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物联网智能农业沙盘模型案例

2019年2月11日

物联网智能农业沙盘模型案例

1.温室大棚实训操作沙盘模型1套
1)温室大棚实训操作沙盘模型,主要集成了温室大棚模型、农作物生长检测传感器(土壤水分、空气温湿度等)、农作物生长环境调节(喷灌、通风、遮阳等)、视频监控等几大部分。
2)沙盘模型整体尺寸≥2×1.6×1.6米(长宽高),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。
3)沙盘模型底座分为三部分:铝合金结构底座、全木烤漆台面和有机玻璃温室。底座为型材搭建,可拆卸移动。
4)模型底座上有供电控制柜,配有空气开关。台面上安装有嵌入式网关、雨滴传感器,其余的工业级无线节点都布置在有机玻璃温室的侧壁上,便于学生操作。
2.遮阳系统 1套
1)温室大棚屋顶为人字形,前方一部分为自动遮阳罩,尺寸不低于1.2米×0.9米。
2)自动遮阳罩使用220V交流电机系统控制,具有电机驱动器、限位开关等组件,可由工业级无线节点控制,实现遮阳罩的自动化控制。
3)交流电机参数:额定扭矩3Nm、额定转速14Rpm、额定电压/频率230V/50Hz、额定功率:90W、电机直径35mm。
3.太阳能发电系统1套
1)温室大棚屋顶后半部分覆盖太阳能电池板,可为整个温室大棚提供电能。
2)配备两块太阳能电池板,功率不低于40W。
3)配套智能太阳能电池控制器和5Ah铅酸电池,整套太阳能发电系统可以为温室大棚提供12V@2A的电能。
4.二氧化碳调节系统1套
1)系统配套一套二氧化碳浓度自动调节系统,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,打开排风扇给温室痛风;低于设定值时,自动关闭排风扇。
5. 自动喷灌系统 1套
1)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。
6. 自动光照调节系统 1套
1)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。
7. 自动气温调节系统 1套
1)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。
8. 核心部件数量
整套温室大棚实现上述功能,至少需要配备以下核心硬件设备:
1)物联网智能网关 1套
a) CPU: S5PV210 ARM Cortex-A8处理器(主频1GHz),内存: ≥512MB DDR2 SDRAM,Flash:≥ 2GB iNAND Flash;
b) ≥7寸真彩液晶屏,分辨率≥800×480,带7寸多点电容触摸屏。
2)协调器 1套
a) 协调器CC2530芯片,运行ZigBee2007协议栈
3)工业级无线节点12套
a) 专用注塑加工外壳,全密封设计,防护等级IP67,可防雨淋、喷溅;
b) 超小型设计,尺寸不大于90*90*42mm;
b) 表面有电源、组网、网络状态、报警指示灯,提示模块工作状态;
c) 使用2*7Pin防水航空插头作为外置接口,可接各种传感器、执行器;
d) 内置电池和电源管理电路,可直接使用太阳能电池板供电。
4)传感器和执行器 1套
光敏传感器1个、二氧化碳传感器1个、空气温湿度传感器1个、土壤湿度传感器2个、雨滴传感器1个、LED照明模块1个、自动遮阳罩系统1套、换气扇2个、补光灯1个、电磁阀1个、声光报警器1个、网络摄像头1个
9. Android监控软件
1)智能温室大棚软件模拟现实温室大棚环境,实现了环境数据的采集、农业电器设备的控制以及根据环境采集值自动控制电器设备的功能;提供软件源代码。
10. 物联网组态软件
1)物联网组态软件基于工业组态软件设计思维,系统需包含两部分软件:物联网组态软件编辑系统、物联网组态软件运行系统。
2)物联网组态软件编辑系统包括以下功能:
a) 提供物联网元件(简称物元)工具箱,分为智能仪表、感知元、执行元、辅助元四类控件,由此四类控件可以搭建任意物联网应用;感知元对应传感器,包括温湿度、电压、电流、震动、倾斜、摄像头等传感器,并且可以进行其他种类的无限扩展和添加;执行员对应执行器,包括风扇、灯光、窗帘、开关、插座等执行设备,也可以进行其他种类的无限扩展和添加;智能仪表可以用于选择数据的显示方式;辅助元用于添加背景和文字,可以设计出更真实的应用场景。
b) 提供物元编辑区,可以通过拖动创建物元,可以设置物元属性,可以单选、全选、多选物元,可以对物元进行粘贴、复制、剪贴、删除、对齐等操作,可以把编辑完成的文件进行保存,在另外一台计算机上打开;编辑区支持多文档同时编辑。
c) 提供物元堆栈,可以对编辑区的物元进行堆叠层次、逻辑次序、内存中的位置进行排序,可以上移、下移物元;
