主要是指提供優質、衞生和無公害的鮮活產品以滿足都市消費需求，通過提供新鮮、衞生、安全的蔬菜、花卉、果品，提高農產品的經濟效益，優化產業結構，增加就業機會，提高農民收入，使都市型現代農業通過適應現代消費來創造大城市經濟的新的增長點。社會功能，主要是指為都市居民提供接觸自然、體驗農業的場所，進行觀光和休閒機會，並有利於增強現代農業的文化內涵與教育功能及示範輻射作用，從而改善城鄉關係，促進都市與人類的可持續發展，達到改善和提高整個社會的福利水平。生態功能，主要是指發揮潔、淨、美、綠的特色，營造優美宜人的生態景觀，改善自然環境，維護生態平衡，提高生活環境質量，防止人們城市病，構建城市生活和農村生活的和諧統一，並有利於防止城市過度擴張。

　　1 智能化社區農場的工作原理

目前，都市農業還停留在城市邊緣構建大型温室，進行蔬菜、花卉等生產;或搞温室型生態餐廳，以滿足城市居民休閒、娛樂的需要。現有都市農業項目存在的問題：1)温室空間沒有進行切割，不是由成千上百各單元組成，而是整個温室統一控制;2)不是針對具體消費羣體進行設計，不支持個性需求，不能實現各個單元的私有性質;3)沒有物聯網模塊，達不到遠程控制和自動識別、調控的智能水平;4)獨立單元不支持可拆卸栽培空間，因此不支持專業公司配送培養基和良種;5)不具備現實與虛擬轉換的娛樂、體驗、教學平台的'功能;6)不具備技術集成、功能集約又便捷享用的優點。

智能化社區農場針對具體社區或羣體進行設計，服務對象以户為單位，建設面積可大可小，按照社區住户數量決定，每獨立空間佔地1～3 m2。智能社區農場其特徵在於：農場綜合利用現代設施栽培技術、工程技術、生物技術、信息技術、太陽能技術和節水技術等，構建獨立封閉空間，具備蔬菜等植物生產功能、休閒觀光功能、體驗教學功能和娛樂服務功能等，大大提高了生產力，徹底改變了傳統的蔬菜等植物供需模式，並節能、節水、節地。針對特定社區人羣區劃多個獨立空間，設有温度、光線、濕度、二氧化碳以及營養等自動調節控制器，獨立空間垂直劃分多個單元，單元內配置活動培養抽屜;培養抽屜內設有培養基及良種，抽屜按蔬菜不同品種設有唯一的物聯標識碼，每個培養抽屜內設有感應蔬菜實際生長參數的感應模塊和調節蔬菜生長條件的調控機構;所述的控制器通過網絡接口與互聯網服務器連接以獲取各種蔬菜的最佳生長參數(如温度、濕度、光照和二氧化碳含量);所述的控制器與能識別培養抽屜標識碼的所述的物聯網裝置連接，所述的控制器通過培養抽屜標誌碼識別抽屜中的栽培品種，並存儲有對應此栽培蔬菜品種的最佳生長參數-時間調控曲線，和將該蔬菜品種的實際生長參數與最佳生長參數進行比對的指令模塊，所述的調控機構受控於所述的指令模塊。

　　2 智能化社區農場的實現方案

智能化社區農場的控制器採用嵌入式結構，MCU採用ARM9處理器S3C2410，採用嵌入式Linux作為RTOS，可以對環境參數進行實時監測，並可針對蔬菜種類進行環境參數的調節控制。

首先針對特定社區按照住户特點和要求進行社區農莊規模設計，再規劃農莊內部結構，區劃單元，再對每個培養抽屜設置標識碼，初始化品種列表，使培養抽屜與其能栽培的蔬菜品種對應。

通過射頻芯片識別培養抽屜的標識碼以獲取該培養抽屜中栽培的蔬菜品種，通過互聯網獲取該蔬菜品種的最佳生長參數;通過感應模塊獲取該培養抽屜中蔬菜的實際生長參數，通過指令模塊將最佳生長參數與實際生長參數一一比對，根據比對結果想調控模塊發出指令。控制器自動讀取在於EEPROM中的參數後，程序進行參數策略解析，並最終轉化為燈板控制命令、温度控制命令、濕度控制命令和二氧化碳濃度控制命令等。如將蔬菜温度調節裝置佳生長温度和實際温度比較，若實際温度調節裝置最佳生長温度，則空調製冷，若實際温度低於最佳生長温度，則空調製熱。