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智能農(nóng)業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)（FS_ZNNY）主體是一個(gè)鋁合金金屬骨架和有機(jī)玻璃墻壁組成的溫室系統(tǒng)，與其他感知、控制及執(zhí)行系統(tǒng)一起，構(gòu)成完整的溫室大棚系統(tǒng)。包括：透明溫室大棚、自動(dòng)遮陽(yáng)罩、水泵及噴頭、仿真植物和真實(shí)植物、水循環(huán)系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、光照調(diào)節(jié)系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)安裝位置等。是針對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域自動(dòng)化與智能化應(yīng)用的一款實(shí)景模擬系統(tǒng)，依托各種傳感節(jié)點(diǎn)（環(huán)境溫濕度、土壤水分、二氧化碳、圖像等），和無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的智能感知、智能預(yù)警、智能分析、專家在線指導(dǎo)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供精準(zhǔn)化種植、可視化管理、智能化決策。為院校在物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)方​面提供了一個(gè)真實(shí)的農(nóng)業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，使學(xué)生在實(shí)訓(xùn)中實(shí)現(xiàn)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)綜合技術(shù)應(yīng)用的理解并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新應(yīng)用能力，充分滿足了目前高校培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)人才的需求。

圖1產(chǎn)品實(shí)圖

1.各個(gè)數(shù)據(jù)采集單元及執(zhí)行單元與服務(wù)器通過無(wú)線通信或有線通信，用戶可以根據(jù)用戶實(shí)際情況選擇其中合適的通信方案。

2.若有人非法進(jìn)入大棚，系統(tǒng)均能夠?qū)?bào)警短信發(fā)送到綁定手機(jī)。

3.遠(yuǎn)程視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控大棚內(nèi)情況。

4.系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)空氣溫濕度，土壤溫濕度，光照度和CO2濃度。

5.用戶可設(shè)定空氣溫濕度閾值，根據(jù)閾值將自動(dòng)打開或關(guān)閉加濕器或加熱片來調(diào)節(jié)空氣溫濕度。

6.用戶可設(shè)定光照度閾值，根據(jù)閾值系統(tǒng)將自動(dòng)打開或關(guān)閉燈光或遮陽(yáng)簾來調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度。

7.用戶可設(shè)定土壤溫濕度閾值，根據(jù)閾值系統(tǒng)自動(dòng)打開或關(guān)閉噴淋來調(diào)節(jié)土壤溫濕度。

8.用戶可設(shè)定C02濃度閾值，根據(jù)閾值系統(tǒng)自動(dòng)打開或關(guān)閉通風(fēng)系統(tǒng)來調(diào)節(jié)空氣中CO2的濃度。

9.多種平臺(tái)監(jiān)控，可通過Windows下軟件、android手機(jī)/平板軟件或微信公眾號(hào)的形式檢測(cè)控制系統(tǒng)。

智慧農(nóng)業(yè)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)由仿真沙盤、傳感設(shè)備、執(zhí)行設(shè)備、網(wǎng)關(guān)控制設(shè)備組成。由蔬菜地、大棚組成。布設(shè)多種傳感器，包括空氣溫度、空氣濕度、土壤溫度、土壤濕度、光照強(qiáng)度、二氧化碳濃度等。

圖3智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)

設(shè)備包含以下系統(tǒng)：

智能照明子系統(tǒng)

自動(dòng)光照調(diào)節(jié)系統(tǒng)可根據(jù)光照傳感器判斷溫室大棚的光照度，根據(jù)控制策略控制遮陽(yáng)罩或者補(bǔ)光燈，進(jìn)行溫室內(nèi)光照度調(diào)節(jié)。

智能土壤溫濕度控制子系統(tǒng)

系統(tǒng)配備一套自動(dòng)噴灌系統(tǒng)，由水箱、水泵、電磁閥、噴頭、土壤溫濕度傳感器組成。系統(tǒng)可以控制當(dāng)土壤溫濕度低于設(shè)定值時(shí)，打開水泵、電磁閥，開始噴灌，否則停止噴灌。

智能空氣溫濕度控制子系統(tǒng)

自動(dòng)氣溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)可根據(jù)空氣溫濕度傳感器判斷室內(nèi)溫度，根據(jù)控制策略開關(guān)加熱器，以實(shí)現(xiàn)空氣溫度調(diào)節(jié)的目的。

智能CO2濃度控制子系統(tǒng)

CO2自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，由二氧化碳傳感器、排風(fēng)扇組成，當(dāng)二氧化碳濃度大于設(shè)定值時(shí)，打開排風(fēng)扇給溫室通風(fēng)；低于設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉排風(fēng)扇。

智能安防子系統(tǒng)

安防監(jiān)控系統(tǒng)主要由人體紅外模塊、攝像頭、聲光報(bào)警燈和GPRS模塊組成，人體紅外模塊監(jiān)控是否有人員入侵，如果有人員入侵則打開聲光報(bào)警燈，并通過GPRS模塊發(fā)送短信到客戶手機(jī)上。Wifi攝像頭可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控大棚實(shí)時(shí)影像。

遠(yuǎn)程控制子系統(tǒng)

1、Web訪問

系統(tǒng)以web方式提供服務(wù)，用戶可以通過internet網(wǎng)中任意計(jì)算機(jī)訪問系統(tǒng)。

2、微信云控制

用戶可以通過微信關(guān)注加入設(shè)備公眾號(hào)，通過微信公眾號(hào)提供的按鍵控制和查看室內(nèi)狀態(tài)。除此之外還可以通過發(fā)送文字，語(yǔ)音來控制設(shè)備。

