施艷容，侯 濤

（1.西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西 西安 710014；2.陜西科技大學(xué) 電氣與信息工程學(xué)院，陜西 西安 710021）

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市工作節(jié)奏不斷加快、壓力不斷增大，越來越多的人希望休閑時(shí)能夠去體驗(yàn)農(nóng)業(yè)及農(nóng)村生活，親自參與種植蔬菜、花草等農(nóng)業(yè)作物，享受收獲的喜悅。這些城里人的休閑需求，為我國休閑農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了強(qiáng)大的動(dòng)力。

休閑農(nóng)業(yè)是以充分開發(fā)具有觀光、旅游價(jià)值的農(nóng)業(yè)資源和農(nóng)業(yè)產(chǎn)品為前提，把農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科技應(yīng)用、藝術(shù)加工和游客參加農(nóng)事活動(dòng)等融為一體，促進(jìn)農(nóng)村發(fā)展的一種新型農(nóng)業(yè)[1]。當(dāng)前，休閑農(nóng)業(yè)對調(diào)整農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟(jì)、改善農(nóng)民生活、增加農(nóng)民收入等方面發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。為了引導(dǎo)、促進(jìn)我國休閑農(nóng)業(yè)的健康發(fā)展，農(nóng)業(yè)部特地組織編制了《全國休閑農(nóng)業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》，為農(nóng)村休閑農(nóng)業(yè)的發(fā)展帶來了新的歷史機(jī)遇。

1 中國休閑農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

中國目前休閑農(nóng)業(yè)發(fā)展的模式多種多樣，主要包括政府主導(dǎo)集中開發(fā)模式、農(nóng)戶單獨(dú)經(jīng)營的“農(nóng)家樂”模式、農(nóng)戶與城市居民以土地為介質(zhì)的合作種植模式等。休閑農(nóng)園是休閑農(nóng)業(yè)的高級形態(tài)，是一種民眾參與最為便利、簡潔的方式之一，特別是在大中城市周邊的農(nóng)村發(fā)展最為快速。它是在農(nóng)戶承包的土地上為城市居民提供的以農(nóng)業(yè)種植為主題的休閑、娛樂農(nóng)園，使城市居民能夠在交通便利的郊區(qū)獲得一塊能夠依照自身意愿、自由種植新鮮有機(jī)蔬果的土地。農(nóng)園主在擁有一份土地后，可以全程親自進(jìn)行蔬果栽種培育等活動(dòng)，也可以委托農(nóng)園進(jìn)行全程有機(jī)栽培，農(nóng)園主只需根據(jù)自己的空閑時(shí)間進(jìn)行部分參與體驗(yàn)。

由于休閑農(nóng)園一般建設(shè)在城市郊區(qū)，所以大多數(shù)農(nóng)園主通常只有周末和節(jié)假日才能夠?qū)嶋H親臨查看自己的作物，因此有必要建設(shè)一個(gè)休閑農(nóng)園體驗(yàn)交流系統(tǒng)，一方面讓農(nóng)園主通過網(wǎng)絡(luò)來近實(shí)時(shí)了解自己土地上種植物的生長情況，另一方面也為眾多的農(nóng)園主提供一個(gè)經(jīng)驗(yàn)交流、喜悅共享的平臺。

2 休閑農(nóng)園體驗(yàn)交流系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

休閑農(nóng)園體驗(yàn)交流系統(tǒng)主要由兩大網(wǎng)絡(luò)組成，一是認(rèn)領(lǐng)土地的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)收集網(wǎng)絡(luò)，另一個(gè)是農(nóng)園主服務(wù)獲取網(wǎng)絡(luò)。如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)Fig.1 System structure

