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智能化社區農場(chǎng)的設計與實(shí)現論文
摘 要：智能化社區農場(chǎng)綜合利用現代設施栽培技術(shù)、工程技術(shù)、生物技術(shù)、信息技術(shù)、太陽(yáng)能技術(shù)及節水技術(shù)等，構建獨立封閉空間，具備蔬菜等植物生產(chǎn)功能、休閑觀(guān)光功能、體驗教學(xué)功能和娛樂(lè )服務(wù)功能等，大大提高了生產(chǎn)力，徹底改變了傳統的蔬菜等植物供需模式，并具有節能、節水和節地的優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：社區農場(chǎng); 智能化; 工作原理
隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟的發(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)，城市青少年也因遠離農村和自然，植物和農業(yè)知識缺乏嚴重。這些因素，形成了城市農業(yè)的市場(chǎng)需求。
從總體來(lái)看，都市型現代農業(yè)具有經(jīng)濟、社會(huì )和生態(tài)3大功能。經(jīng)濟功能主要是指提供優(yōu)質(zhì)、衛生和無(wú)公害的鮮活產(chǎn)品以滿(mǎn)足都市消費需求，通過(guò)提供新鮮、衛生、安全的蔬菜、花卉、果品，提高農產(chǎn)品的經(jīng)濟效益，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構，增加就業(yè)機會(huì )，提高農民收入，使都市型現代農業(yè)通過(guò)適應現代消費來(lái)創(chuàng )造大城市經(jīng)濟的新的增長(cháng)點(diǎn)。社會(huì )功能，主要是指為都市居民提供接觸自然、體驗農業(yè)的場(chǎng)所，進(jìn)行觀(guān)光和休閑機會(huì )，并有利于增強現代農業(yè)的文化內涵與教育功能及示范輻射作用，從而改善城鄉關(guān)系，促進(jìn)都市與人類(lèi)的可持續發(fā)展，達到改善和提高整個(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(guān)，改善自然環(huán)境，維護生態(tài)平衡，提高生活環(huán)境質(zhì)量，防止人們城市病，構建城市生活和農村生活的和諧統一，并有利于防止城市過(guò)度擴張。
1 智能化社區農場(chǎng)的工作原理
目前，都市農業(yè)還停留在城市邊緣構建大型溫室，進(jìn)行蔬菜、花卉等生產(chǎn);或搞溫室型生態(tài)餐廳，以滿(mǎn)足城市居民休閑、娛樂(lè )的需要�，F有都市農業(yè)項目存在的問(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)溫室統一控制;2)不是針對具體消費群體進(jìn)行設計，不支持個(gè)性需求，不能實(shí)現各個(gè)單元的私有性質(zhì);3)沒(méi)有物聯(lián)網(wǎng)模塊，達不到遠程控制和自動(dòng)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(zhuān)業(yè)公司配送培養基和良種;5)不具備現實(shí)與虛擬轉換的娛樂(lè )、體驗、教學(xué)平臺的功能;6)不具備技術(shù)集成、功能集約又便捷享用的優(yōu)點(diǎn)。
智能化社區農場(chǎng)針對具體社區或群體進(jìn)行設計，服務(wù)對象以戶(hù)為單位，建設面積可大可小，按照社區住戶(hù)數量決定，每獨立空間占地1～3 m2。智能社區農場(chǎng)其特征在于：農場(chǎng)綜合利用現代設施栽培技術(shù)、工程技術(shù)、生物技術(shù)、信息技術(shù)、太陽(yáng)能技術(shù)和節水技術(shù)等，構建獨立封閉空間，具備蔬菜等植物生產(chǎn)功能、休閑觀(guān)光功能、體驗教學(xué)功能和娛樂(lè )服務(wù)功能等，大大提高了生產(chǎn)力，徹底改變了傳統的蔬菜等植物供需模式，并節能、節水、節地。針對特定社區人群區劃多個(gè)獨立空間，設有溫度、光線(xiàn)、濕度、二氧化碳以及營(yíng)養等自動(dòng)調節控制器，獨立空間垂直劃分多個(gè)單元，單元內配置活動(dòng)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(lián)標識碼，每個(gè)培養抽屜內設有感應蔬菜實(shí)際生長(cháng)參數的感應模塊和調節蔬菜生長(cháng)條件的調控機構;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(cháng)參數(如溫度、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(lián)網(wǎng)裝置連接，所述的控制器通過(guò)培養抽屜標志碼識別抽屜中的栽培品種，并存儲有對應此栽培蔬菜品種的最佳生長(cháng)參數-時(shí)間調控曲線(xiàn)，和將該蔬菜品種的實(shí)際生長(cháng)參數與最佳生長(cháng)參數進(jìn)行比對的指令模塊，所述的調控機構受控于所述的指令模塊。
2 智能化社區農場(chǎng)的實(shí)現方案
智能化社區農場(chǎng)的控制器采用嵌入式結構，MCU采用ARM9處理器S3C2410，采用嵌入式Linux作為RTOS，可以對環(huán)境參數進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，并可針對蔬菜種類(lèi)進(jìn)行環(huán)境參數的調節控制。
首先針對特定社區按照住戶(hù)特點(diǎn)和要求進(jìn)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(gè)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(guò)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(guò)互聯(lián)網(wǎng)獲取該蔬菜品種的最佳生長(cháng)參數;通過(guò)感應模塊獲取該培養抽屜中蔬菜的實(shí)際生長(cháng)參數，通過(guò)指令模塊將最佳生長(cháng)參數與實(shí)際生長(cháng)參數一一比對，根據比對結果想調控模塊發(fā)出指令�？刂破髯詣�(dòng)讀取在于EEPROM中的參數后，程序進(jìn)行參數策略解析，并最終轉化為燈板控制命令、溫度控制命令、濕度控制命令和二氧化碳濃度控制命令等。如將蔬菜溫度調節裝置佳生長(cháng)溫度和實(shí)際溫度比較，若實(shí)際溫度調節裝置最佳生長(cháng)溫度，則空調制冷，若實(shí)際溫度低于最佳生長(cháng)溫度，則空調制熱。
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