用Arduino构建经营垂直农场资料下载

作者：Mike Parks 据联合国预测，到2050年，全球人口将从目前的75亿，增长至近100亿。这意味着，将需要更多的粮食来养活激增的人口。若您觉得这不足以构成挑战，那么，接下来看看耶鲁大学最近的一项研究预测：在人口数字打破100亿的同时，约有70%的人口生活在城市。鉴于2008年，城市居民数量刚刚超过非城市居民数量，这一预测结果着实令人难以置信。若考虑气候和生态变化对传统耕地造成的影响，即过度耕作或土地无法使用的情况，由此产生大规模的粮食短缺时，人类文明将陷入前所未有的人道主义危机中。换言之，我们需要开始以不同的方式思考农业经营。对于迫在眉睫的粮食危机，人类已高谈阔论数十年，但直至目前，我们才拟出实际的方案来解决这一问题。这个概念就是：垂直农场（图1）。 图1：垂直农场将农业从农村转移到城市（来源：维基百科） 垂直农场的概念直截了当：通过在摩天大楼里建造农场，使作物生产接近人口中心，以此取代传统的耕地。农场不再以英亩的面积进行测量，而是以楼层数进行衡量。这是一个有趣的概念，既具有优势，又富于挑战。在一个封闭的垂直农场里，全年都将适合作物的生长。但获得优势的同时，付出的代价是，放弃了作物生长所需的充足的阳光和雨露。相反，必须通过技术给予作物生长所需的最贴近自然的环境。智能、自动化的环境监测和控制是垂直农场的关键推动者。 即使具有工业规模的垂直”工厂农场”看似有点未来主义，但它并没有阻止人们采用一种DIY的态度去进行尝试。制造界正致力于将制造精神和电子产品应用到种植作物的艺术上。垂直农场，以及如雾培和水培这样的技术，都为当下热衷食物研究的技术爱好者带来了福音。从技术角度看，垂直农场就是控制环境条件。通过精确控制温度、水合作用和光照射，将生长周期缩短50%，这便是基于雾培的垂直农场。对于许多制造商以农场为中心的环境控制产品，Arduino则扮演着重要的角色。 FarmBot包含了Arduino和另一个电机控制器盾，可以提供类似机器人控制的3D打印，以此利用各种设备，包括测量土壤含水量的湿度传感器，以及种植种子、水作物，甚至去除杂草的机制。经证明，机器人控制在垂直农场中发挥着重要作用，因为鉴于垂直农场的垂直高度，人类的参与是十分低效且不安全的。对于这些复杂的农产品来说，Arduinos系列Arduino Mega这样的产品十分受欢迎，因为其增加了GPIO针脚的数量，从而得以控制大量的外部传感器和执行器(图2)。 图2：FarmBot使用了Arduino Mega和电机控制器盾（来源：维基百科） 当然，Arduino平台能准确地监控传感器，并与执行器或其他电子设备进行接口。垂直农场依赖这些传感器，需要单个传感器在生长周期中不断监测和照料作物。技术的发展可谓日新月异，物联网的出现使得这些资源和管理数据得到了更有效的利用。从传感器中收集的数据将被传送到收发器芯片中，如智能农场环境传感器中的Microchip ATA8520单片机SIGFOX™射频收发器，随后又将传送至无线媒介。这样，农场主就可以通过无线媒介，了解作物生长情况，并在必要时做出调整。 图3：Arduino MKR1000适合于许多物联网技术 一些技术友好的社区，如Modern Farmer和FarmHack，则对垂直农场提供了指导，即如何构建自身的电子硬件，并将其融入垂直农场中。其中，一项名为Fido的项目则取得了立竿见影的效果，该项目旨在协助那些寻找简单的基于SMS解决方案以远程监控温度条件的农场主。简单则意味着设计非常紧凑，这样，使用更小型的Arduino产品如Nano或MKR1000则非常合适。 最后，机器人城市农场系统(RUFS)明确了垂直农场和水培法的概念，这些概念可以适用于单个家庭或小型社区合作社(图4)。RUFS是一个相当大胆的尝试，但它为DIY垂直农场带来了巨大的优势。其开源计划承诺，将创建一个垂直的水培花园，涵括自动灌溉周期、作物养分输送、pH值监测和维护、温度监测和维护、空气循环控制，甚至是LED照明控制。实际上，RUFS由三个基于Arduino的子系统组成（可以称之为机器人），包括气候机器人、pH值机器人及水栖机器人。它们都将归于基于Linux的计算机上进行更复杂的数据分析，并为垂直农场主提供用户界面。 图4：机器人城市农场系统:RUFS 您是垂直农场主么？期待看看您的农场或花园！使用Arduinos经营垂直农场还有什么方法？您在构建垂直农场或花园时还有什么特色的观念？请在评论区留言。 原文链接： 发布文章均为独家原创文章，转载请注明来源。对于未经许可的复制和不符合要求的转载我们将保留依法追究法律责任的权利。 (mbbeetchina)