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LGWL-NY02型物聯網農業教學實訓系統

一、產品簡介
LGWL-NY02型物聯網農業教學實訓系統是農業物聯網的典型應用，系統結合ZigBee無線組網技術、傳感器技術、RFID技術、嵌入式系統控制技術、條碼識別技術、網絡TCP/IP技術、移動通訊技術等物聯網關鍵技術，全面監測農業生產過程中空氣溫濕度、土壤水分、溫濕度、光照、CO2、氣象等與農作物生產息息相關的參量，快捷組建現場監測控制系統無線傳感網絡，可方便的進行現場和遠程顯示監測、并聯動控制遮陽簾、通風、噴淋等設施，生動有效的展現和實施農業生產的信息化與現代化。

二、產品特點
1、強大的通訊節點
    系統配套的ZigBee無線通訊節點，采用工業級接口設計，可安裝外殼，支持電池供電，并直接提供傳感器電源，可內置多種獨立傳感器，板載繼電器開關、液晶顯示器、模擬電壓檢測、模擬電流檢測、Modbus工業現場總線接口，可外接多種工業級傳感器，該節點即是一款功能完備的教學開發系統，亦可滿足一定的產品和項目硬件需求。
2、工業級真實傳感器
    系統采用的傳感器全部為農業行業專用的真實設備，具有防護外殼，采用標準通訊接口。具有精度、線性度高，使用壽命長等特點，可廣泛應用于環境質量實時監控，工業過程及安全防護監控，農業、畜牧業生產過程監控。
3、靈活豐富的控制軟件
    系統配套帶顯示設備的觸控網關，提供本地網關監控軟件，也可通過網關的相關服務接口，使用遠程設備進行系統的監控，包括移動手持設備的客戶端Android軟件、Web瀏覽器訪問，手機中文短信息交互等功能。系統開放全部源碼及中間件接口，方便教學及二次開發。
三、系統構成
    物聯網農業教學實訓系統主要由仿真沙盤、智能網關、傳感器、執行器四部分構成。
1、仿真沙盤，包括溫室大棚培育單元、澆灌單元、遮陽卷簾單元、食品運輸加工單元等模擬場景。
2、智能網關，采用高性能低功耗的Cortex-A8處理器，運行嵌入式系統，提供系統服務程序，可支持遠程網絡WEB訪問或客戶端軟件。
3、傳感器節點，包含溫度、濕度、光照度、土壤水分、二氧化碳、大氣壓力、雨雪、風速傳感器、視頻攝像機。
4、執行器節點，包含電動遮陽簾、電動水泵、電子加熱器、植物生長燈、換氣風扇、聲光報警、語音播放器、LED信息顯示器、太陽能供電系統。
四、系統功能
1、實時監測功能
    通過傳感設備實時采集溫室內的空氣溫度、空氣濕度、二氧化碳、土壤水分、棚外光照度、大氣壓力、雨雪天氣、風速等氣象環境數據，將數據通過無線傳感網絡傳輸給網關服務管理平臺進行動態顯示和分析處理，以直觀的圖表和曲線的方式顯示，并提供各種聲光報警信息和短信報警信息。
2、聯動調控功能
    系統會根據檢測到的傳感器信息情況自動調節和控制。
（1）根據光照度，自動控制電動遮陽簾和植物生長燈的打開和關閉；
（2）根據CO2濃度，自動控制風扇換氣；
（3）根據溫濕度閥值，自動開啟加熱器；
（4）根據土壤水分數據，自動進行澆灌；
3、圖像與視頻監控功能
    系統提供視頻本地與遠程監控功能，直觀地反映農作物生產的實時狀態，病蟲害監測，引入視頻圖像處理，既可直觀反映作物的生長長勢，也可以側面反映作物生長的整體狀態及營養水平。可以從整體上提供更加科學的種植決策理論依據。
4、數據查詢與警告功能
    系統可以實時查詢溫室內的各項環境參數、歷史溫濕度曲線、歷史機電設備操作記錄、歷史照片等信息，便于尋找農作物生長環境規律，做出正確的農業生產決策。警告功能可預先設定適合農作物生長條件的傳感器上限值和下限值，當某個數據超出限值時，系統提示警告信息及遠程通知。
5、遠程訪問與控制功能
    系統通過網關系統服務軟件，可通過手機、電腦訪問服務器，遠程實時監控系統環境信息及查詢數據。
五、軟件資源
1、部分本地控制界面：

