寒地应用环境(共3篇)
寒地应用环境 篇1
摘要:针对黑龙江地区以塑料大棚为主的设施农业基本停留在“无人看守”或人工观察阶段的现象, 设计了以寒地塑料大棚为研究对象的环境信息采集终端。该终端具有测量精度高、操作简单、便于携带、现场直读等优点。基于ARM对该终端进行软件和硬件设计, 该终端在东北农业大学温室基地测试了6个月。试验结果表明, 该终端实现了对塑料大棚环境信息快速有效的采集。
关键词:寒地塑料大棚,ARM,试验测试
0引言
对环境信息 ( 如空气温湿度、土壤温湿度、光照强度等) 的准确采集是温室、大棚高产的必要条件, 温室采用性能优良的环境采集终端能创造出适合作物生长的温室生态环境 ( 该环境是按照不同作物生长的要求进行专家优化后制定的) , 达到增产、增效及规模化生产的目地[1 - 3]。
由于黑龙江地处寒地, 且农村经济相对比较落后、电力基础设施不完善, 传统的大型温室智能控制系统投入成本过高、安装复杂、非专业人员无法操作等[4 - 6], 因此现阶段黑龙江地区乃至中国的农村和农场还是以塑料大棚和日光温室为主[7]。
针对以上情况, 笔者设计了寒地塑料大棚环境信息采集终端, 该终端符合设施农业适用性的标准[8], 其可对终端的功能进行扩展从而应付各种复杂环境。 该终端的优点是测量精度高, 操作简单、便于携带、现场直读等[9 - 10]。
1终端硬件的设计
终端的总体结构如图1所示。由图1可知, 终端的硬件设计主要包括LCD触摸屏接口、键盘、USB接口、电源模块和传感器组模块等, 核心板控制整个终端的运转。
核心板是在Mini2440开发板上集成研制的, 采用Samsung S3C2440为微处理器, 内核供电为1. 8V, 主频为203MHz, 具有MMU单元、时钟控制器、SD卡控制器、A /D控制器等众多外围接口, 非常适合于低功耗、低成本便携式的设备。
由于系统数据采集的种类多、数据采集的量大, 而ARM自身的存储容量达不到数据存储的要求, 这就需要把SD卡模块加入终端, 既可以存储该终端采集的数据, 又可以通过中间控制器将存储数据传送到上位机。
为了操作方便, 设计采用触摸屏代替鼠标和按键, 使用LCD触摸屏可以根据触点的位置来定位选择信息输入。核心板的LCD接口是一个41Pin /0. 5mm间距的白色座, 其中包含了常见LCD所用的大部分控制信号 ( 行场扫描、时钟和使能等) 和完整的RGB数据信号。为了方便试验, 还引出了PWM输出 ( GPB1可通过寄存器配置为PWM) 和复位信号 ( nRESET) 。 其中, LCD_PWR是背光控制信号。
为方便信息输入, 还设计了辅助键盘。键盘按照构造可以分为线性键盘和矩阵键盘, 由于线性键盘需要处理器大量的GPIO口, 所以终端的键盘采用矩阵键盘。设计的辅助键盘利用了储存总线扩展的I /O口, 通过双向收发器和3 - 8译码器与处理器的数据总线和地址总线连接, 如图2所示。双向收发器将小键盘电路连接到处理器的数据总线, 3 - 8译码器连接着地址总线和异步静态储存器的片选信号n CS2 ( 在图2中表示为SA - CS2#) , 其输出充当双向收发器的使能信号, 由KEY - CS#表示[12]。
1) 电源模块为微处理器、存储器、LCD触摸屏和传感器组等模块供电, 终端的移动电源为可充电USB型锂电池, 通过终端的USB接口为终端供电, 克服传统采集终端电源与终端不能分开的问题, 可以正常或者任何具有USB接口设备上充电, 即提高了终端的灵活性又防止充电过程对终端电元件的损耗。电源性能测试详情如表1所示。
设计的传感器组具有采集空气温湿度、土壤温湿度、CO2浓度、光照强度等传感器。传感器的选用考虑到设计成本以及设备体积, 所以选用价格低廉、体积小的传感器, 以下是传感器简单介绍, AM2302数字型空气温湿度传感器, 土壤温湿度传感器由DS18B20温度传感器和TDR - 3型土壤水分传感器[13]组成, MG811型CO2气体传感器和on9658型光照传感器, 所用传感器无论从精度性、耐用性和测试范围上完全可以满足环境信息采集的要求。
