孟凡宇

摘? 要：該文主要研究了智慧社區(qū)下的智能綠植養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)，具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程控制、自動(dòng)控制、手動(dòng)控制、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能。在不需要人為管理的情況下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)灌溉等操作，運(yùn)用計(jì)算機(jī)將植物的生長(zhǎng)狀況、土壤溫濕度、光照強(qiáng)度等數(shù)據(jù)參數(shù)收集起來(lái)，并根據(jù)目前的環(huán)境參數(shù)和環(huán)境歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)建模分析，就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)綠植養(yǎng)護(hù)。

關(guān)鍵詞：智慧社區(qū)? ARM? 綠植養(yǎng)護(hù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TB18;TB472 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2020）01（a）-0011-03

在智慧城市建造的推動(dòng)下，智慧社區(qū)作為智慧城市的一部分，也表現(xiàn)出如火如荼的局面。智慧社區(qū)充分借助電子信息技術(shù)，涉及到智能樓宇、安防監(jiān)控、智能家居、智能綠植養(yǎng)護(hù)、智能垃圾管理等諸多領(lǐng)域。此課題主要研究智能綠植養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)，作為智慧社區(qū)不可或缺的一部分，不需要人為灌溉，讓系統(tǒng)自動(dòng)灌溉植物，自動(dòng)對(duì)植物進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，包括草坪、樹(shù)木、名貴花種等，可以大大地解放勞動(dòng)力。在規(guī)模較大的社區(qū)中，綠植養(yǎng)護(hù)就會(huì)顯得尤其重要，運(yùn)用計(jì)算機(jī)將植物的生長(zhǎng)狀況、土壤溫濕度、光照強(qiáng)度等收集起來(lái)，結(jié)合實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)建模分析，制定自適應(yīng)的灌溉策略，就可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人操控的自動(dòng)綠植養(yǎng)護(hù)。

目前在我國(guó)面向智慧社區(qū)的綠植養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)研究成果還不是很完善。與其相關(guān)的如在2015年浙江農(nóng)林大學(xué)的曹麗平發(fā)表“基于物聯(lián)網(wǎng)的家庭園藝智能養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)研究”，其主要研究了家庭綠植的養(yǎng)護(hù)，對(duì)土壤水分的控制和自動(dòng)監(jiān)控比較靈活，但是該系統(tǒng)沒(méi)有聯(lián)網(wǎng)，只是一個(gè)單系統(tǒng)工作，在針對(duì)大型社區(qū)時(shí)需考慮數(shù)據(jù)的聯(lián)網(wǎng)以及對(duì)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程控制和保存等問(wèn)題。在2017年潘澤峰等人發(fā)表的“智能多肉植物養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”雖然沒(méi)有涉及到面向智慧社會(huì)以及遠(yuǎn)程操控，但其單機(jī)處理系統(tǒng)已經(jīng)相對(duì)完好，如果與遠(yuǎn)程控制和操作結(jié)合起來(lái)會(huì)有更好的發(fā)展。

雖然無(wú)論從國(guó)內(nèi)外對(duì)于面向智慧小區(qū)的綠植養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)都沒(méi)有特別好的成果和發(fā)現(xiàn)，但隨著我國(guó)信息科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及智慧城市對(duì)智慧小區(qū)的推動(dòng)，綠植養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)將會(huì)越來(lái)越成熟，在未來(lái)，面向智慧小區(qū)的綠植養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)將具有很大的市場(chǎng)前景。

1? 面向智慧社區(qū)的綠植養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)研究

1.1? 綠植養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案

由于在社區(qū)內(nèi)綠化面積普遍比較大，而且分布不均，所以該課題研究的綠植養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)要適應(yīng)綠植覆蓋面廣、環(huán)境惡劣等特點(diǎn)，采用多個(gè)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，既能實(shí)現(xiàn)在不同地方實(shí)現(xiàn)獨(dú)立系統(tǒng)的手動(dòng)控制，同時(shí)也能由遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能。最終完成綠植養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)的整體架構(gòu)為基于無(wú)線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)傳輸，以及對(duì)綠植以及周?chē)h(huán)境具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)控制、手動(dòng)控制、遠(yuǎn)程控制和歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)等功能?？傮w來(lái)說(shuō)綠植養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)的功能需求有：（1）適應(yīng)性強(qiáng)，可在不同環(huán)境下進(jìn)行鋪設(shè)和擺放;（2）控制系統(tǒng)和采集系統(tǒng)穩(wěn)定性高;（3）人機(jī)交互方便。

綠植養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)的整體框圖如圖1所示。

1.2? 綠植養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)采集和受控端，需要完成自動(dòng)控制、手動(dòng)控制和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等功能。該系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，需在主界面顯示當(dāng)前不同位置的土壤濕度、空氣溫濕度，以及當(dāng)前的降雨?duì)顩r、澆灌狀態(tài)、補(bǔ)光狀態(tài)。在手動(dòng)控制時(shí)，管理員可以通過(guò)選擇來(lái)設(shè)定溫濕度和燈光等閾值，同時(shí)，可以通過(guò)手動(dòng)方式來(lái)開(kāi)啟燈光和灌溉系統(tǒng)，具有較強(qiáng)的可操作性如圖2所示。

