物聯(lián)網(wǎng)智慧農(nóng)業(yè)實驗室建設解決方案

1、物聯(lián)網(wǎng)智慧農(nóng)業(yè)實驗室建設方案一、物聯(lián)網(wǎng)智慧農(nóng)業(yè)實驗室主要用途物聯(lián)網(wǎng)智慧農(nóng)業(yè)實驗室能夠滿足高校農(nóng)林專業(yè)對物聯(lián)網(wǎng)技術的應用， 以及專業(yè)開設的物聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)絡及應用、 RFID 技術及應用、物聯(lián)網(wǎng)工程及應用、物聯(lián)網(wǎng)標準與中間件技術、 無線單片機應用課程設計、智慧農(nóng)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(wǎng)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(wǎng)技術基礎理論、物理信息系統(tǒng)標識與感知、計算機網(wǎng)絡理論與技術和數(shù)據(jù)分析與信息處理技術等知識，具備通信技術、網(wǎng)絡技術、傳感技術等信息領域?qū)拸V專業(yè)知識， 具備一定的

2、物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)應用系統(tǒng)的開發(fā)、 實踐能力和科學研究能力。從而為地方經(jīng)濟建設提供物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的人才供給實踐、實訓的平臺。二、物聯(lián)網(wǎng)智慧農(nóng)業(yè)實驗室設計方案物聯(lián)網(wǎng)智慧農(nóng)業(yè)實驗室是以光載無線交換機為核心的物聯(lián)網(wǎng)信息平臺構(gòu)建 WiFi 無線局域網(wǎng)， 覆蓋實驗室及其周邊區(qū)域；加上實驗室的有線網(wǎng)絡交換機、 網(wǎng)絡路由器，從而建立融合有線網(wǎng)絡、 無線局域網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)關鍵部分網(wǎng)絡層， 農(nóng)業(yè)大棚及各種傳感器、 嵌入式設備通過WiFi-ZigBee網(wǎng)關、WiFi 設備服務器 （串口通信RS232或 RS485轉(zhuǎn) WiFi 無線網(wǎng)絡）無線接入物聯(lián)網(wǎng)工程信息平臺，構(gòu)成全面涵蓋物聯(lián)網(wǎng)三個層次（應用層、網(wǎng)絡層、感知層）的一個統(tǒng)一的物

3、聯(lián)網(wǎng)智慧農(nóng)業(yè)實驗平臺。同時，其它內(nèi)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(wǎng)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(nóng)林專業(yè)高校設計，可以實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)智慧農(nóng)業(yè)實驗室內(nèi)模擬的農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境數(shù)據(jù)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(nóng)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(shù)據(jù)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(wǎng)智慧農(nóng)業(yè)實驗室拓撲圖：如

4、圖 1物聯(lián)網(wǎng)智慧農(nóng)業(yè)實驗室以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(jié)合農(nóng)業(yè)大棚及大棚內(nèi)多種傳感器、控制設備PLC、Wifi-ZigBee網(wǎng)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(nóng)作物的生長過程；并使用智慧農(nóng)業(yè)大棚信息展示屏實時展示農(nóng)作物生長過程環(huán)境數(shù)據(jù)及生長場景，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)智慧農(nóng)業(yè)實驗室的功能。圖 1物聯(lián)網(wǎng)智慧農(nóng)業(yè)實驗室拓撲圖2.2光載無線交換機及其分布式天線系統(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(chǎn)品，用于實現(xiàn)WiFi 無線射頻信號的遠距離、大范圍的光纖分布，是物聯(lián)網(wǎng)無線網(wǎng)絡分布的主要分布方式。光載無

5、線交換機安裝在物聯(lián)網(wǎng)智慧農(nóng)業(yè)實驗室內(nèi)的落地式網(wǎng)絡機柜里面，與原本有線布線網(wǎng)絡連接，接入學院已有的計算機網(wǎng)絡。光載無線交換機內(nèi)置2 個 WiFi 接入點（ AP）（所有網(wǎng)絡協(xié)議處理、基帶數(shù)據(jù)處理、射頻信號處理都集中在光載無線交換機內(nèi)），通過單模光纖鏈路將WiFi射頻信號分布至物聯(lián)網(wǎng)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，將實驗設備和各類WiFi終端接入統(tǒng)一的WiFi無線局域網(wǎng)，構(gòu)成整體物聯(lián)網(wǎng)平臺。2.3物聯(lián)網(wǎng)實驗平臺服務器為實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)智慧農(nóng)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(nèi)配置一臺服務器。該服務器安裝系

6、統(tǒng)軟件，及物聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)實驗的監(jiān)控和設備管理。2.4智慧農(nóng)業(yè)大棚智慧農(nóng)業(yè)大棚由農(nóng)業(yè)大棚、智慧農(nóng)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(wǎng)技術在農(nóng)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。農(nóng)業(yè)大棚：農(nóng)業(yè)大棚由骨架和覆膜組成，用于農(nóng)作物生長提供一個可控的空間。智慧農(nóng)業(yè)大棚信息展示屏：智慧農(nóng)業(yè)大棚信息展示屏由液晶板拼接而成，用于展示農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)各傳感器采集的環(huán)境數(shù)據(jù)和現(xiàn)場場景；同時展示屏也是展示智慧農(nóng)業(yè)的一個窗口。智慧農(nóng)業(yè)大棚傳感器：傳感器由ZigBee空氣溫濕度傳感器、ZigBe

7、e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(shù)據(jù)經(jīng)WiFi-ZigBee網(wǎng)關轉(zhuǎn)換成Wifi信號接入物聯(lián)網(wǎng)信息平臺，超高頻RFID 讀卡器經(jīng)其配套設備Wifi設備服務器接入物聯(lián)網(wǎng)信息平臺；所有傳感器用于采集農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)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(shù)據(jù)，以及進出農(nóng)業(yè)大棚人員物資信息和農(nóng)作物生長現(xiàn)場的圖像經(jīng)物聯(lián)網(wǎng)信息平臺上傳到物聯(lián)網(wǎng)平臺服務器。智慧農(nóng)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(shù)據(jù)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(xiàn)作物生長過程精確控制。智慧農(nóng)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(shù)據(jù)匯總、展示、比對控制。三、實