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智能化社區(qū)農(nóng)場的設(shè)計與實現(xiàn)論文
摘 要：智能化社區(qū)農(nóng)場綜合利用現(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)、太陽能技術(shù)及節(jié)水技術(shù)等，構(gòu)建獨立封閉空間，具備蔬菜等植物生產(chǎn)功能、休閑觀光功能、體驗教學功能和娛樂服務(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。
關(guān)鍵詞：社區(qū)農(nóng)場; 智能化; 工作原理
隨著社會經(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，城市青少年也因遠離農(nóng)村和自然，植物和農(nóng)業(yè)知識缺乏嚴重。這些因素，形成了城市農(nóng)業(yè)的市場需求。
從總體來看，都市型現(xiàn)代農(nóng)業(yè)具有經(jīng)濟、社會和生態(tài)3大功能。經(jīng)濟功能主要是指提供優(yōu)質(zhì)、衛(wèi)生和無公害的鮮活產(chǎn)品以滿足都市消費需求，通過提供新鮮、衛(wèi)生、安全的蔬菜、花卉、果品，提高農(nóng)產(chǎn)品的經(jīng)濟效益，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，增加就業(yè)機會，提高農(nóng)民收入，使都市型現(xiàn)代農(nóng)業(yè)通過適應(yīng)現(xiàn)代消費來創(chuàng)造大城市經(jīng)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(nóng)業(yè)的場所，進行觀光和休閑機會，并有利于增強現(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，促進都市與人類的可持續(xù)發(fā)展，達到改善和提高整個社會的福利水平。生態(tài)功能，主要是指發(fā)揮潔、凈、美、綠的特色，營造優(yōu)美宜人的生態(tài)景觀，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(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度擴張。
1 智能化社區(qū)農(nóng)場的工作原理
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、娛樂的需要�，F(xiàn)有都市農(nóng)業(yè)項目存在的問題：1)溫室空間沒有進行切割，不是由成千上百各單元組成，而是整個溫室統(tǒng)一控制;2)不是針對具體消費群體進行設(shè)計，不支持個性需求，不能實現(xiàn)各個單元的私有性質(zhì);3)沒有物聯(lián)網(wǎng)模塊，達不到遠程控制和自動識別、調(diào)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(yè)公司配送培養(yǎng)基和良種;5)不具備現(xiàn)實與虛擬轉(zhuǎn)換的娛樂、體驗、教學平臺的功能;6)不具備技術(shù)集成、功能集約又便捷享用的優(yōu)點。
智能化社區(qū)農(nóng)場針對具體社區(qū)或群體進行設(shè)計，服務(wù)對象以戶為單位，建設(shè)面積可大可小，按照社區(qū)住戶數(shù)量決定，每獨立空間占地1～3 m2。智能社區(qū)農(nóng)場其特征在于：農(nóng)場綜合利用現(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)、太陽能技術(shù)和節(jié)水技術(shù)等，構(gòu)建獨立封閉空間，具備蔬菜等植物生產(chǎn)功能、休閑觀光功能、體驗教學功能和娛樂服務(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。針對特定社區(qū)人群區(qū)劃多個獨立空間，設(shè)有溫度、光線、濕度、二氧化碳以及營養(yǎng)等自動調(diào)節(jié)控制器，獨立空間垂直劃分多個單元，單元內(nèi)配置活動培養(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)標識碼，每個培養(yǎng)抽屜內(nèi)設(shè)有感應(yīng)蔬菜實際生長參數(shù)的感應(yīng)模塊和調(diào)節(jié)蔬菜生長條件的調(diào)控機構(gòu);所述的控制器通過網(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別培養(yǎng)抽屜標識碼的所述的物聯(lián)網(wǎng)裝置連接，所述的控制器通過培養(yǎng)抽屜標志碼識別抽屜中的栽培品種，并存儲有對應(yīng)此栽培蔬菜品種的最佳生長參數(shù)-時間調(diào)控曲線，和將該蔬菜品種的實際生長參數(shù)與最佳生長參數(shù)進行比對的指令模塊，所述的調(diào)控機構(gòu)受控于所述的指令模塊。
2 智能化社區(qū)農(nóng)場的實現(xiàn)方案
智能化社區(qū)農(nóng)場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，可以對環(huán)境參數(shù)進行實時監(jiān)測，并可針對蔬菜種類進行環(huán)境參數(shù)的調(diào)節(jié)控制。
首先針對特定社區(qū)按照住戶特點和要求進行社區(qū)農(nóng)莊規(guī)模設(shè)計，再規(guī)劃農(nóng)莊內(nèi)部結(jié)構(gòu)，區(qū)劃單元，再對每個培養(yǎng)抽屜設(shè)置標識碼，初始化品種列表，使培養(yǎng)抽屜與其能栽培的蔬菜品種對應(yīng)。
通過射頻芯片識別培養(yǎng)抽屜的標識碼以獲取該培養(yǎng)抽屜中栽培的蔬菜品種，通過互聯(lián)網(wǎng)獲取該蔬菜品種的最佳生長參數(shù);通過感應(yīng)模塊獲取該培養(yǎng)抽屜中蔬菜的實際生長參數(shù)，通過指令模塊將最佳生長參數(shù)與實際生長參數(shù)一一比對，根據(jù)比對結(jié)果想調(diào)控模塊發(fā)出指令�？刂破髯詣幼x取在于EEPROM中的參數(shù)后，程序進行參數(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)裝置佳生長溫度和實際溫度比較，若實際溫度調(diào)節(jié)裝置最佳生長溫度，則空調(diào)制冷，若實際溫度低于最佳生長溫度，則空調(diào)制熱。
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