1.3 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)中的遠(yuǎn)程管理軟件需要良好的穩(wěn)定性以及易開(kāi)發(fā)性。遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)需完成遠(yuǎn)程控制、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、實(shí)時(shí)監(jiān)控以及歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)功能。管理員可以通過(guò)用戶(hù)界面與遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)交互，可以很方便地查看目前各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的環(huán)境狀況以及植物生長(zhǎng)狀況。同時(shí)可以通過(guò)友好的交互界面來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的命令下達(dá)。同時(shí)，遠(yuǎn)程管理軟件將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，對(duì)于植物的歷史生長(zhǎng)狀態(tài)和環(huán)境變化存儲(chǔ)起來(lái)有利于對(duì)植物的生長(zhǎng)情況進(jìn)行分析，來(lái)打造最適合植物生長(zhǎng)的環(huán)境。遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

2? 面向智慧社區(qū)的綠植養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)測(cè)試

2.1 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的測(cè)試及調(diào)試

在綠植養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)焊接安裝完成后，進(jìn)行上電測(cè)試，將開(kāi)關(guān)電源12V輸出口連接硅膠線至核心控制板，然后用一字螺絲刀調(diào)節(jié)降壓模塊，將核心板和土壤濕度傳感器模塊供電調(diào)至3.3V左右，將水泵輸出調(diào)至12V左右，然后測(cè)量核心控制板電壓，芯片電壓3.3V，正常。水泵輸出電壓12.1V，正常。然后將核心板和TFTLCD顯示屏插到底座上，測(cè)試顯示屏顯示正常，電壓校準(zhǔn)正常。將雨水傳感器和土壤濕度傳感器連接到主控板上，測(cè)試數(shù)據(jù)正常（見(jiàn)圖4）。

2.2 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)測(cè)試

在開(kāi)啟系統(tǒng)后，等待實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行連接。在等待不超過(guò)5s內(nèi)，界面左下角顯示連接成功，然后點(diǎn)擊獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，可以得到當(dāng)前的土壤數(shù)據(jù)，空氣以及周?chē)h(huán)境數(shù)據(jù)，在控制面板數(shù)據(jù)澆灌范圍和時(shí)間，點(diǎn)擊手動(dòng)澆灌，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開(kāi)啟水泵，完成澆灌。設(shè)定補(bǔ)光強(qiáng)度，點(diǎn)擊手動(dòng)補(bǔ)光，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開(kāi)始打光，測(cè)試通過(guò)。再點(diǎn)擊不用的tabbox界面，圖表顯示近1天到一個(gè)月的數(shù)據(jù)，測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)和圖表通過(guò)。至此，所有遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)測(cè)試通過(guò)（見(jiàn)圖5）。

3 結(jié)語(yǔ)和展望

3.1 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)面向智慧社區(qū)的綠植養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究，最終完成的效果達(dá)到題目所期望要求。該系統(tǒng)能較好地模擬實(shí)際應(yīng)用中植被的生長(zhǎng)狀況，在數(shù)據(jù)采集部分也較好地采集到實(shí)際環(huán)境狀況，各個(gè)部分均完成了各自的任務(wù)，不管是遠(yuǎn)程或者現(xiàn)場(chǎng)都能完成對(duì)植被的澆灌、打光等操作，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)也達(dá)到了及時(shí)準(zhǔn)確，提供給管理員的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無(wú)誤。

總體來(lái)說(shuō)，面向智慧社區(qū)的綠植養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)較地好完成了題目所要求的內(nèi)容，達(dá)到了預(yù)期的目的。但目前還存在可以?xún)?yōu)化的地方，可以將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和控制指令存儲(chǔ)在遠(yuǎn)程服務(wù)器，使遠(yuǎn)程管理軟件和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分離開(kāi)來(lái)，采用遠(yuǎn)程服務(wù)器進(jìn)行中間路由，就可以實(shí)現(xiàn)多管理員和多實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行多對(duì)多通信。

3.2 展望

對(duì)于綠植養(yǎng)護(hù)這是一個(gè)較為嶄新的課題，不僅在單機(jī)模擬、遠(yuǎn)程控制等方面，在對(duì)智慧社區(qū)的意義更加明顯。筆者相信在未來(lái)可期的時(shí)間內(nèi)綠植養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)會(huì)有較高的普及率和使用率，對(duì)于種類(lèi)更加繁多的植被，土壤成分更為復(fù)雜的地方，自動(dòng)化程度較高的地方，又對(duì)綠植養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)提出了更高的要求。這就要求我們能擁有更加飽滿(mǎn)的熱情去攻克一個(gè)個(gè)難題，發(fā)展新的技術(shù)，是綠植養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)更加完善，以達(dá)到我們平日生活中的商用要求。

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