休閑農園體驗交流系統設計

施艷容，侯 濤

（1.西安鐵路職業技術學院 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）

隨著經濟的快速發展，城市工作節奏不斷加快、壓力不斷增大，越來越多的人希望休閑時能夠去體驗農業及農村生活，親自參與種植蔬菜、花草等農業作物，享受收獲的喜悅。這些城里人的休閑需求，為我國休閑農業的發展提供了強大的動力。

休閑農業是以充分開發具有觀光、旅游價值的農業資源和農業產品為前提，把農業生產、科技應用、藝術加工和游客參加農事活動等融為一體，促進農村發展的一種新型農業[1]。當前，休閑農業對調整農村產業結構、發展農村經濟、改善農民生活、增加農民收入等方面發揮了至關重要的作用。為了引導、促進我國休閑農業的健康發展，農業部特地組織編制了《全國休閑農業發展“十二五”規劃》，為農村休閑農業的發展帶來了新的歷史機遇。

1 中國休閑農業發展現狀

中國目前休閑農業發展的模式多種多樣，主要包括政府主導集中開發模式、農戶單獨經營的“農家樂”模式、農戶與城市居民以土地為介質的合作種植模式等。休閑農園是休閑農業的高級形態，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村發展最為快速。它是在農戶承包的土地上為城市居民提供的以農業種植為主題的休閑、娛樂農園，使城市居民能夠在交通便利的郊區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，也可以委托農園進行全程有機栽培，農園主只需根據自己的空閑時間進行部分參與體驗。

由于休閑農園一般建設在城市郊區，所以大多數農園主通常只有周末和節假日才能夠實際親臨查看自己的作物，因此有必要建設一個休閑農園體驗交流系統，一方面讓農園主通過網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園主提供一個經驗交流、喜悅共享的平臺。

2 休閑農園體驗交流系統設計

2.1 系統體系結構

休閑農園體驗交流系統主要由兩大網絡組成，一是認領土地的監控數據收集網絡，另一個是農園主服務獲取網絡。如圖1所示。

圖1 系統體系結構Fig.1 System structure

一些學者在農業環境監測自動化監測方面提出了成熟的方案[2-3]，但從成本及技術方面考慮，認領土地的監控數據收集網絡采用基于IEEE802.15.4標準的低功耗局域網協議，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ZigBee網，有很多學者對ZigBee網的搭建與應用提出了自己的見解[4-5]。本系統的ZigBee網絡傳感器除直接進行數據采集和監控外，還具有自組織、自愈能力，當增加、刪除、移動節點以及節點發生故障時，網絡能夠感知變化并自動調整網絡拓撲結構，確保系統正常運行，整個過程無需人工干預。ZigBee網完全能夠滿足休閑農園對所有認領土地的多參數智能監控需求，達到全面積覆蓋。

農園主服務獲取網絡采用B/S模式，進行服務器端軟件開發，讓農園主僅僅通過網絡瀏覽器就可以登錄到網絡服務器上獲取相關服務。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站，能夠使用戶簡單、快速和有效的完成網站賦予或用戶自身所需的服務、功能和目標。

2.2 認領土地的監控數據收集網絡設計

該網絡主要負責通過多種傳感器，將農園主認領土地上的相關環境數據進行收集、傳輸、存儲、統計等，農園主可以隨時通過網絡查看自己認領地塊的這些數據。涉及的數據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、作物長勢圖像等數據。由于休閑農園重在為農園主提供一種休閑方式，而不是為了進行真正意義上的農業生產，所以對這些監控數據信息的采集頻率要求比較低，可以以小時為單位進行。

ZigBee網絡物理上由眾多終端設備、多個路由器、一個協調器、和若干報警器組成。

1）終端設備：負責具體數據的采集并將數據上傳給路由器。由于不同類型數據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據的類型、重要性及周期相匹配。

2）路由器：系統通過路由器自動進行組網，允許其他設備加入網絡，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、處理后發送給網絡中協調器。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）協調器：包含所有的網絡信息，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。它主要負責整個網絡的自動建立，在網絡間發送網絡信標、管理和存儲節點信息、進行路由判定并接收信息。一旦網絡建立完成，這個協調器的作用就像路由器節點。協調器將采集的數據通過RS232串口傳輸到計算機后進行存儲與處理。

4）報警器：當數據值超出預先設定的范圍時，產生聲、光、電等信號，以引起相關人員的注意。

2.3 農園主服務獲取網絡設計

該網絡主要負責與農園主進行交互，提供農園主認領地塊的近實時監控數據記錄查詢功能，讓農園主可以隨時隨地通過互聯網來查看自己認領地塊的實際情況。另外，還設有農園主經驗交流論壇，為眾多的農園主提供一個友好、便捷的經驗交流平臺。

考慮到系統面對用戶的類型不盡相同，且網站用戶界面的需求很容易發生變化，所以采用MVC模式和AJAX技術來構造軟件，這種模式可以很好地分離用戶界面和業務邏輯，適應變化的需求，可以使得軟件結構靈活、重用性好、擴展性佳，符合軟件開發的“高內聚、低耦合”的原則[6-7]。

MVC模式將整個業務應用劃分為：表現層（UI）、業務邏輯層（BLL）、數據訪問層（DAL）。

1）表現層（UI）：表現層提供用戶與系統交互的界面，通過界面層，用戶能夠輸入數據、獲取數據。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，為了使用戶能夠及時查看到不斷更新的監控數據，在頁面動態顯示部分使用AJAX技術，使瀏覽器與WEB服務器之間可以進行迅捷的異步數據傳輸，從而取得較高的網頁響應速度。

2）業務邏輯層（BLL）：邏輯層是界面層和數據層的中介，它響應界面層的用戶請求，從數據層獲取相關數據，進行業務邏輯的實際處理，最后將必要的數據傳送給界面層。

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務邏輯對數據進行加工處理，而不牽涉數據庫的具體操作，對外僅提供標準接口進行調用。

3）數據訪問層（DAL）：數據訪問層負責直接操作數據庫，針對數據的增添、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數據庫上進行代碼編寫，物理數據庫的所有數據表、記錄、數據的物理操作按照所在位置進行封裝，并為業務邏輯層提供相應接口，以達到數據支持的目的。當系統日后需要更換數據庫系統的時候，僅僅只需要修改本層的數據庫連接配置文件即可，而不需要對系統的其他部分進行任何改動。

3 結 論

休閑農園體驗交流系統將傳統的交互網站與農業無線監控網絡進行了有機的結合，對休閑農園這種休閑方式進行了延伸，提升了用戶對農業生產的體驗。該系統的實施將有利充分開發利用農村旅游資源、拓寬農業功能、滿足城鄉居民休閑消費需求。

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[4]梁萬用.基于ZigBee的蔬菜大棚監控系統設計[J].安徽農業科學，2009，37（25）：12187－12190.LIANG Wan-yong.Design of monitoring system for vegetable greenhouse based on ZigBee[J].Journal of Anhui Agricultural Sciences，2009，37（25）：12187－12190.

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[7]任艷斐.MVC設計模式在基于ASP.NET系統開發中的應用[J].科技廣場，2008（5）：159－160.REN Yan-fei.Application of MVC design model in system devolopment based on ASP.NET[J].Science Mosaic，2008（5）：159－160.