VSWL-NY03型 智能溫室大棚實訓系統(tǒng)綜合運用傳感器采集、設備控制、無線傳感器網(wǎng)絡、移動通信、嵌入式系統(tǒng)、中間件等物聯(lián)網(wǎng)技術以及多學科技術的交叉融合，依托部署在溫室大棚中的各種傳感器節(jié)點、控制節(jié)點、智能網(wǎng)關、服務器與客戶端實現(xiàn)溫室大棚農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的智能感知、智能分析、智能決策、智能控制以及智能預警等，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向精細化、可視化、自動化方向的邁進提供了技術儲備，為物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教學提供了一個完備的應用實訓系統(tǒng)。
VSWL-NY03智能溫室大棚實訓系統(tǒng)
一、系統(tǒng)簡介
VSWL-NY03智能溫室大棚實訓系統(tǒng)綜合運用傳感器采集、設備控制、無線傳感器網(wǎng)絡、移動通信、嵌入式系統(tǒng)、中間件等物聯(lián)網(wǎng)技術以及多學科技術的交叉融合，依托部署在溫室大棚中的各種傳感器節(jié)點、控制節(jié)點、智能網(wǎng)關、服務器與客戶端實現(xiàn)溫室大棚農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的智能感知、智能分析、智能決策、智能控制以及智能預警等，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向精細化、可視化、自動化方向的邁進提供了技術儲備，為物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教學提供了一個完備的應用實訓系統(tǒng)。
二、系統(tǒng)構成
系統(tǒng)利用各種傳感器測量溫室大棚生產(chǎn)過程中的參數(shù)，結合嵌入式數(shù)據(jù)庫存儲技術將歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)一保存管理；利用無線傳感器網(wǎng)絡統(tǒng)一管理各個節(jié)點；利用自動控制理論和反饋控制理論實現(xiàn)智能控制與無人值守；利用嵌入式Linux系統(tǒng)實現(xiàn)智能網(wǎng)關；利用Android系統(tǒng)實現(xiàn)智能終端，促使學生了解物聯(lián)網(wǎng)技術在農(nóng)業(yè)大棚等現(xiàn)實環(huán)境的應用。
1、系統(tǒng)外觀 
溫室大棚外觀圖 2、系統(tǒng)構成拓撲圖 系統(tǒng)構成拓撲圖
三、硬件組成
智能溫室大棚實訓系統(tǒng)主要由環(huán)境感知設備、控制設備、智能網(wǎng)關、視頻監(jiān)控設備、供電設備、智能終端、鋁合金鋼架模型等組成。
環(huán)境感知設備
主要由傳感器調理板、ZigBee通信處理板以及接口底板組成的節(jié)點。標配傳感器包括空氣溫濕度傳感器、土壤溫濕度傳感器、光照度傳感器、二氧化碳傳感器、雨雪傳感器、風速傳感器等，可根據(jù)客戶需求定制不同類型的傳感器節(jié)點。
控制設備：
主要由執(zhí)行設備、ZigBee通信處理板以及接口底板組成的節(jié)點，交流220V供電，整體封裝在標準的86盒內(nèi)，安全可靠。標配執(zhí)行設備包括加濕器、電動卷簾、補光燈、加熱燈帶、滴灌、換氣扇等，可根據(jù)客戶需求定制不同的控制設備。
智能網(wǎng)關：