一些學(xué)者在農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測自動(dòng)化監(jiān)測方面提出了成熟的方案[2-3]，但從成本及技術(shù)方面考慮，認(rèn)領(lǐng)土地的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)收集網(wǎng)絡(luò)采用基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗局域網(wǎng)協(xié)議，搭建一個(gè)最多可包含6.5萬個(gè)無線模塊的低成本、低復(fù)雜度、低功耗的近距離無線局域網(wǎng)ZigBee網(wǎng)，有很多學(xué)者對ZigBee網(wǎng)的搭建與應(yīng)用提出了自己的見解[4-5]。本系統(tǒng)的ZigBee網(wǎng)絡(luò)傳感器除直接進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控外，還具有自組織、自愈能力，當(dāng)增加、刪除、移動(dòng)節(jié)點(diǎn)以及節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，網(wǎng)絡(luò)能夠感知變化并自動(dòng)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，確保系統(tǒng)正常運(yùn)行，整個(gè)過程無需人工干預(yù)。ZigBee網(wǎng)完全能夠滿足休閑農(nóng)園對所有認(rèn)領(lǐng)土地的多參數(shù)智能監(jiān)控需求，達(dá)到全面積覆蓋。

農(nóng)園主服務(wù)獲取網(wǎng)絡(luò)采用B/S模式，進(jìn)行服務(wù)器端軟件開發(fā)，讓農(nóng)園主僅僅通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽器就可以登錄到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上獲取相關(guān)服務(wù)。從用戶角度看，是一個(gè)具有較高友好度、可用性和易用性的交互與交流網(wǎng)站，能夠使用戶簡單、快速和有效的完成網(wǎng)站賦予或用戶自身所需的服務(wù)、功能和目標(biāo)。

2.2 認(rèn)領(lǐng)土地的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)收集網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

該網(wǎng)絡(luò)主要負(fù)責(zé)通過多種傳感器，將農(nóng)園主認(rèn)領(lǐng)土地上的相關(guān)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、傳輸、存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)等，農(nóng)園主可以隨時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)查看自己認(rèn)領(lǐng)地塊的這些數(shù)據(jù)。涉及的數(shù)據(jù)主要包括地塊的空氣溫度、空氣濕度、土壤溫度、土壤水分、日照時(shí)數(shù)、作物長勢圖像等數(shù)據(jù)。由于休閑農(nóng)園重在為農(nóng)園主提供一種休閑方式，而不是為了進(jìn)行真正意義上的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，所以對這些監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)信息的采集頻率要求比較低，可以以小時(shí)為單位進(jìn)行。

ZigBee網(wǎng)絡(luò)物理上由眾多終端設(shè)備、多個(gè)路由器、一個(gè)協(xié)調(diào)器、和若干報(bào)警器組成。

1）終端設(shè)備：負(fù)責(zé)具體數(shù)據(jù)的采集并將數(shù)據(jù)上傳給路由器。由于不同類型數(shù)據(jù)的采集周期不盡相同，所以不同的終端設(shè)備要與其所采集數(shù)據(jù)的類型、重要性及周期相匹配。

2）路由器：系統(tǒng)通過路由器自動(dòng)進(jìn)行組網(wǎng)，允許其他設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)，并且具有損壞自動(dòng)修復(fù)能力，能夠自動(dòng)進(jìn)行路由計(jì)算與更新。路由器將終端設(shè)備上傳的信息整合、處理后發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)中協(xié)調(diào)器。路由器可以由電池供電，并按照設(shè)定的時(shí)間周期間斷運(yùn)行。

3）協(xié)調(diào)器：包含所有的網(wǎng)絡(luò)信息，相對其他物理設(shè)備來說是最復(fù)雜的設(shè)備，具備存儲(chǔ)容量大、計(jì)算能力強(qiáng)的特點(diǎn)。它主要負(fù)責(zé)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)建立，在網(wǎng)絡(luò)間發(fā)送網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)、管理和存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)信息、進(jìn)行路由判定并接收信息。一旦網(wǎng)絡(luò)建立完成，這個(gè)協(xié)調(diào)器的作用就像路由器節(jié)點(diǎn)。協(xié)調(diào)器將采集的數(shù)據(jù)通過RS232串口傳輸?shù)接?jì)算機(jī)后進(jìn)行存儲(chǔ)與處理。

4）報(bào)警器：當(dāng)數(shù)據(jù)值超出預(yù)先設(shè)定的范圍時(shí)，產(chǎn)生聲、光、電等信號，以引起相關(guān)人員的注意。