2、部分Andriod界面：

3、部分實訓實驗圖片：

六、硬件配件參數

名稱	參數	數量
智能網關控制器	CPU處理器：Samsung S5PV210,Cortex-A8,主頻為1GHz DDR2內存： 1GB NAND FLASH：1GB LCD液晶和觸摸屏：7寸TFT LCD，高精度電阻式觸摸屏，支持校準，預留電容屏接口通訊接口：GPRS\3G\ZigBee\IEEE802.11\以太網口\UART\CAN\RS485 音視頻接口：HDMI1.4\AV-IN\TV-OUT\立體聲音頻輸入輸出\MIC 存儲接口：SD卡\USB	1個
無線路由	品牌：TP-Link/普聯技術 TP-Link型號：TL-WR842N 路由器類型：無線無線傳輸速度：300M 有線傳輸率：10/100Mbps 無線傳輸速率：300Mbps 網絡標準：802.11b802.11g802.11n 無線網絡支持頻率：2.4G 內置防火墻：是 WDS：支持 WPS：支持無線天線：不可拆	1個
無線通訊模塊	處理器：CC2530，內置增強型8位51單片機和RF收發器，符合IEEE802.15.4/ZigBee標準規范，頻段范圍2045M-2483.5M。存儲：256KB閃存和8KB RAM 板載接口：內置1路AC 250V/10A繼電器，可實現現場電氣設備控制；1路模擬電壓、1路模擬電流采集接口，支持其它模擬、數字信號外置傳感器；1路Modbus工業現場總線接口；1.3寸液晶屏；蜂鳴器；USB轉串口；ISP下載口；內置傳感器接口；外接傳感器電源輸出口；板載PCB天線與SMA座外接天線可選；通訊距離：>70m 支持供電方式：AA電池、工業蓄電池、太陽能電池、220v電源適配器外殼：密封ABS朔料外殼封裝	20個
光照度傳感器	供電電壓：12V DC 感光體：帶濾光片的硅藍光伏探測器波長測量范圍：380nm～730nm 準確度：±7％重復測試：±5% 溫度特性：±0.5%/℃ 測量范圍：0～200000Lux 輸出形式：模擬量 0-5V 使用環境：0℃～70℃、0%RH～70%RH；大氣壓力：80～110kPa	1個
風速傳感器	供電電壓：DC 12V 輸出形式：模擬量 0-5V 響應時間：＜2S 傳輸距離：＞1㎞測量范圍：0 ~50M/S 測量精度：± 3% 啟動風速：＜0.8M/S 環境溫度：-40~85℃（常用）	1個
溫濕度傳感器	供電電壓：DC 12V，電流< 10mA 測量范圍：溫度：-20℃~70℃；濕度：0～100%rh 測量精度：溫度：±0.5℃；濕度：±4.5%rh 顯示分辨率：溫度：0.1℃；濕度：0.1％RH 接口類型：模擬量 0-5V	1個
二氧化碳傳感器	供電電壓：12V DC 量程：0 ~ 5000ppm 精度：±3% ppm讀數 (0~3000ppm) @10 ~50℃ 分辨率：1ppm 響應時間：小于5分鐘數據更新時間：每2秒預熱時間 @25℃：小于5分鐘操作環境溫度：0 ~50℃, 0 ~ 95%RH（非凝露）保存溫度：-40℃ ~70℃ 輸出：模擬量 0-5V 功耗：Peak 150mA, Low 25mA (@5VDC)	1個
土壤水分傳感器	工作電壓：12V DC 工作電流：30mA 測量參數：土壤容積含水率測量單位：%( m3/m3) 測量量程：0～100% 測量精度：0～50%（m3/m3）范圍內為±2%（m3/m3）工作范圍：-30℃～70℃ 輸出信號：模擬量 0-5V 穩定時間：通電后1秒響應時間：＜1秒	1個
大氣壓力傳感器	工作電壓：12V DC 量程范圍：0～100,110,120Kpa 信號輸出：4～20mA 供電范圍：12～36VDC 測量精度：≤ 0.2％F.S 使用溫度：- 40℃～80℃ 負載(Ω)：≤(U-7.5V)/0.02 響應時間：≤ 1ms 測量介質：空氣	1個
雨雪傳感器	工作電壓：12V DC 測量范圍：雨、雪有無查詢輸出形式：開關量（一組常開/一組常閉）負載能力：(觸電容量)1A/ 24VDC；1A /120VAC 工作環境：溫度-40℃～50℃ 濕度≤100%RH 外殼防護等級：IP45	1個
植物生長燈	工作電壓：12V DC 功率：5w 透鏡角度：90-120 波長：藍光455-465nm 環境溫度：<60°	1個
空氣加熱器	工作電壓：12V DC 額定功率：200W 材質：PTC絕緣型空氣加熱壽命：3年內功率衰減<10%	1個
換氣風扇	工作電壓：DC 12V 轉速：3000(R/min) 風量：9.23/13.96(CFM) 噪音：26/30(dB-A) 框架：注塑一次成型,PBT+30%玻線+VO級阻燃劑風葉：注塑一次成型,PBT+30%玻線+VO級阻燃劑軸承：采用高精度、長壽命低噪音滾珠軸承絕緣電阻：500兆歐以上; 電壓范圍：額定電壓+15% 使用環境溫度(℃)：－20℃～75℃ B:(滾珠軸承) 壽命：60000(小時)	1個
電動遮陽簾	工作電壓：太陽能窗型：天棚簾尺寸：100x80cm 控制方式：電動布藝簾材質：布簾遮光功能：裝飾、全遮光通訊接口：無線遙控	1套
電動水泵	額定電壓：DC 12V 使用電壓：DC5V～DC12V 工作電流：1050Ma±10% 揚程：4米±10% 流量：550L/H±10% 噪聲：（35dB0.5M以內）流體溫度范圍：0度到65度, 連續使用壽命：20000小時以上防水等級為：IP68	1套
聲光報警器	工作電壓：DC 12V 功率：10W 喇叭分貝：90DB 外殼：具有良好的防塵、防水性能。顏色：紅色	1個
云臺攝像機	工作電壓：DC12V，大工作電流500mA。大水平轉角：0-355° 小水平轉角：0-20° 垂直轉角：0°—90° 通訊接口：RS485\WIFI 轉速：水平約12°/S，垂直約10°-30°/S（可選）大載荷：0.5KG 基本功能：上、下、左、右、自動旋轉紅外距離：0―20米	1個
LED信息顯示器	工作電壓：DC 5V 顯示器：點陣LED 分辨率：16x64，支持漢字、圖片級聯：支持級聯	1個
語音播報器	工作電壓：DC 5V 語音：電子語音合成通訊接口：UART	1個
太陽能供電系統	太陽能電池板：18V/8W 尺寸：232x342x8mm 電源箱：4000mA鉛酸電池系統輸出：5-12V 太陽光充電時間：8-10小時(冬季更長) 適配器充電時間：4-5小時	1套