2终端系统软件运行模式
终端的程序开发必须先建立开发环境ADS ( ARM Developer Suite) 。它是ARM公司推出的新一代ARM集成开发环境, ADS主要由编译器、链接器、符号调试器、armar ( 库函数生成器) 、Code Warrior ( 集成开发环境IDE) 、调试器和C, C + + 库组成[14]。终端的软件运行流程如图3所示。
程序设计选用C语言进行编写, 将控制任务进行分割, 使整个控制任务分解成为若干个子程序, 再根据各模块的独有性质编写相应的优化程序, 使各模块达到最佳的运行效果。
3试验与终端性能测试
在东北农业大学玻璃温室和塑料大棚基地进行了6个月的测试, 用终端实地采集了空气温湿度、土壤温湿度等。选择在黑龙江省12月至次年5月份的时间段进行试验, 该时间段具有地域气候代表性。抽取2012年4月1号在玻璃连栋温室和塑料大棚采集的环境信息 ( 如表2所示) , 试验结果表明终端能够稳定地现场直读和储存数据。
测试序号1 ~ 4是在连栋温室内, 5 ~ 8是在塑料大棚内。
4结论
运用ARM微控技术设计的手持式采集终端实现低成本的快速采集, 并且大大提高了数据的精确性。 利用ARM芯片可灵活扩展模块的特性, 可根据实际情况增减软硬件模块, 提高了温室环境信息采集的效率和效果, 为操作人员及时了解温室情况提供了有力保障。经过实践论证, 该系统具有测量精度高、稳定性好、抗干扰性强和信息可储存等诸多优点。
寒地户外公共环境无障碍设计探讨 篇2
1 现状分析
由于我国的无障碍建设起步较晚, 总体来看, 无论理论研究, 还是实验研究、设施建设都比较落后。由于寒地城市冬季气候寒冷且漫长, 很多在其他城市行之有效的无障碍建设措施, 在寒地城市使用起来就显得不尽合理。我国的寒地城市, 地处内地, 经济相对欠发达, 无障碍设施的研究与建设就显得更加不完善。每到寒冷季节, 很多体弱者和残疾人根本无法走出家门, 而老年人和儿童在室外由于天冷路滑而发生意外的事情也屡有发生。城市中大部分人行天桥和人行地道都没有轮椅坡道, 只有很窄、很陡的斜坡供人推自行车或拉行李。坡度太陡, 宽度太窄, 缺乏必要的防滑、保暖措施, 使得乘坐轮椅者在过街天桥上根本无法通行, 腿脚不灵便的老年人, 肢残人也同样在上面难于行走。盲道没有延伸至立交桥入口, 没有设立轮椅坡道。由此可见, 寒地城市公共空间的无障碍环境的建设, 还处于一个相当落后的状态。
在我国无障碍环境意识还有待提高, 城市规划、设计审批和工程施工、验收的监督力度还不够, 对已建无障碍设施的维护和管理有待改进, 旧建筑改造中的无障碍设施建设和新建筑中无障碍设施的使用还存在一些问题, 相关的设备和产品不配套, 无障碍设计未实现系统化。
2 寒地户外公共环境的无障碍设计
在城市公共空间环境中, 存在着人流量大、不易管理、安全性相对较差的部分, 比如城市广场、人行道等公共空间, 这些空间中需要大量的无障碍设计和安全保障设计。长期以来, 城市中的交通及市政建设、公共建筑及居住建筑的使用设施, 从规划设计到实施, 基本上是按照健全成年人的尺度和人体活动参数考虑而进行设计和制定的。因此社会环境在许多方面不适合残疾人使用, 这些障碍实质上是剥夺了他们平等参与社会生活的权利。这种现状就要求建筑设计者和道路设计者以及有关部门全面了解现今的人口结构、城市的功能、环境的作用, 从人们对寒地户外公共环境的需求着想, 这样更能体现人性化的设计要求。
为了给儿童、老年人以及残疾人等弱势群体创造更大的户外公共活动空间, 努力改善环境状况, 使生活在其中的每一个人都能享受到平等的权利。并且充分考虑寒地户外公共环境的气候等条件因素的影响, 创造安全的城市空间, 保障市民的人身安全, 维护弱势人群的平等权利, 这些都是城市居民对城市设计的最根本要求;同时也是创建和谐社会, 维护人类平等的表现。下面就城市公共环境中的步行道、广场、公园等区域的无障碍设计进行调查分析, 探讨相应的解决方法, 具体分为以下几个方面。