2.3 農(nóng)園主服務(wù)獲取網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

該網(wǎng)絡(luò)主要負(fù)責(zé)與農(nóng)園主進(jìn)行交互，提供農(nóng)園主認(rèn)領(lǐng)地塊的近實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)記錄查詢功能，讓農(nóng)園主可以隨時(shí)隨地通過互聯(lián)網(wǎng)來查看自己認(rèn)領(lǐng)地塊的實(shí)際情況。另外，還設(shè)有農(nóng)園主經(jīng)驗(yàn)交流論壇，為眾多的農(nóng)園主提供一個(gè)友好、便捷的經(jīng)驗(yàn)交流平臺。

考慮到系統(tǒng)面對用戶的類型不盡相同，且網(wǎng)站用戶界面的需求很容易發(fā)生變化，所以采用MVC模式和AJAX技術(shù)來構(gòu)造軟件，這種模式可以很好地分離用戶界面和業(yè)務(wù)邏輯，適應(yīng)變化的需求，可以使得軟件結(jié)構(gòu)靈活、重用性好、擴(kuò)展性佳，符合軟件開發(fā)的“高內(nèi)聚、低耦合”的原則[6-7]。

MVC模式將整個(gè)業(yè)務(wù)應(yīng)用劃分為：表現(xiàn)層（UI）、業(yè)務(wù)邏輯層（BLL）、數(shù)據(jù)訪問層（DAL）。

1）表現(xiàn)層（UI）：表現(xiàn)層提供用戶與系統(tǒng)交互的界面，通過界面層，用戶能夠輸入數(shù)據(jù)、獲取數(shù)據(jù)。界面層同時(shí)也提供初步的安全性檢測，防止有害信息的侵入，并確保用戶不用看到不必要的機(jī)密信息。

本層選用ASP.NET進(jìn)行主體開發(fā)，為了使用戶能夠及時(shí)查看到不斷更新的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，在頁面動(dòng)態(tài)顯示部分使用AJAX技術(shù)，使瀏覽器與WEB服務(wù)器之間可以進(jìn)行迅捷的異步數(shù)據(jù)傳輸，從而取得較高的網(wǎng)頁響應(yīng)速度。

2）業(yè)務(wù)邏輯層（BLL）：邏輯層是界面層和數(shù)據(jù)層的中介，它響應(yīng)界面層的用戶請求，從數(shù)據(jù)層獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行業(yè)務(wù)邏輯的實(shí)際處理，最后將必要的數(shù)據(jù)傳送給界面層。

本層使用C#語言，按照實(shí)際需求進(jìn)行代碼的編寫，所有邏輯處理過程都以類的形式進(jìn)行封裝，處理過程按照預(yù)定的業(yè)務(wù)邏輯對數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理，而不牽涉數(shù)據(jù)庫的具體操作，對外僅提供標(biāo)準(zhǔn)接口進(jìn)行調(diào)用。

3）數(shù)據(jù)訪問層（DAL）：數(shù)據(jù)訪問層負(fù)責(zé)直接操作數(shù)據(jù)庫，針對數(shù)據(jù)的增添、刪除、修改、更新、查找等都在此層進(jìn)行。

本層使用C#語言在SQL SERVER 2008數(shù)據(jù)庫上進(jìn)行代碼編寫，物理數(shù)據(jù)庫的所有數(shù)據(jù)表、記錄、數(shù)據(jù)的物理操作按照所在位置進(jìn)行封裝，并為業(yè)務(wù)邏輯層提供相應(yīng)接口，以達(dá)到數(shù)據(jù)支持的目的。當(dāng)系統(tǒng)日后需要更換數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的時(shí)候，僅僅只需要修改本層的數(shù)據(jù)庫連接配置文件即可，而不需要對系統(tǒng)的其他部分進(jìn)行任何改動(dòng)。

3 結(jié) 論

休閑農(nóng)園體驗(yàn)交流系統(tǒng)將傳統(tǒng)的交互網(wǎng)站與農(nóng)業(yè)無線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了有機(jī)的結(jié)合，對休閑農(nóng)園這種休閑方式進(jìn)行了延伸，提升了用戶對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的體驗(yàn)。該系統(tǒng)的實(shí)施將有利充分開發(fā)利用農(nóng)村旅游資源、拓寬農(nóng)業(yè)功能、滿足城鄉(xiāng)居民休閑消費(fèi)需求。

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