劉依霏

一、創(chuàng)意緣起

2021 年5 月22 日，“雜交水稻之父”袁隆平爺爺逝世，在他心中一直有一個(gè)“禾下乘涼夢”。隨著城市化發(fā)展，大部分人口將生活在城市，城市的消費(fèi)模式和土地利用的變化給農(nóng)業(yè)可持續(xù)生產(chǎn)帶來了一定的危機(jī)。于是，我們小隊(duì)就萌發(fā)了“智慧農(nóng)業(yè)”的想法。城市化、小區(qū)化的智能農(nóng)業(yè)種植，能夠使更多年輕人參與農(nóng)業(yè)種植活動(dòng)，科學(xué)種植，讓每個(gè)人都可以獲得健康、新鮮的食物，實(shí)現(xiàn)自給自足，實(shí)現(xiàn)另一種意義上的“禾下乘涼夢”。

二、構(gòu)思設(shè)想

我們確定想法后，在創(chuàng)客老師的指導(dǎo)下進(jìn)行了如下的構(gòu)思設(shè)想：

1. 以智能傳感器為主的監(jiān)測功能系統(tǒng)土壤濕度傳感器監(jiān)測土壤濕度，溫濕度智能傳感器可以測量農(nóng)作物生長環(huán)境的溫濕度。通過數(shù)據(jù)收集分析，判斷此環(huán)境是否適合農(nóng)作物生長。

2. 以大數(shù)據(jù)為主的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)接收傳感器監(jiān)測到的數(shù)據(jù)，如土壤水分、溫度、空氣溫度與濕度等，直接將其顯示在移動(dòng)設(shè)備上，便可以了解農(nóng)作物的生長環(huán)境情況。

3. 以物聯(lián)網(wǎng)App 控制為主的灌溉系統(tǒng)種植者可以根據(jù)反饋的數(shù)據(jù)信息，對濕度、溫度、營養(yǎng)等進(jìn)行科學(xué)調(diào)控。

三、模型制作

設(shè)計(jì)完成后，我們開始設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖，并開始選擇材料，主要包括土壤濕度傳感器、溫濕度傳感器、循環(huán)過濾水泵、木塊、木棍等。接著，我們就進(jìn)行模型制作。

1. 制作支架

用木板作為底板，并釘上3 根木棍面，用于架起3 個(gè)裝營養(yǎng)液的瓶子。

2. 水肥系統(tǒng)

在3 個(gè)透明塑料瓶內(nèi)分別裝入氮、磷、鉀營養(yǎng)液，并用鉆機(jī)在瓶底鉆孔，再插入軟管。軟管的另一端接入注射器，中間用電磁閥控制營養(yǎng)液流量，用一個(gè)循環(huán)過濾水泵將營養(yǎng)液輸送給植物。

3. 電路連接

連接傳感器，為實(shí)現(xiàn)功能做好鋪墊。

4. 程序編寫

利用Arduino 和Blynk（物聯(lián)網(wǎng)App）編程實(shí)現(xiàn)對傳感器數(shù)據(jù)的接收和營養(yǎng)液的輸送控制。

四、演示過程

我們用手機(jī)微信小程序進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和操作，程序上會(huì)顯示土壤的濕度數(shù)據(jù)。當(dāng)我們輸入“水”的功能，點(diǎn)擊發(fā)送，就可以遠(yuǎn)程操控模型，電磁閥打開，水肥自動(dòng)配制，然后輸送到土壤中。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了以下三大功能：

1. 土壤濕度和環(huán)境監(jiān)測功能土壤濕度傳感器插入土中，能夠監(jiān)測當(dāng)前土壤濕度。溫濕度傳感器可對環(huán)境實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)測，并顯示在物聯(lián)網(wǎng)平臺上。

2. 物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)接收和分析物聯(lián)網(wǎng)平臺接收傳感器監(jiān)測到的數(shù)據(jù)，然后在物聯(lián)網(wǎng)平臺上顯示。

3. 物聯(lián)網(wǎng)平臺控制水肥灌溉在物聯(lián)網(wǎng)平臺上，通過按鈕、電磁閥，可控制氮、磷、鉀營養(yǎng)液及水量的輸送。

五、未來設(shè)想

我們的作品還不夠成熟，未來，我們可以在以下兩個(gè)方面進(jìn)行思考和優(yōu)化：

一是自然災(zāi)害對農(nóng)業(yè)的破壞性是非常大的，目前還沒有針對農(nóng)業(yè)災(zāi)害的預(yù)警機(jī)制。未來，我們可以增加災(zāi)害預(yù)警，幫助減少因?yàn)?zāi)害導(dǎo)致的農(nóng)業(yè)損失。

二是增加土質(zhì)的檢測，并同樣反饋到物聯(lián)網(wǎng)平臺上，能實(shí)時(shí)了解土質(zhì)情況，及時(shí)調(diào)整水肥的配比，更好地保護(hù)土地。

如果我們的作品投入實(shí)踐，必將助力現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的精細(xì)化、高效化、綠色化發(fā)展。科學(xué)種植，讓糧食高產(chǎn)再高產(chǎn);智慧種植，讓“禾下乘涼”不再是夢！初心不改，我們將會(huì)繼續(xù)為下一個(gè)百年目標(biāo)助力！