2.1 步行道
通过调查不难发现, 虽然在近些年来寒地城市步行道的规划建设中考虑到了无障碍设计, 但是却没有真正为残疾人等弱势群体充分考虑, 常常能见到盲道被井盖、电线杆或垃圾箱等阻碍, 盲人不能走盲道等现象发生。
为了避免这样的事情发生, 设计时应考虑将电线杆、井盖、矗立式标志牌等应不设置在步行道上, 使其不成为阻碍人行的要素。从道路至建筑物出入口的通路部分应做成水平面或者平缓的斜面。考虑寒地城市冬季道路的积雪与积冰, 步行道地面应平整、防滑, 避免高差或采用坡道。地面铺装通过不同的材料、质感, 颜色和铺设方式的区别向视觉障碍者提供信息。步行道铺装时应在其中部行进方向连续设置导向块材。绿化和服务设施如垃圾筒、邮筒、电话亭等应尺度宜人, 布置妥善而有规律, 周围地面材料应有触觉警示信号以提醒视觉障碍者。地下埋设的给排水管, 应便于无障碍步行道的冲洗、植被的灌溉、设施的清洁。
2.2 广场
城市广场是人们休闲放松的地方, 越来越多的人喜欢聚集在这个提供了人们交流的场所。但由于人流密集, 日照和空气流动较强烈, 置身其中更需要合理的设计来使人们心理产生愉悦及舒适的感觉。为了让更多的人享受在广场的所营建的氛围当中, 需要进行相应的设计。
在适当的开敞地带设计足够的休闲休息设施, 应对寒地气候的特点, 这些设施应具有遮阳、防雨功能, 特别是防风的功能。在水边、深沟等危险区域周围设置护栏和醒目的安全提示。有正确的出入口导向标志提示安全疏散方向和足够宽度的疏散空间, 以防止行人拥挤踩踏实践发生。在大空间周围或内部有合理数量的商业设施以及卫生设施, 以方便市民的出行使用。
2.3 公园
公园经常被认为是钢筋混凝土沙漠中的绿洲。寒地城市漫长冬季的萧条景观, 对过路者和那些进到公园里的人而言, 公园的自然要素带给他们视觉上的放松、四季的轮回以及与自然界的接触。
在公园入口处设置休憩区。位于公园入口或人流集中地段附近的休憩区, 是一个可以很好观察别人并让人很有安全感的地方。对于一些老年人和残疾人来说, 哪怕是穿过一条街都可能是很困难的, 从而阻碍了他们去公园。将公园的主入口设置在有候车厅和斑马线的公交汽车站附近, 最起码应该提供去公园的人行横道。交通指示灯的变换时间长短应保证行动较慢的老人安全地过马路。交通信号灯箱上应该配备能让机动车停下来的步行按钮。垃圾箱、休闲座椅等公共设施应该符合无障碍设计的需求, 具有良好的触感, 对儿童以及坐轮椅者, 也能很方便的使用, 体现人文关怀。
结语
在寒地户外公共环境设计中, 部分使用人群的需求经常被忽略或不能很好地在设计中得到体现, 这些人就包括老人、残疾人、儿童等。尤其对于寒地城市, 冬季持续半年的严峻气候条件, 这部分使用人群的需求显得更加重要。一个安全舒适的居住外环境能促进户外活动的开展, 增进人们之间的交往, 创造出富有活力的城市;反之, 一个恶劣的外环境会阻碍各种户外活动, 使城市变得缺少生机。只有充分利用寒地的特点, 注重“以人为本”, 突显北方城市的特色。在公共环境的无障碍设计和安全设计中, 对残疾人等弱势群体最切实的人文关怀, 无障碍设计的完善是残疾人和老年人走出家门能够畅通无阻地参与社会, 无障碍公共交通在给残疾人和老年人带来安全、方便的同时, 也给全体民众一种全新的感受, 是城市文明进步的体现。未来的设计将在更高的层次上重新达到人与环境的相互渗透, 具有时代性、功能性、艺术性的公共环境的设计将以充分地体现人与自然的和谐为宗旨。
摘要:就寒地户外公共环境无障碍设计进行探讨, 着重体现无障碍设计在寒地城市公共环境中的影响。系统分析了寒地户外公共环境无障碍设计存在的问题和现状, 针对城市公共环境中的步行道、广场、公园等区域的无障碍设计进行调查分析, 提出了一些适应性的设计探讨。
关键词:寒地,公共环境,无障碍设计
参考文献
[1]蒋孟厚.无障碍建筑设计[M].北京:中国建筑工业出版社, 1994.
[2]杨.盖尔.交往与空间[M].北京:中国建筑工业出版社, 1992.
