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农场垂直发展解决粮食危机,打造智慧城市

电子设计 2018-09-27 08:46 次阅读

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)。

农场垂直发展解决粮食危机,打造智慧城市

图1:垂直农场将农业从农村转移到城市

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)。

农场垂直发展解决粮食危机,打造智慧城市

图2:FarmBot使用了Arduino Mega和电机控制器盾

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。

农场垂直发展解决粮食危机,打造智慧城市

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。

农场垂直发展解决粮食危机,打造智慧城市

图4:机器人城市农场系统:RUFS

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TMS320F280045 TMS320F28004x Piccolo™微控制器

TMS320F280041C TMS320F28004x Piccolo™微控制器

信息描述The Piccolo™ TMS320F28004x (F28004x) is a powerful32-bit floating-point microcontroller unit (MCU) that lets designers incorporate crucial controlperipherals, differentiated analog, and nonvolatile memory on a single device.The real-time control subsystem is based on TI’s 32-bit C28x CPU, which provides100 MHz of signal processing performance. The C28x CPU is further boosted by the newTMU extended instruction set, which enables fast execution of algorithms with trigonometricoperations commonly found in transforms and torque loop calculations; and the VCU-I extendedinstruction set, which reduces the latency for complex math operations commonly found in encodedapplications. The CLA allows significant offloading of common tasks from the main C28x CPU. The CLAis an independent 32-bit floating-point math accelerator that executes in parallel with the CPU.Additionally, the CLA has its own dedicated memory resources and it can d...
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TMS320F280041C TMS320F28004x Piccolo™微控制器

TMS320F280041 TMS320F28004x Piccolo™微控制器

信息描述The Piccolo™ TMS320F28004x (F28004x) is a powerful32-bit floating-point microcontroller unit (MCU) that lets designers incorporate crucial controlperipherals, differentiated analog, and nonvolatile memory on a single device.The real-time control subsystem is based on TI’s 32-bit C28x CPU, which provides100 MHz of signal processing performance. The C28x CPU is further boosted by the newTMU extended instruction set, which enables fast execution of algorithms with trigonometricoperations commonly found in transforms and torque loop calculations; and the VCU-I extendedinstruction set, which reduces the latency for complex math operations commonly found in encodedapplications. The CLA allows significant offloading of common tasks from the main C28x CPU. The CLAis an independent 32-bit floating-point math accelerator that executes in parallel with the CPU.Additionally, the CLA has its own dedicated memory resources and it can d...
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TMS320F280041 TMS320F28004x Piccolo™微控制器

BQ500511 无线电源发送器控制器

信息描述 bq500511 是一款无线电源发送器控制器。在与 bq50002 模拟前端器件搭配使用时,该器件集成了创建符合 Qi 标准或 5V 专用发送器所需的全部功能。 bq500511 和 bq50002 共同构成一款紧凑型无线充电器解决方案。 bq500511 对周围环境执行 ping 操作来寻找需要供电的接收器器件,之后会与 Rx 器件安全接合、接收充电器件传输的通信数据包以及根据 WPC v1.2 规范管理功率传输。bq500511 特有的 Dynamic Power Limiting™ (DPL) 功能可最大限度地提升无线电源控制应用的灵活性。 对于功率受限的输入电源,DPL 对其可用功率进行无缝优化来改善用户体验。通过持续监测已建立电源传输的效率,该系统支持外来物体检测 (FOD),以防因在无线电源传输场中错误放置金属物体而产生功率损耗。 如果在电源传输过程中出现任何异常情况,bq500511 将对其进行处理并提供指示输出。 综合状态和故障监视特性可实现一款经 Qi 认证的低成本且稳健耐用的无线电源系统设计方案。bq500511 采用 6mm x 6mm 耐热增强型 40 引脚超薄四方扁平无引线 (VQFN) 封装。特性 符合无线充电联盟 v1.2 A11 规范的数字控制器 专为与 bq50002 模拟前端搭配使用而设计 适用于无线充电...
发表于 04-18 19:10 18次 阅读
BQ500511 无线电源发送器控制器

