方案概述

現今，以互聯網為代表的計算機網絡技術給世界帶來了深刻變化。然而，網絡功能強大、豐富，終究是虛擬的，為了擴展互聯網的用戶端，“物聯網”應運而生。它是一種全新的信息獲取和處理技術，集成了傳感器、微機電系統和網絡三大技術，目的是讓物品與網絡連接，能夠感知、方便識別和管理。相應的，教學模式也在隨著“物聯網”的產生發生改變，新課程標準下的科學教學，需要構建數字化的中小學科學探究新模式。

目前，數字化理化生實驗設備，也僅僅是圍繞學科教學內容在中小學教學領域開展。然而，校園數字農植園通過傳感系統，構建數字化種養殖環境，創造更加良好的探究和體驗環境，使小動物飼養、植物種植，成為學生樂于參與的社會活動，與數字化結合充分發揮學生的動手能力，開辟了實驗教學新模式。

學校通過建立一個微型校園數字化農植園系統，通過種植、觀測某種植物、動物的生長情況，利用計算機及網絡，對動植物生長的狀態以及動植物所處環境狀態進行實時監控并記錄歷史數據，數據被采集傳輸到計算機上進行數據存儲與分析，輸出實時數據。通過平臺，與廣大用戶共同交流種植經驗，展示研究成果。通過遍布各地的微型校園數字化農植園系統，同時開展各種主題型、差異性、比對型等科學小實驗，使合作性探究變為現實。

數字農植園為學生提供在玩中做探究的情境，提高學生對科學探究的興趣，讓學生樂于探究，熱愛科學，從而培養學生的科學素養。集長時間持續實驗、戶外實驗、跨時間與跨地域的合作實驗于一體的數字農植園不僅能提供比手工采集高得多的精確數據，而且大大節省傳統實驗數據的記錄、計算、分析的時間，使科學探究的重心落在假設級探究活動上，并保證探究的成功。與此同時，數字農植園中個人的實驗結論可以提供給他人應用，教師可以在線評價學生的實驗報告，學?？山⑿１镜膶W生實驗報告資源庫，這對學校校本探究課程的建設，教師個性化實驗設計都提供了保障。數字農植園建設也為學?！疤厣睂嶒灲虒W提供了新方向。

需求分析

(一)數據采集

通過各個類型的傳感器監測陽光房內的土壤水分、土壤溫度、空氣溫濕度、光照強度、二氧化碳濃度等參數。

(二)設備控制

根據前端各類傳感器采集的信息反饋，系統對農業園區設備進行自動控制，可實現自動/手動灌溉或滴灌、自動/手動通風、自動/手動卷模、自動/手動增氧以及攝像機巡邏等控制。

(三)視頻監控

視頻監控，直觀地反映了農作物生產的實時狀態，引入視頻圖像與圖像處理，既可直觀反映一些作物的生長長勢，也可以側面反映出作物生長的整體狀態及營養水平?？梢詮恼w上給農戶提供更加科學的種植決策理論依據。監控溫室的進出口以及溫室內的植物生長狀況。

(四) 系統整體功能

1、顯示大屏聯動溫室內各項數據，并實時在控制室電腦顯示、分析；

2、監控圖像、數據分析等圖像可同時在多臺液晶屏上顯示；

3、數據及監控圖像傳到互聯網，用戶可在任何有網絡的地方查看，并可根據其用戶權限進行相應的操作；

4、可通過電腦、PAD等遠程控制溫室內電磁閥以便遠程灌溉/滴灌、卷模、增氧、通風；同時可遠程控制監控攝像頭了解溫室內植物作物生長狀態和周邊環境；

5、收集的數據能設定警戒值，如果超出警戒值可發送警報到控制室或者手機上，以免發生意外情況；

6、能提供充足的升級空間，可滿足后續創新園建設中的監控、數據收集、田間灌溉的提升需求并預留接口，可對現有系統進行大規模的升級。