七、實驗項目

第一章. 實驗環境與軟件工具

1.1開發平臺簡介

1.2 Windows系統開發環境

1.3 Linux系統開發環境

第二章. 智能傳感器模塊部分

實驗一. 風速檢測傳感器

實驗二. 光照傳感器

實驗三. 溫濕度傳感器

實驗四. 聲光報警傳感器

第三章. 無線通訊模塊部分

實驗一. ZigBee CC2530入門

實驗二. LED燈的控制實驗

實驗三. 定時器實驗

實驗四. 片上溫度A/D轉換實驗

實驗五. 串口控制LED燈實驗

實驗六. 點對點無線通訊實驗

實驗七. 點對多點無線通訊實驗

實驗八. TI Z-stack2007協議棧入門實驗

實驗九. 基于Z-Stack的無線組網實驗

實驗十. 基于Z-Stack的串口控制LED 實驗

實驗十一. 無線溫度檢測實驗

實驗十二.無線透傳實驗

實驗十三.RFID自動讀卡實驗

實驗十四.基于RFID的電子錢包應用實驗

第四章. 基礎應用實驗

實驗一. 實驗環境使用入門

實驗二. 多線程程序設計

實驗三. 串口程序設計

實驗四. SOCKET 網絡編程

實驗五. 嵌入式SQLite應用

實驗六. 嵌入式WebServer移植

第五章. 基于Qt的GUI實驗

實驗一. 搭建本機Qt開發環境

實驗二. 基于QtDesigner的程序設計

實驗三. 搭建Qt/Embedded ARM環境

第六章. 底層系統構建實驗

實驗一. Linux內核裁剪與編譯

實驗二. 構建根文件系統

第七章. 設備底層驅動實驗

實驗一. 內核驅動入門

實驗二. PWM蜂鳴器驅動及控制

實驗三. ADC驅動及采樣

實驗四. LCD設備驅動及控制

實驗五. U盤接口使用

第八章.綜合項目實訓部分

實驗一. 智慧農業實訓系統入門

實驗二. 智慧農業系統之傳感器檢測實訓

實驗三. 智慧農業系統之環境智能調控實訓

實驗四. 智慧農業系統之反饋控制實訓

實驗五. 智能農業系統之卷簾控制實訓

實驗六. 智慧農業系統之環境數據庫處理實訓

實驗七. 智慧農業系統之環境視頻監控訪問

實驗八. 智慧農業系統之GSM/GPRS短信息控制實訓

實驗九. 智慧農業系統之WEB遠程服務器監控實訓

實驗十. 智慧農業系統之Android手持設備遠程控制實訓

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LGWL-NY02型 物聯網農業教學實訓系統

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