物聯(lián)網(wǎng)農業(yè)教學實訓系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)教學實訓平臺
來源： 作者： 發(fā)布時間：2021-1-6 11:48:05
SHYL-WL01型 物聯(lián)網(wǎng)農業(yè)教學實訓系統(tǒng)
一、物聯(lián)網(wǎng)農業(yè)教學實訓系統(tǒng) 產品簡介
農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設主要包括環(huán)境、動植物信息檢測、溫室、農業(yè)大棚信息檢測和標準化生成監(jiān)控、節(jié)水灌溉等應用模式，例如農作物生長情況、病蟲害情況、土地灌溉情況、土壤空氣變更、畜禽的環(huán)境狀況以及大面積的地表檢測，收集溫度、濕度、風力、大氣、降雨量，有關土地的濕度、淡濃縮量和土壤PH值等信息的檢測。
物聯(lián)網(wǎng)農業(yè)教學實訓系統(tǒng)以高性能低功耗的網(wǎng)關控制器為核心，結合ZigBee無線傳感網(wǎng)及控制技術，對系統(tǒng)中的農作物生長過程中涉及的多種環(huán)境因素進行檢測和處理，并智能的對各種突發(fā)、惡劣情況進行實時處理，極大的節(jié)省了人力物力，保護生態(tài)環(huán)境，提高經濟效益。
系統(tǒng)實現(xiàn)了農作物生長環(huán)境信息（包括二氧化碳、光照度、溫濕度和土壤參數(shù)等）采集和控制響應、灌溉系統(tǒng)控制、數(shù)據(jù)計算和管理等功能，并支持遠程WEB、移動手持設備訪問和控制等。使學生在實訓過程中深入的理解物聯(lián)網(wǎng)相關技術，在現(xiàn)代農業(yè)領域中應用的方法和過程等諸多環(huán)節(jié)，激發(fā)學習興趣，并通過系統(tǒng)開放式的環(huán)境，自己動手實現(xiàn)學習、創(chuàng)新及應用。
二、系統(tǒng)框圖
該實訓系統(tǒng)硬件總體由智能網(wǎng)關控制器、多種無線傳感器節(jié)點和反饋節(jié)點、WIFI路由設備、移動手持終端和農業(yè)沙盤構成。
備注：ZigBee網(wǎng)絡信號
WIFI網(wǎng)絡信號
GSM/GPRS信號
三、硬件構成
1、智能網(wǎng)關控制器，是整套系統(tǒng)的核心，負責處理無線傳感器節(jié)點發(fā)送過來的農作物生長環(huán)境傳感器信息，并可控制無線傳感器模塊實施響應來調節(jié)農作物生長環(huán)境。
2、視頻監(jiān)控單元，由一路網(wǎng)絡攝像頭構成，可以實現(xiàn)對農作物周圍環(huán)境視頻的監(jiān)控，支持拍照和存儲功能。
3、無線傳感網(wǎng)中的傳感器及執(zhí)行器采用ZigBee(CC2530)的硬件方案，可以自組網(wǎng)，支持路由功能，構成分布式監(jiān)控網(wǎng)絡。傳感器包括溫濕度傳感器、光照傳感器、CO2濃度監(jiān)測傳感器、土壤濕度傳感器等；執(zhí)行器包括電動風扇、電動卷簾、電動水泵、電子加熱器、警報器、電動窗戶等。
4、WIFI路由可以將智能網(wǎng)關中的數(shù)據(jù)信息擴展到internet網(wǎng)絡中，并支持遠程網(wǎng)絡訪問和監(jiān)控。
5、移動手持終端采用普通的PAD，支持Android系統(tǒng)，可實現(xiàn)對系統(tǒng)信息的查詢和控制。
6、農業(yè)沙盤，主要由農業(yè)溫室大棚、電動卷簾、灌溉系統(tǒng)及傳感器構成。
四、產品特點
1、線組網(wǎng) 智能監(jiān)控
系統(tǒng)采用先進的ZigBee無線組網(wǎng)方式，結合多種農業(yè)應用方向智能傳感器，能夠自動組網(wǎng)、自動路由、性能穩(wěn)定可靠。
2、標準通訊接口 靈活配置
ZigBee無線通訊節(jié)點與家居傳感器采用標準的串行接口和協(xié)議進行連接和通訊，傳感器即可以安裝到農業(yè)沙盤中進行真實場景模擬，又可以脫離沙盤環(huán)境，直接連接到系統(tǒng)機 柜上的通訊模塊上進行工作，使用靈活。
3、場景生動 接口豐富
農業(yè)沙盤中集成豐富的傳感器模塊、用于農業(yè)環(huán)境監(jiān)控。卷簾、水泵、采用電機控制方 式，效果生動、直觀、便于演示。
4、聯(lián)網(wǎng)方式多種多樣
系統(tǒng)及可以本地監(jiān)控也支持手持移動設備的客戶端訪問，同時也支持網(wǎng)絡瀏覽器、中文 短信等通訊方式。
五、系統(tǒng)功能
1、環(huán)境監(jiān)控
實現(xiàn)對溫室大棚內溫濕度、光照、CO2濃度等農作物生長環(huán)境實時監(jiān)測。
2、智能管理
通智能網(wǎng)關的數(shù)據(jù)計算和處理，采用有效策略對溫室大棚內環(huán)境進行調節(jié)，如當CO2濃 度超標時，自動打開風扇換氣，溫濕度超標時自動警報等功能。
3、數(shù)據(jù)處理
歷史數(shù)據(jù)庫導出，進行分析對比，便于尋找規(guī)律，做出正確的決策。
4、視頻監(jiān)控
實現(xiàn)對農作物生長場景中視頻的本地和網(wǎng)絡監(jiān)控，可實現(xiàn)抓拍、存儲功能。便于用戶本 地和遠程觀察農作物生長情況。
5、本地控制
通過智能網(wǎng)關的顯示和觸摸屏輸入設備，實現(xiàn)對上述功能的本地監(jiān)視和控制。
6、遠程控制
支持internet網(wǎng)絡訪問和控制，支持移動手持設備查詢和短信息監(jiān)控。
7、用戶擴展
開放的軟硬件接口，方便用戶實現(xiàn)硬件模塊擴展和軟件系統(tǒng)升級。
六、軟件資源
1、部分本地控制界面：
2、部分Andriod界面：
3、部分實訓實驗圖片：
七、配件參數(shù)
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序號 |
設備名稱 |
參數(shù) |
數(shù)量 |
備注 |
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1 |
智能網(wǎng)關控制器 |
主頻1GHz；512MB DDR2；1GB NAND Flash； 內置PowerVR SGX540高性能圖形引擎；8寸LCD液晶電阻觸摸屏；1路HDMI輸出；3.5mm立體聲音頻(WM8960專業(yè)音頻芯片)輸出接口、板載麥克風；1路標準SD 卡座；10/100M自適應以太網(wǎng)；板載實時時鐘備份電池；帶有GSM/GPRS、WIFI、2.4G無線功能。 |
1 |
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2 |
無線溫濕度檢測節(jié)點 |
處理器CC2530，內置增強型8位51單片機和RF收發(fā)器，符合IEEE802.15.4/ZigBee標準規(guī)范，頻段范圍2045M-2483.5M。256KB閃存和8KB RAM。 |
1 |
處理器可升級為32位ARM處理器，支持ZigBee組網(wǎng)。 |
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3 |
無線光照檢測節(jié)點 |
處理器CC2530，內置增強型8位51單片機和RF收發(fā)器，符合IEEE802.15.4/ZigBee標準規(guī)范，頻段范圍2045M-2483.5M。256KB閃存和8KB RAM。 |
1 |