[3]陈辉, 韩芳垣.寒地城市公共交通的无障碍设计策略[J].建筑科学, 2006:5.
[4]邱阳, 龙丽珍.城市与社会的和谐发展[J].科技资讯, 2007:225.
寒地新农村人居环境整治规划研究 篇3
关键词:新农村,人居环境,整治规划,可持续发展
0 引言
2010 年9 月, 深圳市人民政府颁布了《深圳市城市总体规划 ( 2010—2020) 》, 它是第一个将城市的空间模式由“增量扩张”向“存量优化”发展与变革的试行规范, 促使城镇建设用地由增量扩张向存量优化过渡[1]。但是近期中国社会科学院城市发展与环境研究所发布的《城市蓝皮书: 中国城市发展报告No. 8》内容中写道, 截止到2014 年年底中国城镇化率达到54. 8% ; 预计到2020 年中国城镇化率超过60% ; 远景2030 年将达到70% 左右的城市现代化目标[2]。那么也就是说至少在未来的20 年内, 中国的城镇化进程不断加快, 城市建设用地和城市人口数量不断增加。同时由于现阶段中国人口低出生率和低增长率导致人口老龄化, 五中全会决定全面放开“二胎”, 各地随即推出多项政策鼓励生“二胎”, 这将造成城镇的总人口不断上升。纯粹的“存量优化”满足不了这种形势下的城镇发展建设, 因此, 在新型城镇化发展的背景下, 我们更需要将“空间增量扩张”与“土地存量优化”相结合进行寒地新农村的人居环境整治规划。
1 寒地新农村人居环境现状问题
我国是农业人口众多的大国, “三农”即农业、农民、农村问题是中国特色社会主义建设事业是否能成功的关键。其中农村建设一直是规划和管理的棘手问题, 例如由于农民自身素质还不是很高, 使得农民认为宅基地是私有的, 可以随意拆建且乱占耕地和林地, 甚至破坏原有的人文景观和历史遗址; 村庄基础设施也比较落后, 各级道路狭窄、商业配套不完善、市政公用工程还未普及化、照明亮化不够等, 影响着村民的日常行为活动和村庄的人居环境质量; 由于寒地村庄在气候、日照、风向、降雪方面的显著特征, 导致极度缺乏休闲娱乐的公共绿色空间等。越来越多的农村人口往市中心进行迁移, 留下来的大部分是孤独的老人和小孩。从村庄建设的角度来看, 这种行为虽然一方面对城镇化率的提高有促进作用, 但同时导致了越来越多的废弃房、危房、闲置房, 也就是所谓的“空心村”和“睡村”村庄空间形态 ( 见图1) 。
2 “扩张”与“优化”协同发展下的村庄人居环境规划策略
2. 1 “扩张”与“优化”协同发展理念
所谓“扩张”是指“外生型”的增量扩张。随着城镇化率的不断上升和“二胎”政策的放行, 新型城镇化发展下的新农村建设规模必然会呈现出不断向外延生的趋势。因此, 我们需要明确新农村的发展方向来科学地制定整治计划, 这也是新农村人居环境整治规划的重要内容, 即寻找高效益的土地来进行村庄的规模扩张, 运用现代化的城市设计方法来突出寒地村庄的自身特色。但是单方向的增量扩张新农村整治道路是行不通的, 它还需要另一只“无形手”———“内生型”的存量优化来协同整治。
这里的“内生型”存量优化, 简单地说就是建立在土地集约更新与利用的规划理念上, 与国家新型城镇化提出的“多规合一”“规土融合”的目标方向是一致的。为了满足新农村的可持续发展, 以土地集约更新与利用理念为基础, 结合土地集约综合评估体系 ( 见图2) , 实现空间形态优化, 控制村庄用地性质的随意变更, 从而提高整个寒地村庄的人居环境质量。
2. 2 循序渐进的“针灸疗法”
在中国传统的医学观念里, 如果某个器官过度消耗或者逐渐减弱, 能量循环系统就会变得不正常。因为经脉中某处产生了堵塞, 必须借助外界来进行打通, 而通过“针灸法”可以使其恢复正常[3]。这个原理在寒地新农村的整治规划中亦适用, 这些脉络可以比喻成道路系统、工程管线系统、配套设施系统、绿地系统, 并且也有主次“脉络之分”。不过在进行针灸疗法之前, 笔者认为前期还需要进行“放血疗法”———针刺某些穴位或体表小静脉血管, 使其流出少量血液的治疗法[4]。该疗法主要针对于“睡村”, 首先, 我们需要对该村进行彻底的调查研究, 充分利用相关调研数据来分析现状土地的利用情况。其次, 对于那些闲置了很久的房屋以及破败的房屋进行拆除, 一定的放血可以促进血液循环, 即铲除废弃房、危房及闲置房, 腾出更多的空间进行土地集约化利用。
