休闲农园体验交流系统设计

施艳容，侯 涛

（1.西安铁路职业技术学院 陕西 西安 710014；2.陕西科技大学 电气与信息工程学院，陕西 西安 710021）

随着经济的快速发展，城市工作节奏不断加快、压力不断增大，越来越多的人希望休闲时能够去体验农业及农村生活，亲自参与种植蔬菜、花草等农业作物，享受收获的喜悦。这些城里人的休闲需求，为我国休闲农业的发展提供了强大的动力。

休闲农业是以充分开发具有观光、旅游价值的农业资源和农业产品为前提，把农业生产、科技应用、艺术加工和游客参加农事活动等融为一体，促进农村发展的一种新型农业[1]。当前，休闲农业对调整农村产业结构、发展农村经济、改善农民生活、增加农民收入等方面发挥了至关重要的作用。为了引导、促进我国休闲农业的健康发展，农业部特地组织编制了《全国休闲农业发展“十二五”规划》，为农村休闲农业的发展带来了新的历史机遇。

1 中国休闲农业发展现状

中国目前休闲农业发展的模式多种多样，主要包括政府主导集中开发模式、农户单独经营的“农家乐”模式、农户与城市居民以土地为介质的合作种植模式等。休闲农园是休闲农业的高级形态，是一种民众参与最为便利、简洁的方式之一，特别是在大中城市周边的农村发展最为快速。它是在农户承包的土地上为城市居民提供的以农业种植为主题的休闲、娱乐农园，使城市居民能够在交通便利的郊区获得一块能够依照自身意愿、自由种植新鲜有机蔬果的土地。农园主在拥有一份土地后，可以全程亲自进行蔬果栽种培育等活动，也可以委托农园进行全程有机栽培，农园主只需根据自己的空闲时间进行部分参与体验。

由于休闲农园一般建设在城市郊区，所以大多数农园主通常只有周末和节假日才能够实际亲临查看自己的作物，因此有必要建设一个休闲农园体验交流系统，一方面让农园主通过网络来近实时了解自己土地上种植物的生长情况，另一方面也为众多的农园主提供一个经验交流、喜悦共享的平台。

2 休闲农园体验交流系统设计

2.1 系统体系结构

休闲农园体验交流系统主要由两大网络组成，一是认领土地的监控数据收集网络，另一个是农园主服务获取网络。如图1所示。

图1 系统体系结构Fig.1 System structure

一些学者在农业环境监测自动化监测方面提出了成熟的方案[2-3]，但从成本及技术方面考虑，认领土地的监控数据收集网络采用基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议，搭建一个最多可包含6.5万个无线模块的低成本、低复杂度、低功耗的近距离无线局域网ZigBee网，有很多学者对ZigBee网的搭建与应用提出了自己的见解[4-5]。本系统的ZigBee网络传感器除直接进行数据采集和监控外，还具有自组织、自愈能力，当增加、删除、移动节点以及节点发生故障时，网络能够感知变化并自动调整网络拓扑结构，确保系统正常运行，整个过程无需人工干预。ZigBee网完全能够满足休闲农园对所有认领土地的多参数智能监控需求，达到全面积覆盖。

农园主服务获取网络采用B/S模式，进行服务器端软件开发，让农园主仅仅通过网络浏览器就可以登录到网络服务器上获取相关服务。从用户角度看，是一个具有较高友好度、可用性和易用性的交互与交流网站，能够使用户简单、快速和有效的完成网站赋予或用户自身所需的服务、功能和目标。

2.2 认领土地的监控数据收集网络设计

该网络主要负责通过多种传感器，将农园主认领土地上的相关环境数据进行收集、传输、存储、统计等，农园主可以随时通过网络查看自己认领地块的这些数据。涉及的数据主要包括地块的空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤水分、日照时数、作物长势图像等数据。由于休闲农园重在为农园主提供一种休闲方式，而不是为了进行真正意义上的农业生产，所以对这些监控数据信息的采集频率要求比较低，可以以小时为单位进行。

ZigBee网络物理上由众多终端设备、多个路由器、一个协调器、和若干报警器组成。

1）终端设备：负责具体数据的采集并将数据上传给路由器。由于不同类型数据的采集周期不尽相同，所以不同的终端设备要与其所采集数据的类型、重要性及周期相匹配。

2）路由器：系统通过路由器自动进行组网，允许其他设备加入网络，并且具有损坏自动修复能力，能够自动进行路由计算与更新。路由器将终端设备上传的信息整合、处理后发送给网络中协调器。路由器可以由电池供电，并按照设定的时间周期间断运行。

