禾下乘涼夢

劉依霏

一、創意緣起

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“禾下乘涼夢”。隨著城市化發展，大部分人口將生活在城市，城市的消費模式和土地利用的變化給農業可持續生產帶來了一定的危機。于是，我們小隊就萌發了“智慧農業”的想法。城市化、小區化的智能農業種植，能夠使更多年輕人參與農業種植活動，科學種植，讓每個人都可以獲得健康、新鮮的食物，實現自給自足，實現另一種意義上的“禾下乘涼夢”。

二、構思設想

我們確定想法后，在創客老師的指導下進行了如下的構思設想：

1. 以智能傳感器為主的監測功能系統土壤濕度傳感器監測土壤濕度，溫濕度智能傳感器可以測量農作物生長環境的溫濕度。通過數據收集分析，判斷此環境是否適合農作物生長。

2. 以大數據為主的數據分析系統物聯網接收傳感器監測到的數據，如土壤水分、溫度、空氣溫度與濕度等，直接將其顯示在移動設備上，便可以了解農作物的生長環境情況。

3. 以物聯網App 控制為主的灌溉系統種植者可以根據反饋的數據信息，對濕度、溫度、營養等進行科學調控。

三、模型制作

設計完成后，我們開始設計結構圖，并開始選擇材料，主要包括土壤濕度傳感器、溫濕度傳感器、循環過濾水泵、木塊、木棍等。接著，我們就進行模型制作。

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 個裝營養液的瓶子。

2. 水肥系統

在3 個透明塑料瓶內分別裝入氮、磷、鉀營養液，并用鉆機在瓶底鉆孔，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液流量，用一個循環過濾水泵將營養液輸送給植物。

3. 電路連接

連接傳感器，為實現功能做好鋪墊。

4. 程序編寫

利用Arduino 和Blynk（物聯網App）編程實現對傳感器數據的接收和營養液的輸送控制。

四、演示過程

我們用手機微信小程序進行實時監控和操作，程序上會顯示土壤的濕度數據。當我們輸入“水”的功能，點擊發送，就可以遠程操控模型，電磁閥打開，水肥自動配制，然后輸送到土壤中。該系統實現了以下三大功能：

1. 土壤濕度和環境監測功能土壤濕度傳感器插入土中，能夠監測當前土壤濕度。溫濕度傳感器可對環境實施實時監測，并顯示在物聯網平臺上。

2. 物聯網數據接收和分析物聯網平臺接收傳感器監測到的數據，然后在物聯網平臺上顯示。

3. 物聯網平臺控制水肥灌溉在物聯網平臺上，通過按鈕、電磁閥，可控制氮、磷、鉀營養液及水量的輸送。

五、未來設想

我們的作品還不夠成熟，未來，我們可以在以下兩個方面進行思考和優化：

一是自然災害對農業的破壞性是非常大的，目前還沒有針對農業災害的預警機制。未來，我們可以增加災害預警，幫助減少因災害導致的農業損失。

二是增加土質的檢測，并同樣反饋到物聯網平臺上，能實時了解土質情況，及時調整水肥的配比，更好地保護土地。

如果我們的作品投入實踐，必將助力現代農業的精細化、高效化、綠色化發展。科學種植，讓糧食高產再高產;智慧種植，讓“禾下乘涼”不再是夢！初心不改，我們將會繼續為下一個百年目標助力！