主要用于傳感層設備的數(shù)據(jù)處理以及接入上層云服務平臺。主要由Cortex-A8主板組成，可升級為A9四核主板，整體封裝在模具內(nèi)，美觀大方。主板集成ZigBee無線路由器通信模塊，用于維護ZigBee網(wǎng)絡，接收ZigBee傳感器采樣信息，向ZigBee控制設備發(fā)送控制命令。主板還集成WiFi模塊，用于連接無線路由器，降低以太網(wǎng)布線的復雜度。同時，主板可擴展GPRS、3G或4G模塊，將智能網(wǎng)關接入互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)信息的遠程可靠傳輸。
視頻監(jiān)控設備
它是一種視頻服務器，具有IP地址和MAC地址，用于視頻監(jiān)測大棚內(nèi)農(nóng)作物的長勢、以及安全防范。
智能終端：
主要指運行Android系統(tǒng)的平板電腦或智能手機。Android平板電腦，運行智能溫室大棚終端軟件，實現(xiàn)大棚環(huán)境監(jiān)測、農(nóng)業(yè)設備遠程控制、以及視頻查看等功能。
供電設備：
配有完善的供電設備，包括空氣開關、急停開關、電源指示燈等，安裝在底座鋼架上，為系統(tǒng)輸入安全穩(wěn)定的交流220V總電源?？墒褂锰柲芄╇姲鍨橄到y(tǒng)提供能源，降低系統(tǒng)能耗。
鋼架模型：
支撐溫室大棚的整個設施，內(nèi)部鋪設供電線路。除了提供標準農(nóng)業(yè)大棚鋼架模型外，還可根據(jù)學校的要求設計溫室大棚的外觀，感知與控制設備的類型，設備部署的方式，模型材料以及是否使用真實的農(nóng)作物等。
四、軟件資源
系統(tǒng)軟件默認采用C/S結構，主要包括ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)透明傳輸軟件、本地智能網(wǎng)關QT溫室大棚監(jiān)控軟件、溫室大棚Android終端監(jiān)控軟件等。
ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)透明傳輸軟件：
主要實現(xiàn)ZigBee網(wǎng)絡的建立、節(jié)點的自動入網(wǎng)、節(jié)點休眠與喚醒、節(jié)點之間數(shù)據(jù)的透明傳輸、傳感器節(jié)點的采樣與傳輸、以及執(zhí)行節(jié)點驅動設備的功能。
智能網(wǎng)關QT溫室大棚監(jiān)控軟件：
智能網(wǎng)關采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)，上電后即運行基于QT的智能溫室大棚監(jiān)控軟件。用戶可以在本地網(wǎng)關上直接瀏覽溫室大棚內(nèi)所有傳感器采集的數(shù)據(jù)，可以手動控制大棚所有農(nóng)用設備，可以編輯控制規(guī)則實現(xiàn)環(huán)境參數(shù)自動控制與調節(jié)。網(wǎng)關監(jiān)控軟件集成了嵌入式數(shù)據(jù)庫，對所有傳感器數(shù)據(jù)進行保存，用戶可以瀏覽傳感器的歷史數(shù)據(jù)以及觀察曲線圖。
Android溫室大棚終端監(jiān)控軟件：
平板電腦運行基于Android操作系統(tǒng)的智能溫室大棚終端監(jiān)控軟件。用戶可以在平板上瀏覽溫室大棚內(nèi)所有傳感器采集的數(shù)據(jù)，可以手動控制大棚所有農(nóng)用設備，還可以通過視頻遠程監(jiān)控大棚內(nèi)農(nóng)作物的生長情況，也可以作為溫室大棚安全防范的重要環(huán)節(jié)。
五、系統(tǒng)功能
1、智能網(wǎng)關實現(xiàn)的功能：
Linux網(wǎng)關軟件運行界面如表所示。 
2、智能終端實現(xiàn)的功能： 六、教學資源
覆蓋了ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡、Linux智能網(wǎng)關、以及Android智能終端三部分，因此系統(tǒng)提供了約三十個課時的實驗，從基礎采集傳輸實驗，到網(wǎng)關匯聚分析處理實驗，再到Android終端應用實驗，一條線貫穿，讓學生在實驗中逐步領悟物聯(lián)網(wǎng)的體系結構，關鍵技術以及實現(xiàn)方式，培養(yǎng)學生動手解決問題的能力，激發(fā)學生的創(chuàng)新潛力。
