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            農業大棚物聯網實訓系統
            發布日期:2017-04-26   點擊次數:5577
            系統簡介
              農業大棚物聯網實訓系統(SeaIOT-AGH01),通過采集大棚內空氣溫濕度、光照度、土壤濕度、二氧化碳濃度等數據信息,經過ZigBee無線傳感網傳送給物聯網網關,物聯網網關通過有線網絡(以太網)、移動網絡(4G)或無線網絡(WiFi)傳送給云服務平臺,經過分析處理,通過WEB頁面展示農業生產環境的數據信息,控制加濕器、通風扇、補光燈、滴灌、遮陽簾、點陣屏等執行器的工作狀態。同時,系統支持視頻采集,用戶可通過物聯網網關、WEB監控平臺、移動端近場或遠程視頻瀏覽大棚狀況。系統支持用戶自定義控制決策,實現農業生產環境的自動調節,達到促進作物生長的目的。
            系統提供了豐富的實驗例程和實驗指導書,能夠滿足無線傳感器網絡、Qt嵌入式系統開發、Android物聯網應用開發、數據庫設計、Web物聯網應用開發等諸多課程的教學與實踐。
            • 系統特點
            • 體系結構
            • 核心功能
            • 軟件系統
            • 教學資源
            • 成功案例

            1)工業級選型:工業級傳感器執行器面向實際應用,注重實際動手能力。

            2)傳輸協議:默認采用ZigBee無線傳輸方式。

            3)涉及課程:無線傳感器網絡、Qt嵌入式系統開發、Android物聯網應用開發、數據庫設計、Web物聯網應用開發

            4)環境自動調節

            根據農作物種植經驗,可以設置環境參數閾值,當環境參數不適合農作物生長時,自動控制相關設備狀態,以實現大棚環境的自動調節。

            5)遠程視頻監控

            采用網絡攝像頭對農業大棚現場進行實時監控,攝像頭通過WIFI接入互聯網,支持WEB監控端、移動端遠程視頻查看,實時監控植物生長情況。

            6)人機交互界面

            物聯網網關、WEB監控端、移動端三方軟件系統均采用圖形圖像化交互界面,增加操作的便利化和直觀性。

            物聯網農業大棚具有感知層、網絡層、應用層三層體系結構。

            感知層主要包括溫濕度、光線、二氧化碳、土壤溫濕度、風速、風向、雨雪等各種傳感器節點,以及通風扇、噴灌、補光燈、警笛、卷簾等控制設備,實現農業農業大棚信息的實時監測、農用設施的狀態檢測、以及自動化控制。

            網絡層包括無線傳感器網絡和接入網絡。無線傳感器網絡采用ZigBee,負責感知層傳感器節點、控制器節點與網關之間的數據通信,由網關匯聚信息。接入網絡可使用以太網、WIFI4G任一種,負責網關與云服務平臺之間的數據交互,將匯聚的感知層設備信息接入到云服務平臺。

            應用層主要設計面向用戶,具有多種訪問終端,如本地網關、Web客戶端、Android客戶端等,運行與農業大棚有關的軟件系統,如大棚溫濕度自動調節、光照自動調節、土壤濕度自動調節、二氧化碳濃度自動調節、視頻監控等。

            系統整體架構如圖所示。


            環境監測

            ZigBee傳感設備實時采集大棚內空氣溫濕度、CO2濃度、光照強度、土壤溫濕度、土壤水分,大棚外風速、風向、雨雪等數據,通過ZigBee無線傳感器網絡傳輸給物聯網網關,由網關的智能農業管理平臺對數據進行分析處理。

            遠程智能控制

            ZigBee控制設備接收網關智能農業管理平臺的控制命令,對大棚內排風扇、噴灌、補光燈、報警器等進行控制,同時向網關智能農業管理平臺反饋設備的運行狀態。系統提供Android手機端、Web端多種方式遠程查詢環境信息、控制執行設備、瀏覽視頻等。

            聯動控制

            用戶可根據農作物種類、生長周期和季節變化,隨時修改傳感設備與控制設備的自動聯動。設定傳感器設備的上限值和下限值,以及當傳感器采樣低至下限值或高至上限值時,控制設備的動作。

            1)大棚內溫度自動調節:系統根據溫度閾值,自動開關排風扇。

            2)大棚內濕度自動調節:系統根據濕度閾值,自動開關加濕器。

            3)大棚土壤濕度自動調節:系統根據土壤濕度閾值,自動進行噴灌。

            4)大棚光照強度自動調節:系統根據光照度閾值,自動控制卷簾或植物生長燈。

            5)大棚CO2自動調節:系統根據CO2濃度,自動控制排風扇換氣。

            視頻監控

            系統提供本地網關、遠程Android手機端的視頻監控功能。通過視頻傳輸技術,直觀地查看農作物生長情況。

            多終端客戶端

            系統提供本地網關、WEB端、Android手機端三種客戶端的智能農業監控平臺,通過即時通信網絡協議與部署在遠程服務器的泛太云服務平臺進行信息交互。

            數據查詢

            系統提供實時數據和歷史數據查詢兩種功能。實時數據可在本地網關、WEB端、Android手機端的軟件平臺上查詢。歷史數據可在WEB端界面通過表格、曲線顯示,支持數據導出功能。