處理器可升級為32位ARM處理器，支持ZigBee組網(wǎng)。 |
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4 |
無線土壤濕度檢測節(jié)點 |
處理器CC2530，內置增強型8位51單片機和RF收發(fā)器，符合IEEE802.15.4/ZigBee標準規(guī)范，頻段范圍2045M-2483.5M。256KB閃存和8KB RAM。 |
1 |
處理器可升級為32位ARM處理器，支持ZigBee組網(wǎng)。 |
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5 |
無線CO2濃度檢測節(jié)點 |
處理器CC2530，內置增強型8位51單片機和RF收發(fā)器，符合IEEE802.15.4/ZigBee標準規(guī)范，頻段范圍2045M-2483.5M。256KB閃存和8KB RAM。 |
1 |
處理器可升級為32位ARM處理器，支持ZigBee組網(wǎng)。 |
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6 |
無線人體感應傳感器節(jié)點 |
處理器CC2530，內置增強型8位51單片機和RF收發(fā)器，符合IEEE802.15.4/ZigBee標準規(guī)范，頻段范圍2045M-2483.5M。256KB閃存和8KB RAM。 |
1 |
處理器可升級為32位ARM處理器，支持ZigBee組網(wǎng)。 |
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7 |
無線電動卷簾節(jié)點 |
處理器CC2530，內置增強型8位51單片機和RF收發(fā)器，符合IEEE802.15.4/ZigBee標準規(guī)范，頻段范圍2045M-2483.5M。256KB閃存和8KB RAM。 |
1 |
處理器可升級為32位ARM處理器，支持ZigBee組網(wǎng)。 |
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8 |
無線電動水泵節(jié)點 |
處理器CC2530，內置增強型8位51單片機和RF收發(fā)器，符合IEEE802.15.4/ZigBee標準規(guī)范，頻段范圍2045M-2483.5M。256KB閃存和8KB RAM。 |
1 |
處理器可升級為32位ARM處理器，支持ZigBee組網(wǎng)。 |
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9 |
無線電動風扇節(jié)點 |
處理器CC2530，內置增強型8位51單片機和RF收發(fā)器，符合IEEE802.15.4/ZigBee標準規(guī)范，頻段范圍2045M-2483.5M。256KB閃存和8KB RAM。 |
2 |
處理器可升級為32位ARM處理器，支持ZigBee組網(wǎng)。 |
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10 |
無線電子加熱器節(jié)點 |
處理器CC2530，內置增強型8位51單片機和RF收發(fā)器，符合IEEE802.15.4/ZigBee標準規(guī)范，頻段范圍2045M-2483.5M。256KB閃存和8KB RAM。 |
1 |
處理器可升級為32位ARM處理器，支持ZigBee組網(wǎng)。 |
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11 |
無線聲光報警節(jié)點 |
處理器CC2530，內置增強型8位51單片機和RF收發(fā)器，符合IEEE802.15.4/ZigBee標準規(guī)范，頻段范圍2045M-2483.5M。256KB閃存和8KB RAM。 |
1 |
處理器可升級為32位ARM處理器，支持ZigBee組網(wǎng)。 |
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12 |
無線電燈節(jié)點 |
處理器CC2530，內置增強型8位51單片機和RF收發(fā)器，符合IEEE802.15.4/ZigBee標準規(guī)范，頻段范圍2045M-2483.5M。256KB閃存和8KB RAM。 |
1 |
處理器可升級為32位ARM處理器，支持ZigBee組網(wǎng)。 |
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13 |
視頻單元 |
USB接口130W像素；采樣率>20P/S |
1 |
可擴展多路視頻 |
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14 |
路由器 |
4LAN口 TP-LINK； |
1 |
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15 |
手持終端 |
支持Android系統(tǒng)；支持WiFi功能。 |
1 |
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16 |
沙盤模具 |
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1 |
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八、實驗項目
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第一章.?實驗環(huán)境與軟件工具???? |
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1.1開發(fā)平臺簡介?? |
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1.2 Windows系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境???? |
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1.3 Linux系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境? |
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第二章.?智能傳感器模塊部分??? |
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實驗一.?風速檢測傳感器 |
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實驗二.?光照傳感器 |
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實驗三.?溫濕度傳感器?? |
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實驗四. 聲光報警傳感器 |
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第三章.?無線通訊模塊部分? |
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實驗一. ZigBee CC2530入門 |