2. 2. 1 村庄道路系统适当优化升级或路面拓宽
村庄的道路多为2 m ~ 3 m的村道, 勉强满足两辆车的通行能力, 所以对村庄道路系统的“存量优化”也是势在必行的。首先对村庄的各级道路进行交通综合效能评估, 针对那些已不能承载现有车流量和满足基本道路服务水平的, 提升其道路等级。考虑到寒地的冰雪特点, 村庄道路宽度应比南方道路宽度增加1 m ~2 m, 以便于冬季积雪的堆积。此外在经常发生交通事故的路口, 可以设置一定数量的交通信号灯进行导流与疏通。
2. 2. 2 废弃房、危房、闲置房的整治改善
由于传统的观念和经济的相对落后, 农宅分布较为分散, 建筑立面也是各有特色, 和谐感较弱。大部分的废弃房、危房、闲置房致使道路不通畅与人居环境恶劣。因此, 我们应逐步进行“针灸疗法”, 先将废弃房和危房进行强制性拆除, 随后对于闲置房进行保留、改建或者拆除。逐步打破现状的村庄格局, 并联系村庄的上层次发展战略规划对土地进行集约更新和利用。例如针对综合效益评价较高的土地可以发展商业或者建设企业; 而综合效益评价一般的土地可用来发展农业或者工业。
2. 2. 3 强化配套基础设施, 走可持续发展道路
燃烧秸秆、大量的牛粪和木柴, 能源利用效率低且对寒地人居环境破坏严重, 因此我们可以考虑集中供暖或者提供一些太阳能蓄能装置。另一方面由于缺乏系统的排水体制, 有些农村的房屋外观虽美丽, 屋后却污水流淌。我们可以根据污水量采取明沟和管线相结合的整治措施或者建设氧化塘和垃圾收集点。
2. 2. 4 疏通村庄的绿地景观天际线, 优化出更多的公共活动空间
寒地村庄的广场不宜过大, 应以若干小游园连续成群的公共活动空间为主。将现有的自然景观结合当地寒地文化特色形成一个高效益的公共空间, 例如冬季灯盏、小型冰雕展览等, 并促进村民之间的情感交流。此外寒地地区的植物景观设计应以转变村民对冬季的寒冷感和改善人居环境为主要目标[5]。
2. 3 政策优化设计与建议
由于长期的城乡二元结构的存在, 使得城乡的发展呈现出两极分化, 同时村民对于村庄的建设也是有心无力, 首先, 应加大国家政策扶持力度, 政府才有足够的资金推行政策。“村民出力, 政府出资”共同把村庄的人居环境整治行动有秩序地进行。其次, 搞好试点, 逐步推进改造模式, 对于扩张的新增土地, 需进行严格的审批程序和管理, 避免乱占用耕地与林地进行大规模房屋建设。同时健全的组织管理机构也有利于加强政府各职能部门的积极合作, 秉持“以人为本, 多方协调”的原则妥善处理好拆迁过程中的整治问题。最后, 当地政府应加大宣传教育力度, 转变农民“宅基私有化”“墨守成规”等传统观念。
3 结语
新农村的人居环境整治规划还没有较为完整的政策评估体系, 而且村民的建设意识不强烈, 因此适当的增量扩张和土地存量优化相结合的“针灸法”更符合寒地新农村整治。这是一项长期的循序渐进的任务, 我们应坚持结合寒地乡土特色文化, 基于土地集约综合评估体系和村民参与提出的宝贵意见, 确定土地是迁并、新建还是在原地进行改建活动。这不仅有利于提高人居环境的质量, 也有利于政府与群众更好地协调和平衡公共利益, 从而系统地、科学地、可操作地指导寒地新农村整治规划。
参考文献
[1]周婷婷, 熊茵.基于存量空间优化的城市更新路径研究[J].规划师, 2013 (S2) :36-40.
[2]中国社会科学院http://cass.cssn.cn/yuanlingdao/lingdaohuodong/201510/t20151016_2498170.html.
[3]蔚枫, 睿智.基于针灸学原理的旧城更新规划方法浅析——以宜宾旧城滨江带修建性详细规划为例[J].室内设计, 2011 (1) :37-40, 59-64.
[4]娘毛加.浅述藏医放血疗法理论基础[J].中国民族医药杂志, 2015 (3) :29-30.
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