智能農業綜合實訓系統
時間(jian)：2017-04-07 來源：華(hua)清遠見
1.項目案例演示
2.項目背景
目前大多數農(nong)業管理都(dou)得依靠(kao)人工(gong)完成，例如農(nong)作物(wu)(wu)(wu)生(sheng)長環境(jing)的檢測與維護都(dou)得依靠(kao)人工(gong)來(lai)完成，耗(hao)費大量人力(li)物(wu)(wu)(wu)力(li)，效(xiao)率(lv)低，而(er)且(qie)每天重復性(xing)工(gong)作比(bi)較多。本設計利用(yong)最先進(jin)的物(wu)(wu)(wu)聯(lian)網技術，實(shi)現自動檢測影響農(nong)作物(wu)(wu)(wu)生(sheng)長的環境(jing)變(bian)量的實(shi)時變(bian)化。當檢測到(dao)環境(jing)變(bian)量超過設定值時會采用(yong)報警(jing)方式或者(zhe)自動采取應對措施進(jin)行(xing)處理。并且(qie)可(ke)以隨時隨地檢測農(nong)業狀態。
3.項目功能介紹
● 利(li)用最先進的物(wu)聯網技術，實現自動檢測影響農作物(wu)生長(chang)的環境變量的實時(shi)變化
● 檢測到環境變量(liang)超過設定值時會采用報警方式或者自動(dong)采取應對(dui)措(cuo)施進行處理
● 可以隨(sui)時(shi)隨(sui)地檢(jian)測農業(ye)狀態
4.項目框架
● 智能農業總(zong)體設計框圖：
其中信息采用板(ban)(ban)將(jiang)采集到的傳(chuan)感器(qi)信息傳(chuan)遞給(gei)核心(xin)板(ban)(ban)，核心(xin)板(ban)(ban)將(jiang)信息實時更新在html文件中，網頁(ye)或app通(tong)過訪問核心(xin)板(ban)(ban)服(fu)務(wu)器(qi)讀取當前(qian)傳(chuan)感器(qi)信息。網頁(ye)或app還可以通(tong)過交互界面上的交互按鈕給(gei)服(fu)務(wu)器(qi)傳(chuan)輸控(kong)制(zhi)信息，核心(xin)板(ban)(ban)將(jiang)控(kong)制(zhi)信息傳(chuan)遞給(gei)執行(xing)板(ban)(ban)執行(xing)相應操作。
● 智能(neng)農業(ye)詳(xiang)細設計框圖(tu)：
5.技術點
1. 信息采集模塊
1.1 傳感(gan)器板模塊概述
本模塊(kuai)(kuai)分(fen)為一個信(xin)(xin)息(xi)采(cai)(cai)集(ji)板和5個傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)，信(xin)(xin)息(xi)采(cai)(cai)集(ji)板主要負責收集(ji)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)傳(chuan)(chuan)來的(de)信(xin)(xin)息(xi)，然后通過Zigbee模塊(kuai)(kuai)將(jiang)收集(ji)到的(de)信(xin)(xin)息(xi)發射出(chu)去。傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)有光照傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)、土壤溫濕度(du)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)、空(kong)氣溫度(du)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)、二氧化碳(tan)濃(nong)度(du)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)、液位傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)，負責感(gan)(gan)(gan)應環境(jing)信(xin)(xin)息(xi)。
1.2 空氣溫濕度傳感器
DHT11數字溫濕(shi)度(du)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)安置(zhi)于智能(neng)(neng)農(nong)業空氣中，用來檢測(ce)環境(jing)溫度(du)。它應用專用的(de)數字模塊(kuai)采(cai)集(ji)技(ji)(ji)術(shu)和溫濕(shi)度(du)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)技(ji)(ji)術(shu)，確(que)保產品具有 極(ji)高的(de)可靠性與卓越(yue)的(de)長期穩(wen)定性。傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)包括一個(ge)電阻式感(gan)(gan)濕(shi)元件和一個(ge)NTC測(ce)溫元件，并與一個(ge)高性能(neng)(neng)8位單片機(ji)相(xiang)連接(jie)。它具有成本(ben)低(di)，性能(neng)(neng)穩(wen)定，抗干擾 能(neng)(neng)力強等優點。
1.3 土壤溫濕度(du)傳感器
