物聯(lián)網智慧農業(yè)試驗室建設解決方案

1、物聯(lián)網智慧農業(yè)實驗室建設方案一、物聯(lián)網智慧農業(yè)實驗室主要用途物聯(lián)網智慧農業(yè)實驗室能夠滿足高校農林專業(yè)對物聯(lián)網技術的應用，以及專業(yè)開設的物聯(lián)網導論、傳感器原理及應用、無線單片機原理及應用、無線傳感器網絡及應用、RFID技術及應用、物聯(lián)網工程及應用、物聯(lián)網標準與中間件技術、無線單片機應用課程設計、智慧農業(yè)應用系統(tǒng)設計等課程的實踐實訓教學需要，并為學生或教師的物聯(lián)網創(chuàng)新應用項目開發(fā)提供平臺。使學生通過該實驗室的平臺，能掌握物聯(lián)網技術基礎理論、物理信息系統(tǒng)標識與感知、 計算機網絡理論與技術和數據分析與信息處理技術等知識，具備通信技術、網絡技術、傳感技術等信息領域寬廣專業(yè)知識，具備一定的物聯(lián)網農業(yè)應用系

2、統(tǒng)的開發(fā)、實踐能力和科學研究能力。從而為地方經濟建設提供物聯(lián)網行業(yè)的人才供給實踐、實訓的平臺。二、物聯(lián)網智慧農業(yè)實驗室設計方案物聯(lián)網智慧農業(yè)實驗室是以光載無線交換機為核心的物聯(lián)網信息平臺構建WiFi無線局域網，覆蓋實驗室及其周邊區(qū)域；加上實驗室的有線網絡交換機、網絡路由器，從而建立融合有線網絡、無線局域網的物聯(lián)網關鍵部分一網絡層，農業(yè)大棚及各種傳感器、嵌入式設備通過 WiFi-ZigBee網關、WiFi設備服務器（串口通信 RS232或RS485轉WiFi無線網絡）無 線接入物聯(lián)網工程信息平臺，構成全面涵蓋物聯(lián)網三個層次（應用層、網絡層、感知層）的 一個統(tǒng)一的物聯(lián)網智慧農業(yè)實驗平臺。同時，其它

3、內置 WiFi模塊的各種手持設備（筆記本 電腦、手機等）也能無線接入該實驗平臺，成為物聯(lián)網實驗設備的一部分；師生教學、科研 實踐開發(fā)的其它感知模塊，通過與標準的WiFi設備服務器連接，也能輕易接入該實驗平臺， 完成測試、驗證。本實驗室專門為農林專業(yè)高校設計，可以實現物聯(lián)網智慧農業(yè)實驗室內模擬的農業(yè)大棚 內的農業(yè)生產環(huán)境數據采集、環(huán)境控制、人員物資管理、視頻監(jiān)控等功能，以及對農業(yè)大棚的遠程控制。同時，我們提供該實驗室系統(tǒng)的設計原理圖，開放足夠多的端口和豐富、 完善 的接口數據以及二次開發(fā)包，為教師、學生提供一個開放的平臺去學習和研究。2.1物聯(lián)網智慧農業(yè)實驗室拓撲圖：如圖1物聯(lián)網智慧農業(yè)實驗室以

4、光載無線交換機及其配套設備遠端射頻單元通過單模 光纖鏈路分布無線信號；結合農業(yè)大棚及大棚內多種傳感器、控制設備PLG Wifi-ZigBee網關、WiFi設備服務器、實驗平臺服務器及系統(tǒng)軟件，精準控制農作物的生長過程；并使實現物聯(lián)網智慧用智慧農業(yè)大棚信息展示屏實時展示農作物生長過程環(huán)境數據及生長場景,農業(yè)實驗室的功能。和札 ILUAP：:污R取由tZifbce fl SB *咨埋傳探#Zigbw + ：胃 J： |濕度叫普毒I；t Zigbcc m膽侍尊慕I:*-0：'Ag 咒* hZiieet o：II蝕怵口土嫁以 心己偵i日希I快格薩rKRUD設k推1妁舟擁tm”毗第 %勘圖1物聯(lián)

5、網智慧農業(yè)實驗室拓撲圖2.2光載無線交換機及其分布式大線系統(tǒng)光載無線交換機及其配套設備遠端射頻單元為廣州飛瑞敖電子科技有限公司的核心產 品，用于實現 WiFi無線射頻信號的遠距離、大范圍的光纖分布，是物聯(lián)網無線網絡分布的 主要分布方式。光載無線交換機安裝在物聯(lián)網智慧農業(yè)實驗室內的落地式網絡機柜里面，與原本有線布線網絡連接，接入學院已有的計算機網絡。光載無線交換機內置 2個WiFi接入點（AR （所有網絡協(xié)議處理、基帶數據處理、射頻信號處理都集中在光載無線交換機內），通過單模光 纖鏈路將 WiFi射頻信號分布至物聯(lián)網實驗室，在實驗室里面安裝2個遠端射頻單元，完成全實驗室的 WiFi無線覆蓋，將實