TCC-303 PTIC控制器,三输出

信息 TCC-303是一款三输出高压数模转换控制IC,专门用于控制和偏置安森美半导体的无源可调谐集成电路(PTIC)。这些PTIC控制器适用于移动电话和专用RF调谐应用。安森美半导体在移动电话中的可调谐电路的实施可以显着改善天线辐射性能。 PTIC控制器通过1 V至24 V的偏置电压进行控制.TCC-303高压PTIC控制器具有专为满足这一需求而设计,提供三个独立的高压输出,可并行控制多达三个不同的可调谐PTIC。该设备通过MIPI RFFE数字接口完全控制。 控制安森美半导体的PTIC可调谐电容器 符合蜂窝和其他无线系统要求的时间要求 28具有三个24 V可编程DAC输出的V集成升压转换器 低功耗 MIPI RFFE接口(1.8 V) 可用于WLCSP(RDL球阵列) 符合MIPI 26 MHz回读 电路图、引脚图和封装图...
发表于 04-18 19:07 18次 阅读
TCC-303 PTIC控制器,三输出

TCC-226 PTIC控制器,六输出

信息 TCC-226是一款六输出高压数模转换控制IC,专门用于控制和偏置安森美半导体的PassiveTunable集成电路(PTIC)。 这些PTIC控制器适用于移动电话和专用RF调谐应用。安森美半导体在移动电话中可调谐电路的实现可以显着改善天线辐射性能。 PTIC控制器通过1 V至24 V的偏置电压进行控制.TCC-226高压PTIC控制器专为满足这一需求而设计,提供六个独立的高压输出,可控制多达六个不同的可调PTIC平行。该器件通过多协议数字接口完全控制。 控制安森美半导体的PTIC可调谐电容器 构成完整RF调谐解决方案的一部分 符合时序要求蜂窝和其他无线系统要求 具有6个可编程DAC输出(高达24 V)的集成升压转换器 低功耗 SPI的自动检测( 30位或32位)或MIPI RFFE接口(1.8 V) WLCSP(RDL球阵列)提供 符合MIPI 26 MHz回读 足迹与TCC-303兼容 电路图、引脚图和封装图...
发表于 04-18 19:07 22次 阅读
TCC-226 PTIC控制器,六输出

TCC-206 无源可调谐集成电路(PTIC)控制器,六输出

信息 TCC-206是一款六输出高压数模转换控制IC,专门用于控制和偏置安森美半导体的无源可调谐集成电路(PTIC)。电容电路旨在用于移动电话和专用RF调谐应用。在移动电话中实现安森美半导体可调谐电路可以显着改善辐射天线性能。可调谐电容器通过2 V至24 V的偏置电压进行控制.TCC-206高压PTIC控制IC专门针对旨在满足这一需求,提供六个独立的高压输出,可并行控制多达六个不同的可调谐PTIC。该设备通过多协议数字接口完全控制。 控制ON半导体PTIC可调谐电容器 符合蜂窝和其他无线系统要求的时间要求 具有六个可编程输出(高达24 V)的集成升压转换器 低功耗 SPI(30或32位)或1.8 V MIPI RFFE接口的自动检测 适用于WLCSP封装(RDL球阵列) 符合MIPI 26 MHz回读 电路图、引脚图和封装图...
发表于 04-18 19:07 16次 阅读
TCC-206 无源可调谐集成电路(PTIC)控制器,六输出