3）协调器：包含所有的网络信息，相对其他物理设备来说是最复杂的设备，具备存储容量大、计算能力强的特点。它主要负责整个网络的自动建立，在网络间发送网络信标、管理和存储节点信息、进行路由判定并接收信息。一旦网络建立完成，这个协调器的作用就像路由器节点。协调器将采集的数据通过RS232串口传输到计算机后进行存储与处理。

4）报警器：当数据值超出预先设定的范围时，产生声、光、电等信号，以引起相关人员的注意。

2.3 农园主服务获取网络设计

该网络主要负责与农园主进行交互，提供农园主认领地块的近实时监控数据记录查询功能，让农园主可以随时随地通过互联网来查看自己认领地块的实际情况。另外，还设有农园主经验交流论坛，为众多的农园主提供一个友好、便捷的经验交流平台。

考虑到系统面对用户的类型不尽相同，且网站用户界面的需求很容易发生变化，所以采用MVC模式和AJAX技术来构造软件，这种模式可以很好地分离用户界面和业务逻辑，适应变化的需求，可以使得软件结构灵活、重用性好、扩展性佳，符合软件开发的“高内聚、低耦合”的原则[6-7]。

MVC模式将整个业务应用划分为：表现层（UI）、业务逻辑层（BLL）、数据访问层（DAL）。

1）表现层（UI）：表现层提供用户与系统交互的界面，通过界面层，用户能够输入数据、获取数据。界面层同时也提供初步的安全性检测，防止有害信息的侵入，并确保用户不用看到不必要的机密信息。

本层选用ASP.NET进行主体开发，为了使用户能够及时查看到不断更新的监控数据，在页面动态显示部分使用AJAX技术，使浏览器与WEB服务器之间可以进行迅捷的异步数据传输，从而取得较高的网页响应速度。

2）业务逻辑层（BLL）：逻辑层是界面层和数据层的中介，它响应界面层的用户请求，从数据层获取相关数据，进行业务逻辑的实际处理，最后将必要的数据传送给界面层。

本层使用C#语言，按照实际需求进行代码的编写，所有逻辑处理过程都以类的形式进行封装，处理过程按照预定的业务逻辑对数据进行加工处理，而不牵涉数据库的具体操作，对外仅提供标准接口进行调用。

3）数据访问层（DAL）：数据访问层负责直接操作数据库，针对数据的增添、删除、修改、更新、查找等都在此层进行。

本层使用C#语言在SQL SERVER 2008数据库上进行代码编写，物理数据库的所有数据表、记录、数据的物理操作按照所在位置进行封装，并为业务逻辑层提供相应接口，以达到数据支持的目的。当系统日后需要更换数据库系统的时候，仅仅只需要修改本层的数据库连接配置文件即可，而不需要对系统的其他部分进行任何改动。

3 结 论

休闲农园体验交流系统将传统的交互网站与农业无线监控网络进行了有机的结合，对休闲农园这种休闲方式进行了延伸，提升了用户对农业生产的体验。该系统的实施将有利充分开发利用农村旅游资源、拓宽农业功能、满足城乡居民休闲消费需求。

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[2]白泽生，刘竹琴.设施农业环境自动化检测方案的设计[J].电子设计工程，2011（11）：41－43.BAI Ze-sheng，LIU Zhu-qin.Design of automated inspection scheme of facility agricultural environment[J].Electronic Design Engineering，2011（11）：41－43.

[3]刘竹琴，白泽生.设施农业中温度动态测控系统的设计[J].电子设计工程，2011（8）：63－65.LIU Zhu-qin，BAI Ze-sheng.Design of temperature dynamic control system in facility agriculture[J].Electronic Design Engineering，2011（8）：63－65.

[4]梁万用.基于ZigBee的蔬菜大棚监控系统设计[J].安徽农业科学，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.

[5]仇乐乐，胡艳军，许耀华，等.无线多节点图像采集系统实现及应用[J].计算机科学，2011，38（10A）：451－453.QIU Le-le，HU Yan-jun，XU Yao-hua.Wireless multiple-node image acquisition system implementation and application[J].Computer Science，2011，38（10A）：451－453.

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[7]任艳斐.MVC设计模式在基于ASP.NET系统开发中的应用[J].科技广场，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.