面向智慧社區的綠植養護系統

孟凡宇

摘? 要：該文主要研究了智慧社區下的智能綠植養護系統，具有實時監測、遠程控制、自動控制、手動控制、數據存儲等功能。在不需要人為管理的情況下實現自動灌溉等操作，運用計算機將植物的生長狀況、土壤溫濕度、光照強度等數據參數收集起來，并根據目前的環境參數和環境歷史數據的統計建模分析，就可以實現自動綠植養護。

關鍵詞：智慧社區? ARM? 綠植養護

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

在智慧城市建造的推動下，智慧社區作為智慧城市的一部分，也表現出如火如荼的局面。智慧社區充分借助電子信息技術，涉及到智能樓宇、安防監控、智能家居、智能綠植養護、智能垃圾管理等諸多領域。此課題主要研究智能綠植養護系統，作為智慧社區不可或缺的一部分，不需要人為灌溉，讓系統自動灌溉植物，自動對植物進行養護，包括草坪、樹木、名貴花種等，可以大大地解放勞動力。在規模較大的社區中，綠植養護就會顯得尤其重要，運用計算機將植物的生長狀況、土壤溫濕度、光照強度等收集起來，結合實時數據和歷史數據的統計建模分析，制定自適應的灌溉策略，就可以實現無人操控的自動綠植養護。

目前在我國面向智慧社區的綠植養護系統研究成果還不是很完善。與其相關的如在2015年浙江農林大學的曹麗平發表“基于物聯網的家庭園藝智能養護系統研究”，其主要研究了家庭綠植的養護，對土壤水分的控制和自動監控比較靈活，但是該系統沒有聯網，只是一個單系統工作，在針對大型社區時需考慮數據的聯網以及對數據的遠程控制和保存等問題。在2017年潘澤峰等人發表的“智能多肉植物養護系統的設計與實現”雖然沒有涉及到面向智慧社會以及遠程操控，但其單機處理系統已經相對完好，如果與遠程控制和操作結合起來會有更好的發展。

雖然無論從國內外對于面向智慧小區的綠植養護系統都沒有特別好的成果和發現，但隨著我國信息科學技術的發展以及智慧城市對智慧小區的推動，綠植養護系統將會越來越成熟，在未來，面向智慧小區的綠植養護系統將具有很大的市場前景。

1? 面向智慧社區的綠植養護系統的總體設計研究

1.1? 綠植養護系統的整體設計方案

由于在社區內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護系統要適應綠植覆蓋面廣、環境惡劣等特點，采用多個實時監測系統的結構，既能實現在不同地方實現獨立系統的手動控制，同時也能由遠程控制系統實現遠程控制功能。最終完成綠植養護系統的整體架構為基于無線傳輸的數據傳輸，以及對綠植以及周圍環境具有實時監測、自動控制、手動控制、遠程控制和歷史數據查詢等功能。總體來說綠植養護系統的功能需求有：（1）適應性強，可在不同環境下進行鋪設和擺放;（2）控制系統和采集系統穩定性高;（3）人機交互方便。

綠植養護系統的整體框圖如圖1所示。

1.2? 綠植養護系統的關鍵技術

實時監測系統作為數據采集和受控端，需要完成自動控制、手動控制和實時監測等功能。該系統在運行時，需在主界面顯示當前不同位置的土壤濕度、空氣溫濕度，以及當前的降雨狀況、澆灌狀態、補光狀態。在手動控制時，管理員可以通過選擇來設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，具有較強的可操作性如圖2所示。

1.3 遠程控制系統的關鍵技術

遠程控制系統中的遠程管理軟件需要良好的穩定性以及易開發性。遠程控制系統需完成遠程控制、數據存儲、實時監控以及歷史數據查詢功能。管理員可以通過用戶界面與遠程監測系統交互，可以很方便地查看目前各個監測點的環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現對遠程控制系統的命令下達。同時，遠程管理軟件將實時數據存儲到數據庫中，對于植物的歷史生長狀態和環境變化存儲起來有利于對植物的生長情況進行分析，來打造最適合植物生長的環境。遠程控制系統整體結構如圖3所示。

2? 面向智慧社區的綠植養護系統測試

2.1 實時監測系統的測試及調試

在綠植養護系統實時監測系統焊接安裝完成后，進行上電測試，將開關電源12V輸出口連接硅膠線至核心控制板，然后用一字螺絲刀調節降壓模塊，將核心板和土壤濕度傳感器模塊供電調至3.3V左右，將水泵輸出調至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，測試數據正常（見圖4）。

2.2 遠程控制系統測試

在開啟系統后，等待實時監測系統進行連接。在等待不超過5s內，界面左下角顯示連接成功，然后點擊獲取實時數據，可以得到當前的土壤數據，空氣以及周圍環境數據，在控制面板數據澆灌范圍和時間，點擊手動澆灌，實時監測系統開啟水泵，完成澆灌。設定補光強度，點擊手動補光，實時監測系統開始打光，測試通過。再點擊不用的tabbox界面，圖表顯示近1天到一個月的數據，測試數據庫和圖表通過。至此，所有遠程控制系統測試通過（見圖5）。

3 結語和展望

3.1 結語

通過對面向智慧社區的綠植養護系統的設計與研究，最終完成的效果達到題目所期望要求。該系統能較好地模擬實際應用中植被的生長狀況，在數據采集部分也較好地采集到實際環境狀況，各個部分均完成了各自的任務，不管是遠程或者現場都能完成對植被的澆灌、打光等操作，數據存儲也達到了及時準確，提供給管理員的數據準確無誤。

總體來說，面向智慧社區的綠植養護系統較地好完成了題目所要求的內容，達到了預期的目的。但目前還存在可以優化的地方，可以將數據存儲和控制指令存儲在遠程服務器，使遠程管理軟件和實時監測系統分離開來，采用遠程服務器進行中間路由，就可以實現多管理員和多實時監測系統進行多對多通信。

3.2 展望

對于綠植養護這是一個較為嶄新的課題，不僅在單機模擬、遠程控制等方面，在對智慧社區的意義更加明顯。筆者相信在未來可期的時間內綠植養護系統會有較高的普及率和使用率，對于種類更加繁多的植被，土壤成分更為復雜的地方，自動化程度較高的地方，又對綠植養護系統提出了更高的要求。這就要求我們能擁有更加飽滿的熱情去攻克一個個難題，發展新的技術，是綠植養護系統更加完善，以達到我們平日生活中的商用要求。

參考文獻

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

[2] 蔣琳琳.現代家居綠植養護平臺的人性化設計研究[D].東南大學，2016.

[3] 李康.智能灌溉與植物養護系統的設計與實現[D].西南石油大學，2016.