创新创业培养下的农业环境监测系统设计

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摘要：高校是培养创新创业人才的重要基地，高等教育的主要任务是要培养既能适应、又能引领经济社会发展的高素质人才。该文以创新创业能力培养为导向，以农业环境监测系统设计为示范，阐述创新创业教学环节的实施过程，为学生创新创业发展提供参考。

关键词：创新创业；农业环境监测；物联网；云平台

推行双创教育是国家为适应经济社会发展需要和建设创新型国家而提出的战略举措，为此，高校需要进行教学理念及教学模式改革,培养大学生的创新创业意识和能力[1]。同时，越来越多的高校毕业生顺应时展潮流，响应国家“大众创业，万众创新”的号召，选择自主创新创业。该文以农业环境监测系统设计项目为案例，阐述在创新创业教学环节中的实施过程，并为其创新创业发展提供参考和实践机会。

1系统总体构想设计

在创新创业实践教学环节中，首先是双创项目的确定，学校的创新创业教育必须与经济和社会发展实际相结合，这就要求所选项目既要有一定的应用价值和好的应用前景，还要充分的发掘、利用新技术新方法。“民以食为天”，国家的可持续发展离不开农业的支持，我国农业条件参差不齐，以简易设施为主，环境控制能力较差；在栽培管理上缺乏科学决策和量化管理指标，往往靠大量使用化肥、农药，过量消耗水源来提高产量，造成严重的资源浪费、生态环境恶化、农药化肥残留，甚至影响食品安全。目前我国正面临农业发展新阶段，农业的信息化、数字化越来越被人们所关注，建立全方位的数字化信息平台、增加生产过程的科学管理、转变生产方式成为发展设施农业的迫切需求[2-3]。近年来，农业物联网建设崭露头角，它将传感技术、网络技术、数据库技术和应用开发技术等融合在一起，为农业数字化发展提供了技术支撑。在上述背景下，开展基于物联网的农业数字化建设项目研究，建立一套农业环境监测系统，对大棚作物的环境温度、湿度、土壤温度、湿度、光照强度等参数进行监测。该双创团队由3名学生组成，小组成员通过方案分析比较，确立了农业环境监测系统框架，由感知层、网络层和应用层3部分组成，如图1所示。感知层由传感器、STM32单片机构成；网络层由Wifi模块、GPRS模块构成；应用层为云平台数据监测界面，选择OneNET作为数据接收的服务器，各项数据可在PC端应用和手机端APP进行查看。该设计通过单片机接收来自传感器采集到的环境参数，通过Wifi模块（或GPRS模块）发送给OneNET，在OneNET云平台上接收数据点，管理设备，数据处理和储存，最后将数据推送到监测界面上，方便人们远程监测。根据个体差异和兴趣爱好小组成员对任务进行了分工，分别负责3个层面的设计和调试。

2系统成本分析

以系统设计为题目的双创项目，成本问题是必须考虑的因素。通过方案细化，确定了传感器和单片机选型、无线网络的搭建，系统成本核算如表1所示(每种器件数量为1)。由于只做了一个样机，成本较高，批量生产成本会大大降低。

3系统测试

项目组成员通过大量的调研、探讨和学习，克服各种技术难题，历时5个月，完成了系统设计。一个稳定的系统，需经过无数次调试与修改，才能验证其有效性。以温度测试为例，对不同温度进行了数据检测，如表2所示，其中测量值为系统采集并传输后显示的温度值，实际值为家用数字式温度计的显示值。从表2可以看出测得的数据量与实际温度差别不大，说明该系统是可靠的。在对系统的有效性进行了验证的基础上，进一步对云平台的PC端和移动端进行测试，界面分别如图2和图3所示。由图可见，PC端用户通过用户名和密码登录网页，可以直观地看到环境参数以及近段时间内数据的变化趋势。移动端APP用数字形式对参数进行显示。

4结语

论文以农业环境监测系统设计为例，阐述了学生针对创新创业项目的实践过程并进行了成果展示，在项目进行过程中，申请实用新型专利一项。在项目驱动下，学生由理论学习向工程实践迈出了重要一步，创新能力、实践能力、科学思维能力、团队合作能力得到了全方位锻炼，为其职业能力的形成及可持续提升奠定基础。

参考文献

[1]邱天，张丽辉.创新创业教育的改革路径研究[J].长春师范大学学报,2019,38(12):126-128.

[2]谭杰,张富春,张水利.基于互联网技术的大棚智能农业监测控制系统研究[J].电子设计工程,2018,26(4):38-42.

[3]王卫红,程国兴.基于云服务技术的智能农业环境监测与控制系统[J].浙江工业大学学报,2018,46(3):300-304.

作者：王娜 刘永红 杨明明 于嫄婷 李悦 单位：测试计量技术及仪器河北省重点实验室