物联网行业应用实训
智能农业沙盘系统
系统采⽤⽆线传感器⽹络技术、嵌⼊式技术、图像传输技术和传感器 技术相结合的⽅式，该系统可实时远程获取温室内部的空⽓温湿度、⼟壤 温度、⼆氧化碳、光照强度及视频图像，通过模型分析⾃动控制温室窗帘 ⻛机、喷淋滴灌、内外遮阳、加温补光等设备。 还可以通过⼿机、计算机等信息终端向管理者推送实时监测信息、报 警信息，实现温室⼤棚信息化、智能化远程管理,充分发挥物联⽹技术在 现代农业⽣产中的作⽤，保证温室⼤棚内环境最适宜作物⽣⻓，实现精 细化的管理,帮助客⼾提⾼效率、降低成本、增加收益。
一、产品特点：
1、整体构造：
农业⼤棚采⽤亚克⼒玻璃板结构，⼯业级传感执⾏器⾯向 实际应⽤，注重动⼿实践能⼒的培养
2、系统分布：
⼤棚内环境监测系统、⼟壤温湿度监测系统、加湿加热系统、 灌溉系统、换⽓系统、遮阳/⾬系统、视频监控系统、告警系统等。
3、传输协议:
⽀持⽆线传输⽅式(Zigbee/WiFi等)
4、涉及课程：
嵌⼊式ARM技术、传感器及检测技术、物联⽹通信技术、无线传感⽹技术、物联⽹典型实践
5、硬件单元：
采⽤Cortex-A9/A53控制器;可搭配ZIGBEE、蓝⽛4.0、WIFI、 IPV6等⽆线通信模块;传感执⾏模块包括空⽓温湿度、光照、⼈体感应、植 物⽣⻓灯、⼟壤温湿度﹑⾬滴、排⻛扇、⻛速、⻛向、加湿器、加热器、遮阳棚、 抽⽔泵、喷洒器、视频监控等
二、产品主要功能
1、环境监测
通过在农业生产现场部署各种传感器，远程实时获取现场数据；
2、智能控制
安装电动卷帘，排风机等机电设备，实现智能远程控制；
3、视频监控
实时监控现场环境，以确保⼤棚内部安全和各项设备正常运行；
4、智能联动
系统根据既定的智能策略和智能分析，自动进行数据处理和执行相应操作
1、农业大棚沙盘
1）尺寸：1200mm*600mm*300mm长宽高。
2）材质：5mm亚克力材质遮挡，长宽全透明效果，密封全防护，重点体现内部设备及传感器。配套侧部自然通风系统、水循环喷灌系统、照明系统等。沙盘底座：采用实木支架；底盘防蛀、耐变形的材料，底板防火板材料。
3）水循环喷灌系统：潜水泵，储水池，上下水管，喷头，实现真实水喷灌效果。可用软件系统控制，开放源代码，提供教学实验资源。
潜水泵：PWM继电器控制。功率150W；扬程5m；流量5500L/h。180mm*95mm*130mm长宽高。
喷头：尺寸4分；连接尺寸20mm；材质不锈钢；电镀工艺；材质加厚、防腐防锈、不易断裂；工作压力20-40KPA；喷射高度0.2m；喷水量1m³/h；覆盖直径0.3m。
- 自然通风系统：2路换气扇，内置RGB变色灯，开关量控制。
2、二氧化碳传感器
1）显示屏：2.88寸液晶屏
2）按键：四个操作按键，分别为Menu、上翻、下翻、OK键
3）通信协议：RS485 Modbus协议，通信稳定，支持基于ZigBee网络获取传感器数据，提供驱动源码及实验资源。
4）测量范围：5000ppm/1%/3%/65%/100%可选
5）精度：±（50ppm+3%读数）（25℃）
6）平均电流：≤ 85mA
7）非线性：<1%F·S
8）工作温度：-10℃ T0 +50℃
3、土壤温湿度传感器
1）通信协议：RS485 Modbus协议，通信稳定，支持基于ZigBee网络获取传感器数据，提供驱动源码及实验资源。
2）温度量程：-40℃~+80℃
3）温度精度：±0.5℃（25℃）