控制子系統(tǒng)

1、數(shù)據(jù)匯總

獲得各個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中。

2、智能分析控制

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，根據(jù)用戶設(shè)置閾值智能控制各個(gè)控制端點(diǎn)。

3、數(shù)據(jù)上傳

上傳數(shù)據(jù)到遠(yuǎn)程服務(wù)器，以供用戶在外網(wǎng)查看控制。

4、終端交互

與局域網(wǎng)內(nèi)控制終端交互，完成系統(tǒng)的設(shè)置、狀態(tài)的查看、設(shè)備的控制等操作

終端控制子系統(tǒng)

用戶可通過手機(jī)終端、PAD或PC訪問智能農(nóng)業(yè)沙盤系統(tǒng)。

1、實(shí)時(shí)狀態(tài)查詢

2、閾值設(shè)置

3、設(shè)備遠(yuǎn)程控制

項(xiàng)目背景

我國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)是靠天吃飯，自然環(huán)境對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響很大。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)在生產(chǎn)過程中，無(wú)論是農(nóng)作物的種植還是水產(chǎn)，畜禽的養(yǎng)殖，多憑農(nóng)牧漁民的經(jīng)驗(yàn)和感覺進(jìn)行生產(chǎn)，這不僅會(huì)造成作業(yè)效率低下，肥水藥的嚴(yán)重浪費(fèi)，還使得農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)難以保證，很難做到集約化和規(guī)?；?。信息化智能監(jiān)控系統(tǒng)可以控制棚內(nèi)的空氣溫度、空氣濕度、土壤溫度、土壤濕度、光照強(qiáng)度、二氧化碳濃度等。對(duì)光照強(qiáng)度，水流量以及PH值，土壤EC值等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)，監(jiān)測(cè)，創(chuàng)造植物生長(zhǎng)的環(huán)境，使棚內(nèi)的環(huán)境接近人工設(shè)想的理想值，以滿足溫室作物生長(zhǎng)發(fā)育的需要。

項(xiàng)目一：不明人員入侵，自動(dòng)報(bào)警場(chǎng)景

場(chǎng)景簡(jiǎn)介：模擬不明人員入侵時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警應(yīng)對(duì)突發(fā)狀況。重點(diǎn)顯示智能安防系統(tǒng)的自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)人體紅外模塊監(jiān)控到人員入侵，會(huì)自動(dòng)打開聲光報(bào)警燈，并通過GPRS模塊發(fā)送短信到客戶手機(jī)上。用戶可以通過Wifi攝像頭實(shí)現(xiàn)手機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控大棚實(shí)時(shí)影像。

涉及實(shí)驗(yàn)：ZigBee無(wú)線組網(wǎng)實(shí)驗(yàn) 大棚異常環(huán)境報(bào)警實(shí)驗(yàn)

涉及設(shè)備：人體紅外模塊 云臺(tái)攝像頭 聲光報(bào)警器 GPRS模塊

項(xiàng)目二：反季節(jié)種植蔬菜，系統(tǒng)智能調(diào)節(jié)室內(nèi)溫、光、水、肥、氣等諸多因素場(chǎng)景

場(chǎng)景簡(jiǎn)介：模擬反季節(jié)種植蔬菜時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)環(huán)境以保證農(nóng)作物正常生長(zhǎng)。重點(diǎn)顯示控制系統(tǒng)控制智能照明及空氣溫濕度控制系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)。適宜的溫度和充足的光照是影響植物光合作用的重要因素。反季節(jié)種植蔬菜時(shí)，對(duì)溫度和光照的要求往往更高。控制系統(tǒng)將獲得的各個(gè)傳感器數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中。智能統(tǒng)計(jì)并分析數(shù)據(jù)，根據(jù)用戶設(shè)置閾值智能控制各個(gè)系統(tǒng)。自動(dòng)控制遮陽(yáng)罩或者補(bǔ)光燈，開關(guān)加熱器，以實(shí)現(xiàn)光照和空氣溫度調(diào)節(jié)的目的；用戶遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控大棚的實(shí)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)情況。

涉及實(shí)驗(yàn)：

（1）ZigBee無(wú)線組網(wǎng)實(shí)驗(yàn)

（2）ZigBee溫濕度采集實(shí)驗(yàn)

（3）ZigBee光照度采集實(shí)驗(yàn)

（4）ZigBee二氧化碳濃度采集實(shí)驗(yàn)

（5）ZigBee光照控制實(shí)驗(yàn)

（6）ZigBee噴灌系統(tǒng)控制實(shí)驗(yàn)

（7）ZigBee風(fēng)扇控制實(shí)驗(yàn)

（8）ZigBee恒溫控制實(shí)驗(yàn)

（9）ZigBee濕度控制實(shí)驗(yàn)

（10）ZigBee光照度控制實(shí)驗(yàn)

（11）ZigBee噴灌控制實(shí)驗(yàn)

（12）ZigBee遮陽(yáng)幕布控制實(shí)驗(yàn)

涉及設(shè)備：二氧化碳傳感器 風(fēng)扇 光照傳感器 電動(dòng)遮陽(yáng)簾 噴灌噴頭 水泵 土壤溫濕度傳感器 加濕器 空氣溫濕度傳感器 加熱器