另外，為方便用戶教學和學習，系統(tǒng)提供了一本使用手冊和一本實驗指導書。使用手冊主要介紹如何安全正確地操作這套系統(tǒng)，使其正常運轉，實現(xiàn)溫室大棚的監(jiān)控功能。實驗指導書詳細地介紹了系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構，網(wǎng)絡參數(shù)，實驗目的，實驗原理，以及實驗步驟等。
1、基礎實驗能力 | 名稱 | 實驗 |
| 1. 無線傳感器網(wǎng)絡通信類實驗 | IAR集成開發(fā)環(huán)境搭建實驗
基于Z-Stack協(xié)議棧傳感節(jié)點透明傳輸程序的使用實驗 |
| 2. Linux智能網(wǎng)關實驗 | 大棚光線采集顯示實驗
大棚溫濕度采集顯示實驗
大棚外雨雪監(jiān)測顯示實驗
大棚外風速檢測顯示實驗
大棚內(nèi)二氧化碳監(jiān)測顯示實驗
大棚土壤溫濕度檢測顯示實驗
滴灌設備控制實驗
植物補光燈控制實驗
通風扇控制實驗
大棚卷簾控制實驗
大棚地熱控制實驗
加濕器控制實驗 |
| 3. Android智能終端實驗 | 大棚溫濕度終端顯示實驗
大棚光線終端顯示實驗
大棚土壤溫濕度終端顯示實驗
室外雨雪監(jiān)測實驗 |
2、創(chuàng)新實驗能力 | 名稱 | 實驗 |
| 1. 基于QT的智能網(wǎng)關創(chuàng)新實驗 | 基于QT的大棚環(huán)境溫度調節(jié)控制實驗
基于QT的大棚環(huán)境濕度調節(jié)控制實驗
基于QT的土壤溫度調節(jié)控制實驗
基于QT的土壤濕度調節(jié)控制實驗
基于QT的大棚植物光合作用實驗
基于QT的室外天氣監(jiān)測控制實驗
基于QT的傳感器采集信息曲線顯示實驗
基于QT的傳感器采集信息數(shù)據(jù)庫存儲實驗 |
| 2. 基于Android的智能終端創(chuàng)新實驗 | Android終端與Linux網(wǎng)關的網(wǎng)絡通信實驗
基于Android的農(nóng)業(yè)大棚環(huán)境監(jiān)測實驗
基于Android的農(nóng)業(yè)大棚設備控制實驗
基于Android的農(nóng)業(yè)大棚視頻監(jiān)控實驗 |
3、科研實驗能力
除了上述傳感控制設備、智能網(wǎng)關與智能終端的相關實驗外，系統(tǒng)還提供了科研開發(fā)類實驗。 | 名稱 | 實驗 |
| 1.無線傳感器網(wǎng)絡開發(fā)實驗 | 簡單的無線收發(fā)實驗
誤碼率測試實驗
頻譜分析實驗
Z-Stack 點對點通訊實驗
Z-Stack 星狀網(wǎng)通訊實驗
Z-Stack 樹狀網(wǎng)通訊實驗
Z-Stack MESH網(wǎng)通訊實驗
Z-Stack ZigBee PRO通訊實驗
基于Z-Stack2007協(xié)議棧的GenericApp實例的移植實驗
基于Z-Stack2007協(xié)議棧的無線數(shù)據(jù)傳輸實驗；
基于Z-Stack2007協(xié)議棧溫濕度節(jié)點與協(xié)調器的無線數(shù)據(jù)傳輸；
基于Z-Stack2007協(xié)議棧多傳感器節(jié)點與協(xié)調器無線數(shù)據(jù)傳輸；
基于Z-Stack2007協(xié)議棧的網(wǎng)絡拓撲定制實驗； |
| 2.智能網(wǎng)關開發(fā)實驗 | 嵌入式Linux開發(fā)環(huán)境建立實驗：
Uboot啟動代碼配置編譯實驗；
Linux內(nèi)核配置編譯實驗；Linux內(nèi)核驅動開發(fā)實驗；
Linux驅動接口測試實驗；Yaffs根文件系統(tǒng)的制作實驗；
Qtopia2.2.0圖形系統(tǒng)編譯實驗；Qt-4.7.3程序庫的編譯實驗 |
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