            閾值超出警告

            系統實時采集的各項環境參數,超出設置的上下限閾值時,會有報警產生,自動提醒用戶,同時寫入報警日志。Android手機端也會震動提醒,語音提醒。

            地圖定位

            系統Web端提供外網IP定位和關鍵詞定位兩種功能。地圖上除了實現放大、縮小、顯示詳細信息等地圖的基本功能外,還可以瀏覽物聯網網關的監測信息。

            多用戶管理

            系統提供管理員用戶和普通用戶兩種。管理員用戶可以分配多個普通用戶,同時可以查看所有物聯網網關管理的傳感器數據。


            1 農業大棚感知層管理平臺

            網關采用嵌入式Linux操作系統,上電后默認運行智能農業大棚網關管理軟件。在網關正常訪問互聯網時,自動接入云服務平臺。

            用戶可以在本地網關上直接瀏覽農業大棚內所有傳感器采集的數據,可以手動控制大棚所有農用設備,可以編輯控制規則實現大棚環境參數自動控制與調節,支持本地視頻瀏覽大棚環境;具有系統設置功能,可查詢修改無線傳感網絡參數、網關網絡參數、入網狀態、服務器連接狀態、服務器參數配置、傳感器在線狀態、傳感器屬性信息等;還具有實時傳感器采集、設備手動控制、傳感器聯動設置、視頻本地瀏覽等功能。




            主界面
            大棚外氣象環境監測


            環境監測
            網關視頻監控


            2 農業大棚Android監控終端

            系統支持用戶隨時隨地通過Android移動端登錄到系統中查看農業大棚的各項環境參數和設備狀態。

            具體包括用戶登錄、網關設備添加、傳感器采樣數據的實時顯示、執行器的遠程開關、農業場景自控策略設置、報警信息振動與語音雙重提醒、遠程視頻瀏覽、以及服務器地址編輯和自動切換等功能。

            Android語音報警功能:支持遠程訪問,系統會在參量超過或低于設置的閾值時,自動提醒用戶。如溫度過高,手機遠程終端的APP收到后會語音提醒。

            視頻監控功能:提供Android移動端遠程視頻監控的功能,直觀查看農作物的生長情況。


            3 農業大棚WEB端監控平臺

            系統提供Web瀏覽器訪問智能農業大棚系統采用B/S架構,部署在泛太云服務器中,用戶不管身在何處,都可以通過瀏覽器登錄到監控系統中查詢農業大棚的各項環境參數和設備狀態。

            具有多用戶管理、大棚網關設備的增刪改查、傳感器設備的增刪改查、傳感器采樣數據的實時顯示、執行器的手動開關、農業場景自控策略設置、報警記錄查詢、歷史數據按照時間段以表格/曲線方式展示、數據導出excel文件、IP/關鍵詞地圖定位等功能,還具有服務器地址編輯和自動切換功能。




            該系統涉及如下課程:《無線傳感器網絡》、《Qt嵌入式系統開發》、《Android物聯網應用開發》、《Web物聯網應用開發》。而本系統重點在于將物聯網技術運用在實際工程系統中,因此提供以下幾個典型實訓案例:

            1 《Qt嵌入式系統開發》課程實訓

            軟件開發環境搭建

            系統界面設計

            農業大棚Qt網關系統初始化

            QT網關大棚環境采集顯示(溫濕度、光照度、二氧化碳、土壤濕度、風速、風向、雨雪等)

            QT網關大棚設備狀態控制(通風扇、滴灌、補光燈、警笛等)

            基于gSOAPQT網關遠程訪問數據庫案例

            基于MQTTQT網關大棚參數mqtt即時收發案例

            2 《Android物聯網應用開發》課程實訓

            軟件開發環境搭建

            大棚環境采集界面設計

            大棚設備控制界面設計

            視頻監控界面設計

            基于gSOAPAndroid端遠程訪問數據庫案例

            基于MQTT的傳感器實時接收顯示案例

            基于MQTT的執行器即時發送控制案例

            3 《Web物聯網應用開發》課程實訓

            軟件開發環境搭建

            大棚環境監測前端界面設計

            大棚設備控制前端界面設計

            基于Spring框架的網頁登錄案例

            基于Spring+Mybatis的大棚數據采集存儲案例

            基于MQTTweb傳感器數據實時顯示案例




            華北科技學院采用該平臺
            江西渝州科技職業學院采用該平臺
            西京學院采用該平臺
            包頭師范學院采用該平臺
            湖北工業大學采用該平臺
            寧夏師范學院采用該平臺

            四肖中特选一肖

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