TCC-103 无源可调谐集成电路(PTIC)控制器,三输出

信息 TCC-103是一款三输出高压数模转换控制IC,专门用于控制和偏置安森美半导体的无源可调谐集成电路(PTIC)。这些可调电容电路旨在用于移动电话和专用RF调谐应用。安森美半导体在移动电话中实现可调谐电路可以显着改善天线辐射性能。可调谐电容器通过2 V至20 V的偏置电压进行控制.TCC-103高压PTIC控制IC专门设计用于满足这一需求,提供三个独立的高压输出,可并行控制多达三个不同的可调谐PTIC。该器件通过多协议数字接口完全控制。 控制ON半导体PTIC可调谐电容器和RF调谐器 符合蜂窝和其他无线系统的时序要求 具有三个可编程输出(高达24 V)的集成升压转换器 低功耗 SPI(30或32位)或MIPI RFFE的自动检测接口(1.2 V或1.8 V) 可用于WLCSP(球形和外围阵列)以及独立或模块集成...
发表于 04-18 19:07 20次 阅读
TCC-103 无源可调谐集成电路(PTIC)控制器,三输出

TCC-202 无源可调谐集成电路(PTIC)控制器,双输出

信息 TCC-202是一款双输出高压数模转换控制IC,专门用于控制和偏置安森美半导体的无源可调谐集成电路(PTIC)。这些可调电容电路旨在用于移动电话和专用RF调谐应用。在移动电话中实现安森美半导体可调谐电路可以显着改善天线辐射性能。可调谐电容器通过2 V至24 V的偏置电压进行控制.TCC-202高压PTIC控制IC专门针对旨在满足这一需求,提供两个独立的高压输出,可并行控制多达两个不同的可调谐PTIC。该设备通过符合MIPI标准的接口完全控制。 控制ON Semiconductor PTIC可调谐电容 符合蜂窝和其他无线系统要求的时间要求 具有两个可编程DAC输出(高达24V)的集成升压转换器 低功耗 采用WLCSP封装(RDL球阵列) MIPI-RFFE接口 符合MIPI 26 MHz回读 电路图、引脚图和封装图...
发表于 04-18 19:07 22次 阅读
TCC-202 无源可调谐集成电路(PTIC)控制器,双输出

智慧城市在建设和服务上不断呈现出新的特征

面向知识社会的下一代创新重塑了现代科技以人为本的内涵,也重新定义了创新中用户的角色、应用的价值、协同....
的头像 物联网智慧城市D1net 发表于 04-18 11:51 607次 阅读
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传感器作为智慧城市的“桥梁”,即将迎来产业大爆发

自从“十三五”规划发布后,智慧城市及物联网的建设计划再次将传感器推上了风口浪尖。
的头像 物联网智慧城市D1net 发表于 04-18 09:59 438次 阅读
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重点讲解常见定位器调试步骤,帮助仪表人轻松掌握各类定位器

阀门定位器是控制阀的主要附件.它将阀杆位移信号作为输入的反馈测量信号,以控制器输出信号作为设定信号,....
的头像 工控资料窝 发表于 04-18 09:39 282次 阅读
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应该如何创建智慧社区?需要具备哪些软硬件要求呢?

随着新型智慧城市的建设与推进,智慧社区作为重要的组成部分与基础单位,各大地产商也在不断的探索、入局,....
的头像 物联网智慧城市D1net 发表于 04-18 09:37 345次 阅读
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基于光纤物理资源实现的固移融合在5G时代面临严峻的挑战

运营商要建设满足智慧城市要求的网络基础设施,离不开光纤和5G。5G面向三大场景,一是eMBB,高达1....
发表于 04-18 09:36 76次 阅读
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8大参数教你设置伺服驱动器参数

设定速度反馈低通滤波器特性。数值越大,截止频率越低,电机产生的噪音越小。如果负载惯量很大,可以适当减....
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盘点各类动设备的检修知识

检查各级叶轮吸入口和排出口密封环,应无松动,密封环表面光滑,无毛刺,表面粗糙度Ra的最大允许值为0.....
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智慧城市的建设 是一个美妙的畅想又注定是一个必然的未来

试想一下这样的场景:当你下班后,街边的路灯根据环境和人流自动调节开关;你将车停在灯杆旁充电,同时利用....
发表于 04-18 09:07 133次 阅读
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5G固移网络融合将可以满足智慧城市的发展需求

目前5G已成业界热议话题,5G提出了三大场景,第一大场景是eMBB,需要实现10Gbit/s的传输速....
发表于 04-18 09:01 48次 阅读
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W83627THF和W83627THG Winbond LPC IO产品的用户手册免费下载