土(tu)(tu)壤溫(wen)濕(shi)度(du)傳(chuan)感(gan)(gan)器（SHTxx）安置(zhi)于智(zhi)能農(nong)業的農(nong)田土(tu)(tu)壤中，主要負責監控土(tu)(tu)壤的溫(wen)濕(shi)度(du)。土(tu)(tu)壤專用型溫(wen)濕(shi)度(du)探(tan)頭采用原裝進口溫(wen)濕(shi)度(du)傳(chuan)感(gan)(gan)器為核心部(bu)件，可(ke)直接(jie)連(lian)接(jie)單片機使用。具(ju)有非常高(gao)的一致性，可(ke)完全互(hu)換(huan)，濕(shi)度(du)最高(gao)可(ke)達到±2%RH。傳(chuan)感(gan)(gan)器包括一個電容式聚合(he)體測(ce)濕(shi)元件和(he)一個能隙(xi)式測(ce)溫(wen)元件，并與一個14位的A/D轉換(huan)器以及(ji)串行接(jie)口電路在同一芯片上實現無縫(feng)連(lian)接(jie)。具(ju)有品質卓越、超快響(xiang)應、抗干擾能力強(qiang)、性價比極高(gao)等優點。
1.4 光敏(min)傳(chuan)感器
光(guang)(guang)(guang)照(zhao)傳感(gan)器(qi)（ISL29003）安置于智(zhi)能農業溫室大棚中(zhong)，用來檢測大棚中(zhong)的(de)光(guang)(guang)(guang)照(zhao)強度。ISL29002是(shi)一(yi)個(ge)集(ji)成(cheng)的(de)光(guang)(guang)(guang)傳感(gan)器(qi),具有(you)一(yi)個(ge)內(nei)置的(de)積分型ADC和一(yi)個(ge)標準的(de)I2C接口。
1.5 液位傳感器
該傳感器安置于水(shui)池里，主要負(fu)責監測(ce)水(shui)池水(shui)位，其原理比較簡單，僅有(you)開(kai)關兩個狀態。
1.6 ZigBee模塊(kuai) ZigBee采用的是(shi)FS_RF231模塊(kuai)。將數(shu)據存(cun)儲到(dao)data_send緩沖區中(zhong)，通過WIFI發送(song)到(dao)路由(you)(you)器，經由(you)(you)路由(you)(you)器發送(song)到(dao)主機服務器中(zhong)，最為科(ke)研人員或農(nong)業工作人員參考。
2. 執行與信息傳輸模塊
2.1 ZigBee模塊
igBee采(cai)(cai)用的(de)是ZICM2410模塊。ZigBee網絡(luo)(luo)特點：低功耗、低成本(ben)、支持大(da)量網絡(luo)(luo)節點、支持多種網絡(luo)(luo)拓撲、低復雜(za)度、快速、可靠等(deng)等(deng)。在安(an)全(quan)(quan)性上，安(an)全(quan)(quan)服務比較完善，每一(yi)層（MAC層、網絡(luo)(luo)層、應用層）都能被(bei)保(bao)護，采(cai)(cai)用了高級(ji)加密標準（AES）。
在(zai)執(zhi)行板(ban)本上ZICM2410模塊有3種(zhong)功能：
◆ 采集功能
對傳感器數(shu)據的(de)采(cai)集(CO2模塊在執行板上)。
◆ 協調功能
用來自傳感(gan)板的數據進行轉發(fa)并上傳給主控制器。
◆ 執行單元
對來自(zi)主控制器的(de)命(ming)令進行(xing)分(fen)析并處理(li)。
2.2 WiFi模(mo)塊
本項目采用uart_wifi和服務器交互，向(xiang)服務器發(fa)送網(wang)絡打包后的傳(chuan)感(gan)信息，并能接收服務器發(fa)來的控制命令(ling)。
2.3 二(er)氧化(hua)碳傳感器
MG811型CO2濃(nong)(nong)度傳感器安置于智能農業(ye)溫室(shi)大棚中，用來測(ce)量空氣中CO2的濃(nong)(nong)度，達到及時掌握蔬菜生長情況，科學(xue)管(guan)理(li)。MG811型CO2濃(nong)(nong)度傳感器對CO2有良好(hao)的靈(ling)敏度和選擇性，受溫濕(shi)度的變化影(ying)響較小，有良好(hao)的穩定性、再現性。
2.4 風(feng)扇
終端可以通過按鈕(niu)打開風扇來給空氣降溫。
2.5 水泵
終端可以通過按鈕打開水泵給農(nong)作物澆(jiao)水。
2.6 光(guang)照燈(deng)
當太陽光(guang)強度(du)不足(zu)時，可以在終端(duan)點擊按鈕(niu)打開光(guang)照燈給(gei)農作(zuo)物提高光(guang)照強度(du)。
3. 核心板
3.1 USB WiFi模塊
WiFi 主要功能(neng)：
● 接收傳感器采(cai)集(ji)數據；
● 發送執行命令；
● 用于(yu)網頁請求(qiu)與Web服務器間(jian)的(de)數據(ju)交互；
● 用于客(ke)戶端與客(ke)戶端服務器間的數據交互。
3.2 Camera模塊
攝(she)(she)像頭模塊主要用(yong)于采集農(nong)業內的視頻信息，上傳到視頻流服(fu)務器，用(yong)戶通過(guo)訪問WEB來(lai)實(shi)時監(jian)控農(nong)業內的實(shi)際情況。FS210板提(ti)供了(le)2個Camera接口：CAMERA_A、CAMERA_B，這里選用(yong)CAMERA_A，所用(yong)攝(she)(she)像頭型號為OV3640。
3.3 GPRS/GPS二(er)合一模塊
可(ke)用(yong)GPRS/GPS二合(he)一模塊發送報警(jing)短信。
6.相關硬件平臺展示
