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)時監(jiān)測、遠(yuǎn)程控制、自動控制、手動控制、數(shù)據(jù)存儲等功能。在不需要人為管理的情況下實(shí)現(xiàn)自動灌溉等操作，運(yùn)用計算機(jī)將植物的生長狀況、土壤溫濕度、光照強(qiáng)度等數(shù)據(jù)參數(shù)收集起來，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)計建模分析，就可以實(shí)現(xiàn)自動綠植養(yǎng)護(hù)。

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

中圖分類號：TB18;TB472 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）01（a）-0011-03

在智慧城市建造的推動下，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)自動灌溉植物，自動對植物進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，包括草坪、樹木、名貴花種等，可以大大地解放勞動力。在規(guī)模較大的社區(qū)中，綠植養(yǎng)護(hù)就會顯得尤其重要，運(yùn)用計算機(jī)將植物的生長狀況、土壤溫濕度、光照強(qiáng)度等收集起來，結(jié)合實(shí)時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計建模分析，制定自適應(yīng)的灌溉策略，就可以實(shí)現(xiàn)無人操控的自動綠植養(yǎng)護(hù)。

目前在我國面向智慧社區(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)，對土壤水分的控制和自動監(jiān)控比較靈活，但是該系統(tǒng)沒有聯(lián)網(wǎng)，只是一個單系統(tǒng)工作，在針對大型社區(qū)時需考慮數(shù)據(jù)的聯(lián)網(wǎng)以及對數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程控制和保存等問題。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)計與實(shí)現(xiàn)”雖然沒有涉及到面向智慧社會以及遠(yuǎn)程操控，但其單機(jī)處理系統(tǒng)已經(jīng)相對完好，如果與遠(yuǎn)程控制和操作結(jié)合起來會有更好的發(fā)展。

雖然無論從國內(nèi)外對于面向智慧小區(qū)的綠植養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)都沒有特別好的成果和發(fā)現(xiàn)，但隨著我國信息科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及智慧城市對智慧小區(qū)的推動，綠植養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)將會越來越成熟，在未來，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)計研究

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

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)，采用多個實(shí)時監(jiān)測系統(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)的手動控制，同時也能由遠(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)為基于無線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)傳輸，以及對綠植以及周圍環(huán)境具有實(shí)時監(jiān)測、自動控制、手動控制、遠(yuǎn)程控制和歷史數(shù)據(jù)查詢等功能。總體來說綠植養(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)時監(jiān)測系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)采集和受控端，需要完成自動控制、手動控制和實(shí)時監(jiān)測等功能。該系統(tǒng)在運(yùn)行時，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)前的降雨狀況、澆灌狀態(tài)、補(bǔ)光狀態(tài)。在手動控制時，管理員可以通過選擇來設(shè)定溫濕度和燈光等閾值，同時，可以通過手動方式來開啟燈光和灌溉系統(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、實(shí)時監(jiān)控以及歷史數(shù)據(jù)查詢功能。管理員可以通過用戶界面與遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)交互，可以很方便地查看目前各個監(jiān)測點(diǎn)的環(huán)境狀況以及植物生長狀況。同時可以通過友好的交互界面來實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的命令下達(dá)。同時，遠(yuǎn)程管理軟件將實(shí)時數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫中，對于植物的歷史生長狀態(tài)和環(huán)境變化存儲起來有利于對植物的生長情況進(jìn)行分析，來打造最適合植物生長的環(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)測試

2.1 實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)的測試及調(diào)試

在綠植養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)焊接安裝完成后，進(jìn)行上電測試，將開關(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，測試數(shù)據(jù)正常（見圖4）。

2.2 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)測試

在開啟系統(tǒng)后，等待實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行連接。在等待不超過5s內(nèi)，界面左下角顯示連接成功，然后點(diǎn)擊獲取實(shí)時數(shù)據(jù)，可以得到當(dāng)前的土壤數(shù)據(jù)，空氣以及周圍環(huán)境數(shù)據(jù)，在控制面板數(shù)據(jù)澆灌范圍和時間，點(diǎn)擊手動澆灌，實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)開啟水泵，完成澆灌。設(shè)定補(bǔ)光強(qiáng)度，點(diǎn)擊手動補(bǔ)光，實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)開始打光，測試通過。再點(diǎn)擊不用的tabbox界面，圖表顯示近1天到一個月的數(shù)據(jù)，測試數(shù)據(jù)庫和圖表通過。至此，所有遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)測試通過（見圖5）。

3 結(jié)語和展望

3.1 結(jié)語

通過對面向智慧社區(qū)的綠植養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計與研究，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，各個部分均完成了各自的任務(wù)，不管是遠(yuǎn)程或者現(xiàn)場都能完成對植被的澆灌、打光等操作，數(shù)據(jù)存儲也達(dá)到了及時準(zhǔn)確，提供給管理員的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤。

總體來說，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。但目前還存在可以優(yōu)化的地方，可以將數(shù)據(jù)存儲和控制指令存儲在遠(yuǎn)程服務(wù)器，使遠(yuǎn)程管理軟件和實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)分離開來，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)時監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行多對多通信。

3.2 展望

對于綠植養(yǎng)護(hù)這是一個較為嶄新的課題，不僅在單機(jī)模擬、遠(yuǎn)程控制等方面，在對智慧社區(qū)的意義更加明顯。筆者相信在未來可期的時間內(nèi)綠植養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)會有較高的普及率和使用率，對于種類更加繁多的植被，土壤成分更為復(fù)雜的地方，自動化程度較高的地方，又對綠植養(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的熱情去攻克一個個難題，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。

參考文獻(xiàn)

[1] 王冉，高凱，孟磊.基于單片機(jī)綠植養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)溫度控制的研究[J].自動化與儀器儀表，2016（10）：14-15.

[2] 蔣琳琳.現(xiàn)代家居綠植養(yǎng)護(hù)平臺的人性化設(shè)計研究[D].東南大學(xué)，2016.

[3] 李康.智能灌溉與植物養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[D].西南石油大學(xué)，2016.