創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)培養(yǎng)下的農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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摘要：高校是培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才的重要基地，高等教育的主要任務(wù)是要培養(yǎng)既能適應(yīng)、又能引領(lǐng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的高素質(zhì)人才。該文以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，以農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)為示范，闡述創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教學(xué)環(huán)節(jié)的實(shí)施過程，為學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)；農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測；物聯(lián)網(wǎng)；云平臺

推行雙創(chuàng)教育是國家為適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要和建設(shè)創(chuàng)新型國家而提出的戰(zhàn)略舉措，為此，高校需要進(jìn)行教學(xué)理念及教學(xué)模式改革,培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識和能力[1]。同時，越來越多的高校畢業(yè)生順應(yīng)時展潮流，響應(yīng)國家“大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新”的號召，選擇自主創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)。該文以農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目為案例，闡述在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教學(xué)環(huán)節(jié)中的實(shí)施過程，并為其創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)發(fā)展提供參考和實(shí)踐機(jī)會。

1系統(tǒng)總體構(gòu)想設(shè)計(jì)

在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，首先是雙創(chuàng)項(xiàng)目的確定，學(xué)校的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育必須與經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展實(shí)際相結(jié)合，這就要求所選項(xiàng)目既要有一定的應(yīng)用價值和好的應(yīng)用前景，還要充分的發(fā)掘、利用新技術(shù)新方法?！懊褚允碁樘臁?，國家的可持續(xù)發(fā)展離不開農(nóng)業(yè)的支持，我國農(nóng)業(yè)條件參差不齊，以簡易設(shè)施為主，環(huán)境控制能力較差；在栽培管理上缺乏科學(xué)決策和量化管理指標(biāo)，往往靠大量使用化肥、農(nóng)藥，過量消耗水源來提高產(chǎn)量，造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)、生態(tài)環(huán)境惡化、農(nóng)藥化肥殘留，甚至影響食品安全。目前我國正面臨農(nóng)業(yè)發(fā)展新階段，農(nóng)業(yè)的信息化、數(shù)字化越來越被人們所關(guān)注，建立全方位的數(shù)字化信息平臺、增加生產(chǎn)過程的科學(xué)管理、轉(zhuǎn)變生產(chǎn)方式成為發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)的迫切需求[2-3]。近年來，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)嶄露頭角，它將傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和應(yīng)用開發(fā)技術(shù)等融合在一起，為農(nóng)業(yè)數(shù)字化發(fā)展提供了技術(shù)支撐。在上述背景下，開展基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)業(yè)數(shù)字化建設(shè)項(xiàng)目研究，建立一套農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，對大棚作物的環(huán)境溫度、濕度、土壤溫度、濕度、光照強(qiáng)度等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測。該雙創(chuàng)團(tuán)隊(duì)由3名學(xué)生組成，小組成員通過方案分析比較，確立了農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)框架，由感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層3部分組成，如圖1所示。感知層由傳感器、STM32單片機(jī)構(gòu)成；網(wǎng)絡(luò)層由Wifi模塊、GPRS模塊構(gòu)成；應(yīng)用層為云平臺數(shù)據(jù)監(jiān)測界面，選擇OneNET作為數(shù)據(jù)接收的服務(wù)器，各項(xiàng)數(shù)據(jù)可在PC端應(yīng)用和手機(jī)端APP進(jìn)行查看。該設(shè)計(jì)通過單片機(jī)接收來自傳感器采集到的環(huán)境參數(shù)，通過Wifi模塊（或GPRS模塊）發(fā)送給OneNET，在OneNET云平臺上接收數(shù)據(jù)點(diǎn)，管理設(shè)備，數(shù)據(jù)處理和儲存，最后將數(shù)據(jù)推送到監(jiān)測界面上，方便人們遠(yuǎn)程監(jiān)測。根據(jù)個體差異和興趣愛好小組成員對任務(wù)進(jìn)行了分工，分別負(fù)責(zé)3個層面的設(shè)計(jì)和調(diào)試。

2系統(tǒng)成本分析

以系統(tǒng)設(shè)計(jì)為題目的雙創(chuàng)項(xiàng)目，成本問題是必須考慮的因素。通過方案細(xì)化，確定了傳感器和單片機(jī)選型、無線網(wǎng)絡(luò)的搭建，系統(tǒng)成本核算如表1所示(每種器件數(shù)量為1)。由于只做了一個樣機(jī)，成本較高，批量生產(chǎn)成本會大大降低。

3系統(tǒng)測試

項(xiàng)目組成員通過大量的調(diào)研、探討和學(xué)習(xí)，克服各種技術(shù)難題，歷時5個月，完成了系統(tǒng)設(shè)計(jì)。一個穩(wěn)定的系統(tǒng)，需經(jīng)過無數(shù)次調(diào)試與修改，才能驗(yàn)證其有效性。以溫度測試為例，對不同溫度進(jìn)行了數(shù)據(jù)檢測，如表2所示，其中測量值為系統(tǒng)采集并傳輸后顯示的溫度值，實(shí)際值為家用數(shù)字式溫度計(jì)的顯示值。從表2可以看出測得的數(shù)據(jù)量與實(shí)際溫度差別不大，說明該系統(tǒng)是可靠的。在對系統(tǒng)的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對云平臺的PC端和移動端進(jìn)行測試，界面分別如圖2和圖3所示。由圖可見，PC端用戶通過用戶名和密碼登錄網(wǎng)頁，可以直觀地看到環(huán)境參數(shù)以及近段時間內(nèi)數(shù)據(jù)的變化趨勢。移動端APP用數(shù)字形式對參數(shù)進(jìn)行顯示。

4結(jié)語

論文以農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例，闡述了學(xué)生針對創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目的實(shí)踐過程并進(jìn)行了成果展示，在項(xiàng)目進(jìn)行過程中，申請實(shí)用新型專利一項(xiàng)。在項(xiàng)目驅(qū)動下，學(xué)生由理論學(xué)習(xí)向工程實(shí)踐邁出了重要一步，創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力、科學(xué)思維能力、團(tuán)隊(duì)合作能力得到了全方位鍛煉，為其職業(yè)能力的形成及可持續(xù)提升奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]邱天，張麗輝.創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的改革路徑研究[J].長春師范大學(xué)學(xué)報(bào),2019,38(12):126-128.

[2]譚杰,張富春,張水利.基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的大棚智能農(nóng)業(yè)監(jiān)測控制系統(tǒng)研究[J].電子設(shè)計(jì)工程,2018,26(4):38-42.

[3]王衛(wèi)紅,程國興.基于云服務(wù)技術(shù)的智能農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測與控制系統(tǒng)[J].浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2018,46(3):300-304.

作者：王娜 劉永紅 楊明明 于嫄婷 李悅 單位：測試計(jì)量技術(shù)及儀器河北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室