休閑農(nóng)園體驗交流系統(tǒng)設計

施艷容，侯 濤

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

隨著經(jīng)濟的快速發(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能夠去體驗農(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)展提供了強大的動力。

休閑農(nóng)業(yè)是以充分開發(fā)具有觀光、旅游價值的農(nóng)業(yè)資源和農(nóng)業(yè)產(chǎn)品為前提，把農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科技應用、藝術(shù)加工和游客參加農(nóng)事活動等融為一體，促進農(nóng)村發(fā)展的一種新型農(nóng)業(yè)[1]。當前，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、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、促進我國休閑農(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，主要包括政府主導集中開發(fā)模式、農(nóng)戶單獨經(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、自由種植新鮮有機蔬果的土地。農(nóng)園主在擁有一份土地后，可以全程親自進行蔬果栽種培育等活動，也可以委托農(nóng)園進行全程有機栽培，農(nóng)園主只需根據(jù)自己的空閑時間進行部分參與體驗。

由于休閑農(nóng)園一般建設在城市郊區(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，因此有必要建設一個休閑農(nóng)園體驗交流系統(tǒng)，一方面讓農(nóng)園主通過網(wǎng)絡來近實時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)園主提供一個經(jīng)驗交流、喜悅共享的平臺。

2 休閑農(nóng)園體驗交流系統(tǒng)設計

2.1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

休閑農(nóng)園體驗交流系統(tǒng)主要由兩大網(wǎng)絡組成，一是認領(lǐng)土地的監(jiān)控數(shù)據(jù)收集網(wǎng)絡，另一個是農(nóng)園主服務獲取網(wǎng)絡。如圖1所示。

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

一些學者在農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測自動化監(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，認領(lǐng)土地的監(jiān)控數(shù)據(jù)收集網(wǎng)絡采用基于IEEE802.15.4標準的低功耗局域網(wǎng)協(xié)議，搭建一個最多可包含6.5萬個無線模塊的低成本、低復雜度、低功耗的近距離無線局域網(wǎng)ZigBee網(wǎng)，有很多學者對ZigBee網(wǎng)的搭建與應用提出了自己的見解[4-5]。本系統(tǒng)的ZigBee網(wǎng)絡傳感器除直接進行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控外，還具有自組織、自愈能力，當增加、刪除、移動節(jié)點以及節(jié)點發(fā)生故障時，網(wǎng)絡能夠感知變化并自動調(diào)整網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)，確保系統(tǒng)正常運行，整個過程無需人工干預。ZigBee網(wǎng)完全能夠滿足休閑農(nóng)園對所有認領(lǐng)土地的多參數(shù)智能監(jiān)控需求，達到全面積覆蓋。

農(nóng)園主服務獲取網(wǎng)絡采用B/S模式，進行服務器端軟件開發(fā)，讓農(nóng)園主僅僅通過網(wǎng)絡瀏覽器就可以登錄到網(wǎng)絡服務器上獲取相關(guān)服務。從用戶角度看，是一個具有較高友好度、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、功能和目標。

2.2 認領(lǐng)土地的監(jiān)控數(shù)據(jù)收集網(wǎng)絡設計

該網(wǎng)絡主要負責通過多種傳感器，將農(nóng)園主認領(lǐng)土地上的相關(guān)環(huán)境數(shù)據(jù)進行收集、傳輸、存儲、統(tǒng)計等，農(nóng)園主可以隨時通過網(wǎng)絡查看自己認領(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，而不是為了進行真正意義上的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，所以對這些監(jiān)控數(shù)據(jù)信息的采集頻率要求比較低，可以以小時為單位進行。

ZigBee網(wǎng)絡物理上由眾多終端設備、多個路由器、一個協(xié)調(diào)器、和若干報警器組成。

1）終端設備：負責具體數(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)通過路由器自動進行組網(wǎng)，允許其他設備加入網(wǎng)絡，并且具有損壞自動修復能力，能夠自動進行路由計算與更新。路由器將終端設備上傳的信息整合、處理后發(fā)送給網(wǎng)絡中協(xié)調(diào)器。路由器可以由電池供電，并按照設定的時間周期間斷運行。

3）協(xié)調(diào)器：包含所有的網(wǎng)絡信息，相對其他物理設備來說是最復雜的設備，具備存儲容量大、計算能力強的特點。它主要負責整個網(wǎng)絡的自動建立，在網(wǎng)絡間發(fā)送網(wǎng)絡信標、管理和存儲節(jié)點信息、進行路由判定并接收信息。一旦網(wǎng)絡建立完成，這個協(xié)調(diào)器的作用就像路由器節(jié)點。協(xié)調(diào)器將采集的數(shù)據(jù)通過RS232串口傳輸?shù)接嬎銠C后進行存儲與處理。

4）報警器：當數(shù)據(jù)值超出預先設定的范圍時，產(chǎn)生聲、光、電等信號，以引起相關(guān)人員的注意。

2.3 農(nóng)園主服務獲取網(wǎng)絡設計

該網(wǎng)絡主要負責與農(nóng)園主進行交互，提供農(nóng)園主認領(lǐng)地塊的近實時監(jiān)控數(shù)據(jù)記錄查詢功能，讓農(nóng)園主可以隨時隨地通過互聯(lián)網(wǎng)來查看自己認領(lǐng)地塊的實際情況。另外，還設有農(nóng)園主經(jīng)驗交流論壇，為眾多的農(nóng)園主提供一個友好、便捷的經(jīng)驗交流平臺。

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)務邏輯，適應變化的需求，可以使得軟件結(jié)構(gòu)靈活、重用性好、擴展性佳，符合軟件開發(fā)的“高內(nèi)聚、低耦合”的原則[6-7]。

MVC模式將整個業(yè)務應用劃分為：表現(xiàn)層（UI）、業(yè)務邏輯層（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密信息。

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

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

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

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

本層使用C#語言在SQL SERVER 2008數(shù)據(jù)庫上進行代碼編寫，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行封裝，并為業(yè)務邏輯層提供相應接口，以達到數(shù)據(jù)支持的目的。當系統(tǒng)日后需要更換數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的時候，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)的其他部分進行任何改動。

3 結(jié) 論

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

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