6、驗設備和各類WiFi終端接入統(tǒng)一的 WiFi無線局域網，構成整體物聯(lián)網平臺。2.3 物聯(lián)網實驗平臺服務器為實現物聯(lián)網智慧農業(yè)實驗平臺的統(tǒng)一管理、實驗室實驗設備等管控、以及開展功能復雜的綜合設計和科研項目，在實驗室內配置一臺服務器。 該服務器安裝系統(tǒng)軟件，及物聯(lián)網實驗的服務器端軟件，提供本地、或遠程訪問服務，并實施對物聯(lián)網實驗的監(jiān)控和設備管理。2.4智慧農業(yè)大棚智慧農業(yè)大棚由農業(yè)大棚、智慧農業(yè)大棚信息展示屏、各種傳感器、控制器及系統(tǒng)軟件 組成，在老師及實驗指導書的指導下完成物聯(lián)網技術在農業(yè)的應用的學習與實驗，并能在該實驗平臺上進行創(chuàng)新科研課題研究。2.4.1農業(yè)大棚：農業(yè)大棚由骨架和覆膜組成，用

7、于農作物生長提供一個可控的空間。2.4.2 智慧農業(yè)大棚信息展示屏：智慧農業(yè)大棚信息展示屏由液晶板拼接而成，用于展示農業(yè)大棚內各傳感器采集的環(huán)境數據和現場場景；同時展示屏也是展示智慧農業(yè)的一個窗口。2.4.3智慧農業(yè)大棚傳感器：傳感器由ZigBee空氣溫濕度傳感器、ZigBee 土壤溫濕度傳感器、ZigBee 土壤PH傳感器、ZigBee光合有效輻射傳感器、ZigBeeCO2傳感器、超高頻RFID讀卡器、Wifi攝像頭組 成。ZigBee傳感器采集的數據經 WiFi-ZigBee網關轉換成Wifi信號接入物聯(lián)網信息平臺， 超高頻RFID讀卡器經其配套設備 Wifi設備服務器接入物聯(lián)網信息平臺；

8、所有傳感器用于采集農業(yè)大棚內影響作物生長的空氣溫濕度、土壤溫濕度、土壤PH值、光合有效輻射、CO2濃度等環(huán)境數據，以及進出農業(yè)大棚人員物資信息和農作物生長現場的圖像經物聯(lián)網信息平 臺上傳到物聯(lián)網平臺服務器。2.4.4智慧農業(yè)大棚控制器：控制器由加熱、噴灌、通風、卷簾設備及其配套PLC及Wifi設備服務器組成，當傳感器采集的環(huán)境數據與標準值對比超出臨界范圍時，控制器自動啟動相關硬件設備對作物生長環(huán)境加熱、施肥澆水、通風、卷簾加減光照輻射，實現作物生長過程精確控制。2.4.5智慧農業(yè)大棚系統(tǒng)軟件：系統(tǒng)軟件安裝在實驗平臺服務器，用于對采集的數據匯總、展示、比對控制。三、實驗項目物聯(lián)網智慧農業(yè)實驗室可

9、以完成物聯(lián)網網絡層、應用層和傳感層的課程實驗和綜合實 驗，同時支持在此平臺下，開展物聯(lián)網技術在農業(yè)的科研訓練、復雜綜合設計實驗、畢業(yè)設 計及創(chuàng)新實驗，下表列出了基本的實驗項目（附表2）:附表2實驗項目表物I辰網實驗方案設備實驗序號實會項目物聯(lián)網工程信息平臺套件實貓1有線局域網組阿實驗實驗2無線局域網組阿實驗皿3有統(tǒng)和無線肩域混合組網涂實驗4物聯(lián)網工程信息平臺組裝賣險實驗5物聯(lián)網工程信息平臺測試實驗實驗&無線網絡信號分布實驗智慧農業(yè)綜合實驗1空氣溫濕度采集實驗螭2土壤溫濕度采集實驗主驗3土壤FH值采集實盈皿4光臺有效輻射采集實驗實驗5C02濃度采集實驗實驗W農業(yè)大棚現場視頻采集實驗實驗7加熱控制實驗實驗8唳客控制賣驗一萩9滴灌控制實驗實驗19通風控制實驗實驗1J卷簾控制實驗實驗12自動恒溫控制實驗賣驗13自動恒濕控制實驗實驗14自動光合有效輻射控制實驗實驗15自動滴灌控制實驗實驗6大袖異常環(huán)境報警實驗實驗1T人員物資管理實驗賣驗18大概環(huán)境遠程控制實驗實驗19智慧農業(yè)綜合管理系統(tǒng)開發(fā)實驗擬采用實驗室設備如下:序號系統(tǒng)各稱系統(tǒng)設備名稱1物聯(lián)網工程信息平臺套件光載無線交換機遠端射頻單元交換機光載無線網絡管理軟件2實驗平臺服務器實驗平