农业物联网教学系统的探索与研究.docx

农业物联网教学系统的探索与研究 农业物联网教学系统的探索与研究 摘要：近年来，中国物联网产业持续良好开展势头，作为物联网的重要分支，农业物联网将给人们的生活方式带来较大的改变，从而促进传统农业向智慧农业的转变，更进一步提高农业生产经营的综合效率，降低资源消耗目前大局部高校学习的内容为理论知识，不经过实验或者实际应用，学生很难掌握本教学示范系统包含实际物联网所应用的传感器及控制系统，传输系统、应用系统，为学生提供生动、实际的农业物联网场景，使学生能够熟练掌握所学到的知识 关键词：农业；物联网 1、系统概述 1.1背景概述 随着传感技术和自动化技术的开展，用于大棚种植监控的传感器品类越来越多，大棚种植整体自动化水平也随之上升农业智能大棚监控是利用传感器来监控大棚内的温度、湿度、光照和土壤湿度、土壤温度、CO2浓度等影响农作物生长的环境参数，通过信息化无线传输网络把数据传输到系统进行智能化分析，同时通过计算机系统远程控制大棚内的水阀、加热、补湿、滴灌、喷灌、补光等设备，能够相对恒定的控制大棚内部的环境，从而确保农作物在最正确的状态下进行生长。

对于环境要求比拟高的植物来说，更能防止因为人为因素而造成的生产损失 1.2 系统概述 1.2.1系统简介 本教学示范系统涉及传感器技术，ZIGBEE无线传感器网络，RFID射频识别技术，计算机网络和串口通信技术，自动化控制，嵌入式系统技术等物联网组成的重要技术，使学生能够从实际应用中，全方位了解这一新兴行业，更好的掌握物联网有关的知识 1.2.2系统概要设计 根据初步沟通，本工程包括如下设备内容： 1. 采集传感设备：通过传感器采集温室的温度、湿度、CO2 浓度、光照强度、土壤湿度、土壤温度采集设备可根据需要在温室内部署 2. 高清视频设备：采用高清摄像头采集温室现场的视频和图像数据，保护试验成果 3. 无线传输设备：环境数据通过无线方式进行局部传输，方便工程部署和未来的扩展性 4. 手持管理终端：根据实验需要为相关人员配备手持管理终端，可实时查询园区内的环境参数，及安防情况 5. 监视操作台：控制中心PC对温室的全部温湿度、CO2 浓度、土壤湿度、土壤温度行统一监控，方便管理，便于学生学习时的参观、演示 6. 远程实验平台：通过互联网方式访问远程实验平台，可实时查看采集数据，观看现场视频，并进行病虫害图片管理。

2、 系统方案设计 2.1系统功能 自动检测并调节大棚内温度、湿度、CO2 浓度，光照强度等环境参数同时，网络视频可以实时监控农作物生长状况 2.2系统设备选型 大棚智能监控系统由智能监控系统、大棚环境智能控制器以及传感器、视频图像采集器、过程追溯及外围设备构成 2.2.1环境监测传感器资料与说明 > 无线空气温湿度传感器 内置先进的温度感应器，物联无线温度湿度传感器可实时为您监测温室中的温度，通过无线Zigbee 技术，可与温室中的空调设备相连，当室内温度超过或低于系统设定范围时，可自动翻开或关闭空调设备还可通过设置，随时将温室中的温度情况发送到您的 上，以便您及时了解，省去经常往大棚跑的麻烦此外，物联无线温度湿度传感器采用无线控制技术，省去您的布线烦恼，让您的温室更添整洁清爽 > 无线光照传感器 无线光照传感器，采用对弱光也有较高灵敏度的硅兰光伏探测器作为传感器，随时监测记录太阳光线的强度通过无线Zigbee 技术，物联无线光照传感器还可与相关的补光系统、遮阳系统等设备相连，在有需要时，自动翻开相关设备，为您的作物生长打造完美的光照环境。

> 无线二氧化碳传感器 运用先进的Zigbee 技术，当空气中的二氧化碳浓度超过系统设定阙值范围后，可自动翻开与之相连的通风设备，也可增加对作物的光照，使之进行更多的光和作用，从而减少二氧化碳的浓度 > 无线网关 是将Zigbee 无线网络信号和互联网网络相互连接的桥接设备，实现Zigbee网络设备与互联网网络设备之间的监测与控制有了它，您可以随时随地在互联网上浏览您的温室大棚最新情况，并且还可以进行远程操控！ > 无线中继器 它能有效连接物联Internet 通信网关和超出物联Internet 通信网关有效控制区域的其它Zigbee 网络设备，实现中继组网，扩大覆盖区域，并传输网关的控制命令到相关网络设备，到达预期传输和控制的效果 基于先进的Zigbee 技术，物联无线中继器无需接入网线，就可自行中继组网，扩散网络信号，让您的网络灵活顺畅运行，保障您的所有设备正常运行 > 小型气象站 HOBO气象站使用非常灵敏的传感器，测量要素：温度、相对湿度、降雨、PAR、风速、大气压力、蒸发量等多个传感器根据用户需要，每个数采器可到达15个输入通道，可以采集500000个数据。

> 土壤养分·水分综合测定仪 该仪器不仅能较精确测试土壤中氮、磷、钾、有机质的含量，还可以对土壤的酸碱度、盐分、其它微量元素及土壤的地温、土壤的容积含水量进行实时连续测定和速测另外也可以对化肥进行检测 > 农药残留速测仪 六通道旋转设计，检测速度快；四位LED高亮度数码显示，清晰度高、灵敏度好；数字线路，自动计算，打印测试结果；一体式设计，便于携带，内置普通纸打印机，自动打印结果；采用独特专利暗盒设计，一个对照样品同时对五个样品进行测试，药剂本钱低；体积小、重量轻，主机加附件、药剂盒总重量不超3公斤；交直流两用，可野外流动测试，流动测试可以外接12伏车载直流电源 2.2.2 视频监控前端信息采集 > 球形摄像机 用于视频采集 > 视频效劳器 该视音频解码器是专为大型电视墙监控系统的部署与管理而设计的网络多路解码器，采用Linux操作系统，运行稳定可靠 支持多种网络传输协议、多种码流的传输方式，可支持高清720p视频流的解码输出，同时支持4CIF/DCIF/2CIF/CIF/QCIF分辨率图像解码；支持BNC和VGA同时解码输出；支持语音对讲、报警输入/输出、透明通道等功能，为大型电视墙解码效劳提供强有力的支持。

> 监控中心 视频效劳器上安装编码器对应的效劳器和客户端软件，将编码器转出来的数字信号直接存储到本地存储空间，或者实时监看和操作 > 设备控制器 本系统采用PLC做外围设备的控制PLC通过以太网与控制中心PC通讯，从PC中获取环境有关的数据，从而控制外围的执行机构，如水泵，加湿器，加热器，电磁阀，以及遮阳网电机等 参考文献： 【1】陈一飞，杜尚丰.对农业大系统控制假设干问题的思考，农业工程，2021，vol.1，1：1-5 【2】张海涛，马建，熊永平.物联网技术应用，北京：机械工业出版社，2021，5. 【3】暴建民.物联网技术与应用导论，北京：人民邮电出版社，2021，10. 【4】彭力.物联网技术概论.北京：北京航天航空大学出版社，2021，9. 。