智能农业综合实训系统

智能农业综合实训系统（FS_ZNNY）主体是一个铝合金金属骨架和有机玻璃墙壁组成的温室系统，与其他感知、控制及执行系统一起，构成完整的温室大棚系统。包括：透明温室大棚、自动遮阳罩、水泵及喷头、仿真植物和真实植物、水循环系统、通风系统、光照调节系统、温度调节系统、无线传感器网络安装位置等。是针对于物联网在农业领域自动化与智能化应用的一款实景模拟系统，依托各种传感节点（环境温湿度、土壤水分、二氧化碳、图像等），和无线通信网络实现农业生产环境的智能感知、智能预警、智能分析、专家在线指导，为农业生产提供精准化种植、可视化管理、智能化决策。为院校在物联网实训教学方​面提供了一个真实的农业综合实训系统，使学生在实训中实现对物联网综合技术应用的理解并在此基础上进行创新应用，培养学生创新应用能力，充分满足了目前高校培养物联网技术人才的需求。

图1产品实图

1.各个数据采集单元及执行单元与服务器通过无线通信或有线通信，用户可以根据用户实际情况选择其中合适的通信方案。

2.若有人非法进入大棚，系统均能够将报警短信发送到绑定手机。

3.远程视频实时监控大棚内情况。

4.系统实时监测空气温湿度，土壤温湿度，光照度和CO2浓度。

5.用户可设定空气温湿度阈值，根据阈值将自动打开或关闭加湿器或加热片来调节空气温湿度。

6.用户可设定光照度阈值，根据阈值系统将自动打开或关闭灯光或遮阳帘来调节光照强度。

7.用户可设定土壤温湿度阈值，根据阈值系统自动打开或关闭喷淋来调节土壤温湿度。

8.用户可设定C02浓度阈值，根据阈值系统自动打开或关闭通风系统来调节空气中CO2的浓度。

9.多种平台监控，可通过Windows下软件、android手机/平板软件或微信公众号的形式检测控制系统。

智慧农业实训系统由仿真沙盘、传感设备、执行设备、网关控制设备组成。由蔬菜地、大棚组成。布设多种传感器，包括空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度、光照强度、二氧化碳浓度等。

图3智能农业系统

设备包含以下系统：

智能照明子系统

自动光照调节系统可根据光照传感器判断温室大棚的光照度，根据控制策略控制遮阳罩或者补光灯，进行温室内光照度调节。

智能土壤温湿度控制子系统

系统配备一套自动喷灌系统，由水箱、水泵、电磁阀、喷头、土壤温湿度传感器组成。系统可以控制当土壤温湿度低于设定值时，打开水泵、电磁阀，开始喷灌，否则停止喷灌。

智能空气温湿度控制子系统

自动气温调节系统可根据空气温湿度传感器判断室内温度，根据控制策略开关加热器，以实现空气温度调节的目的。

智能CO2浓度控制子系统

CO2自动调节系统，由二氧化碳传感器、排风扇组成，当二氧化碳浓度大于设定值时，打开排风扇给温室通风；低于设定值时，自动关闭排风扇。

智能安防子系统

安防监控系统主要由人体红外模块、摄像头、声光报警灯和GPRS模块组成，人体红外模块监控是否有人员入侵，如果有人员入侵则打开声光报警灯，并通过GPRS模块发送短信到客户手机上。Wifi摄像头可以实现远程监控大棚实时影像。

远程控制子系统

1、Web访问

系统以web方式提供服务，用户可以通过internet网中任意计算机访问系统。

2、微信云控制

用户可以通过微信关注加入设备公众号，通过微信公众号提供的按键控制和查看室内状态。除此之外还可以通过发送文字，语音来控制设备。

控制子系统

1、数据汇总

获得各个传感器的数据，存储到数据库中。

2、智能分析控制

统计数据，根据用户设置阈值智能控制各个控制端点。

3、数据上传

上传数据到远程服务器，以供用户在外网查看控制。 

4、终端交互

与局域网内控制终端交互，完成系统的设置、状态的查看、设备的控制等操作

终端控制子系统

用户可通过手机终端、PAD或PC访问智能农业沙盘系统。

1、实时状态查询

2、阈值设置

3、设备远程控制

项目背景

我国传统农业是靠天吃饭，自然环境对农业生产的影响很大。传统农业在生产过程中，无论是农作物的种植还是水产，畜禽的养殖，多凭农牧渔民的经验和感觉进行生产，这不仅会造成作业效率低下，肥水药的严重浪费，还使得农产品品质难以保证，很难做到集约化和规模化。信息化智能监控系统可以控制棚内的空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度、光照强度、二氧化碳浓度等。对光照强度，水流量以及PH值，土壤EC值等参数进行实时自动调节，监测，创造植物生长的环境，使棚内的环境接近人工设想的理想值，以满足温室作物生长发育的需要。

项目一：不明人员入侵，自动报警场景

场景简介：模拟不明人员入侵时，系统自动报警应对突发状况。重点显示智能安防系统的自动运转。当人体红外模块监控到人员入侵，会自动打开声光报警灯，并通过GPRS模块发送短信到客户手机上。用户可以通过Wifi摄像头实现手机远程监控大棚实时影像。

涉及实验：ZigBee无线组网实验  大棚异常环境报警实验

涉及设备：人体红外模块 云台摄像头 声光报警器 GPRS模块

项目二：反季节种植蔬菜，系统智能调节室内温、光、水、肥、气等诸多因素场景

场景简介：模拟反季节种植蔬菜时，系统自动调节环境以保证农作物正常生长。重点显示控制系统控制智能照明及空气温湿度控制系统的运转。适宜的温度和充足的光照是影响植物光合作用的重要因素。反季节种植蔬菜时，对温度和光照的要求往往更高。控制系统将获得的各个传感器数据，存储到数据库中。智能统计并分析数据，根据用户设置阈值智能控制各个系统。自动控制遮阳罩或者补光灯，开关加热器，以实现光照和空气温度调节的目的；用户远程视频监控大棚的实时运转情况。

涉及实验：

（1）ZigBee无线组网实验 

（2）ZigBee温湿度采集实验

（3）ZigBee光照度采集实验

（4）ZigBee二氧化碳浓度采集实验

（5）ZigBee光照控制实验

（6）ZigBee喷灌系统控制实验

（7）ZigBee风扇控制实验

（8）ZigBee恒温控制实验

（9）ZigBee湿度控制实验

（10）ZigBee光照度控制实验

（11）ZigBee喷灌控制实验

（12）ZigBee遮阳幕布控制实验

涉及设备：二氧化碳传感器 风扇 光照传感器 电动遮阳帘 喷灌喷头 水泵 土壤温湿度传感器 加湿器 空气温湿度传感器 加热器