VSWL-NY03智能温室大棚实训系统

一、系统简介
        VSWL-NY03智能温室大棚实训系统综合运用传感器采集、设备控制、无线传感器网络、移动通信、嵌入式系统、中间件等物联网技术以及多学科技术的交叉融合，依托部署在温室大棚中的各种传感器节点、控制节点、智能网关、服务器与客户端实现温室大棚农业生产环境的智能感知、智能分析、智能决策、智能控制以及智能预警等，为农业生产向精细化、可视化、自动化方向的迈进提供了技术储备，为物联网专业教学提供了一个完备的应用实训系统。
二、系统构成
       系统利用各种传感器测量温室大棚生产过程中的参数，结合嵌入式数据库存储技术将历史数据统一保存管理；利用无线传感器网络统一管理各个节点；利用自动控制理论和反馈控制理论实现智能控制与无人值守；利用嵌入式Linux系统实现智能网关；利用Android系统实现智能终端，促使学生了解物联网技术在农业大棚等现实环境的应用。
1、系统外观

温室大棚外观图

2、系统构成拓扑图

系统构成拓扑图

三、硬件组成
       智能温室大棚实训系统主要由环境感知设备、控制设备、智能网关、视频监控设备、供电设备、智能终端、铝合金钢架模型等组成。
       环境感知设备
       主要由传感器调理板、ZigBee通信处理板以及接口底板组成的节点。标配传感器包括空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器、光照度传感器、二氧化碳传感器、雨雪传感器、风速传感器等，可根据客户需求定制不同类型的传感器节点。
       控制设备：
       主要由执行设备、ZigBee通信处理板以及接口底板组成的节点，交流220V供电，整体封装在标准的86盒内，安全可靠。标配执行设备包括加湿器、电动卷帘、补光灯、加热灯带、滴灌、换气扇等，可根据客户需求定制不同的控制设备。
       智能网关：
       主要用于传感层设备的数据处理以及接入上层云服务平台。主要由Cortex-A8主板组成，可升级为A9四核主板，整体封装在模具内，美观大方。主板集成ZigBee无线路由器通信模块，用于维护ZigBee网络，接收ZigBee传感器采样信息，向ZigBee控制设备发送控制命令。主板还集成WiFi模块，用于连接无线路由器，降低以太网布线的复杂度。同时，主板可扩展GPRS、3G或4G模块，将智能网关接入互联网，实现信息的远程可靠传输。
       视频监控设备
       它是一种视频服务器，具有IP地址和MAC地址，用于视频监测大棚内农作物的长势、以及安全防范。
       智能终端：
       主要指运行Android系统的平板电脑或智能手机。Android平板电脑，运行智能温室大棚终端软件，实现大棚环境监测、农业设备远程控制、以及视频查看等功能。
       供电设备：
       配有完善的供电设备，包括空气开关、急停开关、电源指示灯等，安装在底座钢架上，为系统输入安全稳定的交流220V总电源。可使用太阳能供电板为系统提供能源，降低系统能耗。
       钢架模型：
       支撑温室大棚的整个设施，内部铺设供电线路。除了提供标准农业大棚钢架模型外，还可根据学校的要求设计温室大棚的外观，感知与控制设备的类型，设备部署的方式，模型材料以及是否使用真实的农作物等。
四、软件资源
       系统软件默认采用C/S结构，主要包括ZigBee无线传感器网络数据透明传输软件、本地智能网关QT温室大棚监控软件、温室大棚Android终端监控软件等。
       ZigBee无线传感器网络数据透明传输软件：
       主要实现ZigBee网络的建立、节点的自动入网、节点休眠与唤醒、节点之间数据的透明传输、传感器节点的采样与传输、以及执行节点驱动设备的功能。
       智能网关QT温室大棚监控软件：
       智能网关采用嵌入式Linux操作系统，上电后即运行基于QT的智能温室大棚监控软件。用户可以在本地网关上直接浏览温室大棚内所有传感器采集的数据，可以手动控制大棚所有农用设备，可以编辑控制规则实现环境参数自动控制与调节。网关监控软件集成了嵌入式数据库，对所有传感器数据进行保存，用户可以浏览传感器的历史数据以及观察曲线图。
       Android温室大棚终端监控软件：
       平板电脑运行基于Android操作系统的智能温室大棚终端监控软件。用户可以在平板上浏览温室大棚内所有传感器采集的数据，可以手动控制大棚所有农用设备，还可以通过视频远程监控大棚内农作物的生长情况，也可以作为温室大棚安全防范的重要环节。
五、系统功能
1、智能网关实现的功能：
       Linux网关软件运行界面如表所示。

2、智能终端实现的功能：

六、教学资源
      覆盖了ZigBee无线传感器网络、Linux智能网关、以及Android智能终端三部分，因此系统提供了约三十个课时的实验，从基础采集传输实验，到网关汇聚分析处理实验，再到Android终端应用实验，一条线贯穿，让学生在实验中逐步领悟物联网的体系结构，关键技术以及实现方式，培养学生动手解决问题的能力，激发学生的创新潜力。
      另外，为方便用户教学和学习，系统提供了一本使用手册和一本实验指导书。使用手册主要介绍如何安全正确地操作这套系统，使其正常运转，实现温室大棚的监控功能。实验指导书详细地介绍了系统的网络结构，网络参数，实验目的，实验原理，以及实验步骤等。
1、基础实验能力

2、创新实验能力

3、科研实验能力

       除了上述传感控制设备、智能网关与智能终端的相关实验外，系统还提供了科研开发类实验。