4）湿度量程：0%RH~100%RH
5）湿度精度：±3%RH（0~53%RH）、±5%RH（53~100%RH）。
4、无线智能节点x2
1）核心MCU：双MCU设计，无线模块 + Cortex-M3核心STM32F103RET6
2）显示单元： 3.5寸TFT触摸显示屏，分辨率320*480，可提供良好的人机交互界面
3）对外接口：包括485、ADC、SPI、PWM、GPIO、UART、IIC等
4）无线模块接口：通用双排防反插接口，支持ZigBee,WiFi,LoRa等无线模块
5）外壳：配套黑色有机玻璃罩
6）开放源代码，提供教学实验资源。
5、无线智能网关
1）核心MCU：采用基于ARM Cortex-M4内核的32位微控制器STM32F429ZGT6。
2）支持RT-Thread、UCOS-II操作系统。
3）无线单元：预留通用无线模块接口，支持ZIGBEE、WIFI、蓝牙、LORA、等无线模块
4）对外接口：提供USB串口、USB接口、网口、JTAG下载调试口、电源开关等多种接口；配套ABS外壳,双色LED指示灯
5）使用通过IEC-61508 ,SIL3/SIL4认证的嵌入式操作系统进行开发，保证程序可靠稳定运行。实现了传感器数据预计算、数据过滤、数据聚合和数据缓存等功能。集成cJson库、Mqtt库，为网关与云端远程连接提供实时可靠的MQTT消息服务。
6）利用其自适应实时存储器加速器功能，使得智能异构无线网关能实时处理应用层设置的联动信息，将不同联动内容分地址存储，互不干扰。
6、物联网中间件
1）板载工业级物联网中间件模组
2）接口：WIFI、以太网接口，1个复位按钮、1个reload重置按钮、1个指示灯。实现UART、Wi-Fi、以太网间的三者互传功能。
3）工作模式：透明传输模式、串口指令模式、GPIO模式、HTTPd Client模式；可以同时容纳24个客户端同时接入；支持AP、STA、AP+STA配网；支持自定义心跳包、套接字分发协议；支持Modbus轮询功能；支持远程升级功能；支持超时重启、定时重启；支持网页、串口AT指令、网路AT指令配置；支持内置天线，传输距离可达280米。
4）内置物联网网关服务软件，提供C/S架构服务端配置，提供基于Modbus物联网协议；同时提供云平台信息配置，支持MQTT接入自研物联网云。
7、智慧农林系统（数据大屏）
1）总体要求：包含环境监测、农林控制、户外监测、棚内外数据对比、历史数据等5大块内容及应用展示。
2）环境监测：实时将温湿度、土壤温度、土壤湿度、光照、二氧化碳、PH数据MQTT接入IOT云平台中并显示，相关数据采用饼图展示。
3）农林控制：实时控制喷淋灌溉、换气排风、遮阳卷帘等大棚控制设备。
4）户外监测：实时将风速、风向、雨雪等数据MQTT接入IOT云平台中并显示，相关数据采用饼图展示。可接入智慧气象系统所有传感器数据。
5）安防监控：采用node.js+jsmpeg将摄像头rtsp流转换达到在web页面实时播放。支持人脸识别、交通目标识别、车牌识别、垃圾分类等功能，并配套教学实训案例。
6）棚内外数据对比：采用双曲线图，实现土壤湿度与空气湿度对比。
7）多模定位：实时将农林系统位置通过多模定位数据MQTT接入IOT云平台中并显示。地图采用高德地图。
8）历史数据：将正确数据存入MongoDb数据库，通过曲线图查看不同时段历史数据。
9）提供应用源码及实验资源。