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實驗二. LED燈的控制實驗???? |
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實驗三.?定時器實驗 |
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實驗四.?片上溫度A/D轉換實驗???? |
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實驗五.?串口控制LED燈實驗? |
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實驗六.?點對點無線通訊實驗? |
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實驗七.?點對多點無線通訊實驗???? |
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實驗八. TI Z-stack2007協(xié)議棧入門實驗 |
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實驗九.?基于Z-Stack的無線組網(wǎng)實驗?? |
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實驗十.?基于Z-Stack的串口控制LED?實驗 |
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實驗十一.?無線溫度檢測實驗? |
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實驗十二.無線透傳實驗 |
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實驗十三.RFID自動讀卡實驗 |
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實驗十四.基于RFID的電子錢包應用實驗 |
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第四章.?基礎應用實驗? |
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實驗一.?實驗環(huán)境使用入門??? |
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實驗二.?多線程程序設計 |
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實驗三.?串口程序設計?? |
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實驗四. SOCKET?網(wǎng)絡編程 |
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實驗五.?嵌入式SQLite應用?? |
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實驗六.?嵌入式WebServer移植???? |
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第五章.?基于Qt的GUI實驗 |
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實驗一.?搭建本機Qt開發(fā)環(huán)境 |
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實驗二.?基于QtDesigner的程序設計??? |
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實驗三.?搭建Qt/Embedded ARM環(huán)境 |
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第六章.?底層系統(tǒng)構建實驗? |
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實驗一. Linux內核裁剪與編譯 |
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實驗二.?構建根文件系統(tǒng) |
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第七章.?設備底層驅動實驗? |
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實驗一.?內核驅動入門?? |
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實驗二. PWM蜂鳴器驅動及控制 |
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實驗三. ADC驅動及采樣? |
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實驗四. LCD設備驅動及控制?? |
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實驗五. U盤接口使用??? |
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第八章.綜合項目實訓部分 |
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實驗一. 智慧農業(yè)實訓系統(tǒng)入門 |
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實驗二. 智慧農業(yè)系統(tǒng)之傳感器檢測實訓 |
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實驗三. 智慧農業(yè)系統(tǒng)之環(huán)境智能調控實訓 |
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實驗四. 智慧農業(yè)系統(tǒng)之反饋控制實訓 |
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實驗五. 智慧農業(yè)家居系統(tǒng)之數(shù)據(jù)庫處理實訓 |
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實驗六. 智慧農業(yè)系統(tǒng)之視頻監(jiān)控訪問 |
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實驗七. 智慧農業(yè)系統(tǒng)之GSM/GPRS短信息控制實訓 |
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實驗八. 智慧農業(yè)系統(tǒng)之WEB遠程服務器監(jiān)控實訓 |
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實驗九. 智慧農業(yè)系統(tǒng)之Android手持設備接入控制實訓 |