83627THF是Winbond LPC I/O产品。它在芯片中集成了以下主要的外围设备功能:磁盘驱....
发表于 04-18 08:00 30次 阅读
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IT8712F环境控制低针数主板IO芯片的规范和数据手册免费下载

IT8712F是一种基于低针数接口的高度集成的超级I/O。IT8712F提供了最常用的传统超级I/O....
发表于 04-18 08:00 38次 阅读
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IT8211F IDE控制器的规范和数据手册免费下载

IDE控制器与ATA/ATAPI-6规范兼容,它不仅支持符合总线主IDE控制器版本1.0编程接口的A....
发表于 04-18 08:00 34次 阅读
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IT8661F即插即用超级AT IO芯片的用户手册免费下载

IT8661F即插即用超级AT I/O芯片是一款I用户友好、低成本的外围设备控制器。它提供了一个理想....
发表于 04-18 08:00 34次 阅读
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IT8511高度集成的嵌入式控制器的用户手册免费下载

IT8511是一款高度集成的嵌入式控制器,具有适合移动系统应用的系统功能。IT8511直接连接到LP....
发表于 04-18 08:00 35次 阅读
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物联网技术拥有巨大的潜力将会是下一次工业革命

根据IoT Analytics公司的一项研究显示,欧洲在物联网智慧城市项目中名列前茅,并占据了全球5....
发表于 04-17 16:04 298次 阅读
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霍尔器件在电机中的原理及作用介绍

有霍尔型是通过电机的霍尔型号来判断当前电机运动的状态,然后控制器根据霍尔所采集的信号再控制控制器的三....
发表于 04-17 15:14 136次 阅读
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阿波罗智行科技正式揭牌,助力长沙打造中国第一座自动驾驶之城

预计,2019年下半年,普通市民即可在长沙打到自动驾驶出租车。
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使用单片机进行汽车转向灯控制器的汇编语言程序和电路图

题目:汽车转向灯控制器的编程 ;1号键(左转向)按下时 实现P3.6闪亮,P0-P2口左流水; ;2....
发表于 04-16 17:28 100次 阅读
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澳大利亚帕默斯顿市就采用了智能街道照明系统,进行LED路灯升级项目

近年来,世界各地兴起建设“智慧城市”,旨在打造智能型城市。智慧照明作为重要的组成部分,在智慧城市中扮....
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电机启动测试现状!功率分析仪测试电机启停的难点

示波器的采样率很高,一般都是GSa/s为单位,但是ADC位数只有8位,所以精度不够,更关键的是,示波....
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PLC的现场安装和维护问题的一些注意事项概述

PLC系统设计时,首先应确定控制方案,下一步工作就是PLC工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设....
发表于 04-16 08:50 185次 阅读
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IC PLUS系列芯片的资料简介免费下载

IP113SLF内置1个3口交换控制器,1个OAM引擎,1个快速以太网收发机制,1个百兆光口PHY....
发表于 04-16 08:00 34次 阅读
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EVB81107-A1的简要资料说明

本文件旨在简要介绍EVB81107-A1评估委员会(EVB)。该EVB设计用于MLX81107/09....
发表于 04-16 08:00 58次 阅读
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LD7552绿色模式脉宽调制控制器的数据手册免费下载

LD7552是一种低成本、低启动电流、电流模式的PWM控制器,具有绿色模式节能运行。集成功能,如电流....
发表于 04-16 08:00 56次 阅读
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MAX873X系列双降压开关式电源控制器的数据手册免费下载

MAX8732/MAX8733/MAX8734双降压开关式电源(SMPS)控制器在电池供电系统中产生....
发表于 04-16 08:00 96次 阅读
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TPS51125双同步降压控制器的数据手册免费下载

TPS51125是一种经济有效的双同步降压控制器,针对笔记本电脑系统供电解决方案。它提供5-V和3.....
发表于 04-16 08:00 40次 阅读
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