d) 提供物元属性编辑,可以进行物元的属性设置,包括:名称、位置、旋转、锁定、可见,以及可以进行变量关联,变量属性包括变量ID、变量地址、链路ID、变量名称等;
e) 提供变量配置和导入,支持标准xml格式文件的导入;
f) 提供脚本配置功能,支持标准JavaScript格式脚本,可以设置自动运行控制策略和逻辑,多硬件系统进行自动化控制。
3)物联网组态软件运行系统包括以下功能:
a) 运行系统可以直接打开编辑系统保存的视图文件后运行,无需再进行任何物元的编辑和设置;
b) 支持三条硬件链路的选择、设置和操作;
c) 可以启动运行或者关闭视图重新打开;
d) 启动运行时,系统自动和硬件系统通讯建立连接,自动获取硬件数据并显示、自动运行设置的脚本,无需手动干预;
e) 支持IP 摄像头图像的获取和显示;
f) 物元在运行状态显示数据的方式由编辑系统中设置的属性决定,有不同的显示方式,包括纯文本式、图象式、动画式、切换式等,根据物元的对应硬件的特性进行个性化显示。
4)系统提供数据获取、数据库存储和查询等二次开发接口和实例;
11. 物联网云服务系统
1)无需本地化部署,只需进行简单的注册,即可拥有专属的物联网云端管理平台。
2)物联网云服务系统采用B/S(浏览器/服务器)架构,兼容IE、谷歌、火狐等浏览器,并提供Android和IOS客户端程序。
3)系统提供应用向导,用户可快速将物联网感知层设备(数据网关、传感器、执行器、摄像头)接入物联网云服务系统、设置自动化控制策略、绘制图形化的管理和控制页面。
4)系统可接收并存储传感器和执行器的实时数据,网关、传感器、执行器的在线状态,并在系统的界面上进行显示。
5)系统可向执行器发送控制命令,执行器可响应控制命令,并将控制命令的执行结果返回系统,执行记录和执行结果在系统的界面上可查询。
6)当网关、传感器、执行器在设定的间隔时间内未发送心跳包,系统自动将网关、传感器、执行器设置为离线。
7)系统支持多种类型的变量,包括数值型传感器变量、字符串型传感器变量、数值型传感器组合变量、数值型传感器统计变量、执行器变量、系统参数。数值型传感器变量、数值型传感器组合变量、数值型传感器统计变量可设置变量的显示单位、数值范围、小数点位数、比例修正系数。字符串型传感器变量可设置变量的最大长度。执行器变量可设置变量的数据范围和小数点位数。
8)系统支持基础控制策略和自动控制策略。系统提供控制策略编辑器,无需编写代码即可编辑复杂的自动化控制策略,实现物联网系统的各种自动化控制。控制策略编辑器可以使用变量和逻辑运算符,支持自定义的逻辑表达式,可以无穷组合基础控制策略。自动控制类型包括:A、定时触发动作,系统可根据预定的时间表,执行预定义的动作。B、触发操作动作,当某些触发条件(如传感器值大于某个具体的值)触发时,自动启动一系列的控制逻辑。
9)系统支持多项目管理,每个项目拥有独立的访问域名和首页,发布后无需登录即可访问项目首页。
10)系统提供图形化网页开发编辑工具,可在线开发PC版和手机版(Android和IOS)客户端。工具内置多种数据显示控件(包括柱形图、仪表盘、温度计、曲线、图片、文本、摄像头、地图)和控制按钮(包括交替控制和组合控制)等图形化控件,用户可以在一个空白网页上随意拖拽、缩放、设置控件属性、对齐,无需编写任何代码,就能够开发出一套物联网应用管理系统。曲线控件和地图控件支持选择多变量。图片控件和交替控制按钮支持多图片设置,可使用自定义逻辑表达式(支持变量和逻辑运算符)控制显示的图片。文本控件可自定义显示的文本内容,支持变量。
11)通过图形化网页开发编辑工具开发的物联网应用管理系统可同时在PC端、Android客户端、IOS客户端进行访问,且在三个客户端看到的界面和数据完全一致。包括:数据显示控件可实时显示传感器和执行器的实时数据和数据曲线(包括实时、最近一小时、最近一天、最近一周、最近一个月、最近三个月),控制按钮可向执行器发送控制命令,数据变化引起后台触发自动控制策略时可实时在页面上显示,可通过摄像头进行现场的实时画面监控。
12)支持多用户管理及基于角色的权限控制模式,可控制用户访问的菜单是否显示。
13)老师可对多个学生的账号进行管理,允许老师登录学生账号时不需使用用户名和密码。
14)系统提供开放的API接口,支持标准的xml和json数据格式。API接口包括获取网关、传感器、执行器、摄像头的信息,获取网关的实时和历史的在线状态,获取传感器和执行器的实时及历史的数据和在线状态,向执行器发送控制命令。
15)系统提供测试工具,可模拟传感器和执行器向系统发送数据、系统向执行器发送控制命令、执行器向系统发送控制命令的执行结果、传感器和执行器向系统发送状态错误码、网关向系统发送心跳包。

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