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智能农业大棚工程应用
发布日期:2017-05-06   点击次数:1694
系统简介
  物联网农业大棚工程应用,充分利用云平台的分布式计算和海量异构数据存储的服务优势,将部署在温室大棚中的各种传感器、控制设备、视频监控设备、经过物联网网关分析处理,搭载NB-IoT模块低功耗远距离传输接入云服务平台,实现农业生产环境的智能感知、大数据分析、智能决策、自动控制以及预测报警。用户既可以通过物联网网关,又可以通过WEB或者智能终端随时随地查看农业生产状态,及时人工干预,为农业生产的精细化、可视化、自动化调控提供科学依据,达到提高农作物产量、改善农作物品质的目的。
该实训系统全面覆盖了传感器采集、设备控制、无线传感器网络、嵌入式Qt开发、M2M通信、中间件、数据库、前端开发、Android移动开发等物联网相关课程的关键技术,是物联网的典型应用系统
  • 系统构成
  • 核心功能
  • 软件系统

  物联网温室大棚具有感知层、网络层、应用层三层体系结构。
  感知层主要包括温湿度、光线、二氧化碳、土壤温湿度、风速、风向、雨雪等各种传感器节点,以及通风扇、喷灌、补光灯、加湿器、警笛、卷帘等控制设备,实现农业温室大棚信息的实时监测、农用设施的状态检测、以及自动化控制。
  网络层包括传感器与控制柜之间的网络,控制柜与云服务平台的网络。传感器设备采用工业传感器,有RS485接口或模拟量接口,因此传感器与控制柜根据实际需要可采用RS485、以太网有线通信,也可经过中转使用433M或ZigBEE进行无线通信。接入网络可使用以太网、WIFI、3G/4G、NB-IoT任一种,负责网关与云服务平台之间的数据交互,将汇聚的感知层设备信息接入到云服务平台。
  应用层主要设计面向用户,具有多种终端设备诸如PC C#客户端、Web客户端、Android客户端等,与温室大棚有关的各种软件系统,如温湿度自动调节、光照自动调节、二氧化碳浓度自动调节、视频监控等。

    环境监测
  传感设备实时采集大棚内空气温湿度、CO2浓度、光照强度、土壤温湿度、土壤水分,大棚外风速、风向、雨雪等数据,通过传感器网络传输给物联网网关,由网关的智能农业管理平台对数据进行分析处理。

    智能控制
  控制设备接收网关智能农业管理平台的控制命令,对大棚内排风扇、喷灌、补光灯、加湿器、报警器、以及照明灯带等进行控制,同时向网关智能农业管理平台反馈设备的运行状态。

    联动控制
  用户可根据农作物种类、生长周期和季节变化,随时修改传感设备与控制设备的自动联动。设定传感器设备的上限值和下限值,以及当传感器采样低至下限值或高至上限值时,控制设备的动作。软件支持开启启动、定时关机、并支持日志记录功能,可记录所有操作。
  (1)大棚内温度自动调节:系统根据温度阈值,自动开关排风扇。
  (2)大棚内湿度自动调节:系统根据湿度阈值,自动开关加湿器。
  (3)大棚土壤湿度自动调节:系统根据土壤湿度阈值,自动进行喷灌。
  (4)大棚光照强度自动调节:系统根据光照度阈值,自动控制卷帘或植物生长灯。
  (5)大棚CO2自动调节:系统根据CO2浓度,自动控制排风扇换气。

    视频监控
  系统提供本地网关、远程Android手机端的视频监控功能。通过视频传输技术,直观地查看农作物生长情况。

    多终端客户端
  系统提供本地网关、WEB端、Android手机端三种客户端的智能农业监控平台,通过即时通信网络协议与部署在远程服务器的泛太云服务平台进行信息交互。

    数据管理
  系统提供实时数据和历史数据查询两种功能。实时数据可在本地网关、WEB端、Android手机端的软件平台上查询。历史数据可在本地网关、WEB端界面通过表格、曲线显示。支持数据库管理、数据查询、导出、打印、统计分析、图表分析等各项数据处理功能。

    阈值超出警告
  系统实时采集的各项环境参数,超出设置的上下限阈值时,会有报警产生,自动提醒用户,同时写入报警日志。Android手机端也会震动提醒,语音提醒。

    远程访问和控制
  系统提供Android手机端、Web端用户远程登录获取实时环境信息、控制设备、视频监控、以及超出报警。

    地图定位
  系统Web端提供外网IP定位和关键词定位两种功能。地图上除了实现放大、缩小、显示详细信息等地图的基本功能外,还可以浏览物联网网关的监测信息。

    多用户管理
  系统提供管理员用户和普通用户两种。管理员用户可以分配多个普通用户,同时可以查看所有物联网网关管理的传感器数据。

    太阳能供电
  系统可以通过交流电源供电工作,也可以通过开关切换使用太阳能供电。

    数据联网
  系统传感网络既可使用RS485总线Modbus协议,又可使用ZigBee协议。支持网关或Android手机端动态切换。接入网络既可使用以太网、WIFI,又可用4G移动网络连入互联网,真正实现数据共享。

1. 物联网云服务系统
  智能温室大棚使用部署在云端的泛太云服务系统(FTIOTCLOUD),将采样信息、设备状态、联动设置、数据展示、报警记录、用户管理、地图定位的所有信息进行存储、分析、处理,为多客户端提供应用服务。
  
2. Linux智能温室大棚管理平台
  物联网网关使用嵌入式Linux操作系统,运行基于Qt的智能温室大棚管理软件,具有添加节点、实时采集、设备控制、联动设置、历史数据查询、曲线显示、视频监控、超出报警、ZigBee网络状态查询等功能。


主界面                                   大棚外气象环境监测

环境监测                                 土壤温湿度联动控制

3.Web智能温室大棚监控平台
  系统提供Web浏览器方式访问智能温室大棚,只需输入温室大棚的URL地址,就可以登录到web系统中,远程查询各个传感器的采样数据,对各个执行设备进行远程控制。具体包括多用户管理、物联网网关管理、传感器设备管理、联动管理、报警记录、历史数据曲线显示、多模式地图定位等功能。


用户登录界面                                           关联设置

环境监测实时采集                                    地图定位

4.Android智能温室大棚监控软件
  Android手机温室大棚监控软件,具体包括物联网网关添加、设备采集控制、设备关联、报警记录、视频监控、用户设置等功能。


主菜单                   网关查询                实时采集                设备控制

5. 微信公众平台远程监控
  可扫描二维码加入泛太物联网微信公众开放平台,使用该平台也可读取传感器采集的数据,对设备进行远程控制。