北京华育物联网智慧农业案例(2)

1）、高精度测量温室大棚生产过程中的参数，智能控制温室

内温度、湿度通风状况等，自动实现保温、保湿和历史数据的记

录，视频监测温室内部环境。

2）、需要远程访问与控制。使用PC机能够进行远程访问温室

内的相关数据，实时观察植物的长势，还可以远程控制温室内部

的执行器件（风扇、加湿器、加热器）来改变温室内部环境；使

用手机同样可以远程访问温室内部环境的各项数据指标，远程控

制温室内部的执行器件。

3）、对温湿度进行监测：实时监测温室内部空气的温度和湿

度。要使得测湿精度可达±4.5%RH，测温精度可达±0.5℃（在

25℃）。

4）、对光照度进行监测：要求实时对温室内部光照情况进行

检测，其实时性强，应用电路要求简单，便于实验。

5）、具备安防监测功能：当温室周边有人出现时，安防信息

采集节点能够向主控中心发送信号，同时光报警。要求检测的最

远距离为7米，角度在100º左右。

6）、视频监测功能：要求工作人员既可以在触屏液晶显示器

上看到温室内部的实时画面，又可以通过PC机远程访问的方式来

观看温室内部的实时画面。

7）、需具备控制风扇功能：系统能自动开启风扇加强通风，

为植物提供充足的二氧化碳。

8）、需要具备控制加湿器功能：如果温室内空气湿度小于设

定值，系统需要自动启动加湿器，达到设定值后便停止加湿。

9）、能够控制加热器给环境升温功能：当温室内温度低于设

定值时，系统能自动启动加热器来升温，直到温度达到设定值为

止。

10）、具有局域网远程访问与控制功能：用户便可以使用PC

机访问物联网数据，通过操作界面远程控制温室内的执行器件，

维护系统稳定。

11）、需要具备GPRS网络访问功能：用户能够用手机来访问

物联网数据，了解温室内部环境的各项数据指标（温度、湿度、

光照度和安防信息）。

12）、需要具备控制参数设定及浏览功能：客户要求对所要实

现自动控制的参数（温度、湿度）进行设置，以满足自动控制的

要求。

三、系统设计

1、智慧农业控制系统工作原理

物联网智慧农业项目采用无线传感网技术实现对数据的采集

和控制，项目采用zigbee协议组建无线传感网络，采用linux

操作系统的嵌入式网关技术实现Internet的远程访问与控制功

能，GPRS网的远程访问与控制功能、视频监测功能和数据显示功

能。原理图和整体方案如下图所示：

物联网智慧农业实训系统ITS-WSNCE/A原理图

物联网智慧农业实训系统ITS-WSNCE/A结构图

2、智慧农业控制系统功能描述

物联网智能温室控制系统采用当前比较热门的无线传感器网

络技术、ARM嵌入式技术和传感器技术相结合的方式，精准采集

温室内部环境的各项指标，驱动相应执行器件（风扇、加湿器、

加热器）平稳控制温室内部环境的变化。实现了如下18项功能：

1）、空气温湿度监测功能：工作人员可根据温湿度采集节点

配有温湿度传感器SHT10，实时监测温室内部空气的温度和湿度。

测湿精度可达±4.5%RH，测温精度可达±0.5℃（在25℃）。

2）、土壤湿度监测功能：土壤湿度采集节点配有土壤湿度传

感器，实时监测温室内部土壤的湿度。

3）、光照度监测功能：光照度采集节点采用光敏电阻来实现

对温室内部光照情况的检测，其实时性强，应用电路简单，便于

学生实验。

4）、土壤PH监测功能：土壤PH采集节点采用土壤PH传感器

来实现对温室内部土壤PH情况的检测。

5）、鱼池氧气溶度监测功能：鱼池氧气溶度采集节点采用氧

气溶度传感器来实现对鱼池水中氧气溶度鱼池氧气溶度的检测。

6）、安防监测功能：当温室周边有人出现时，安防信息采集

节点便向主控中心发送信号，同时光报警。安防信息采集节点采

用的传感器为人体红外感应模块，它检测的最远距离为7米，角

度在100º左右。

7）、视频监测功能：摄像头实时捕获温室内部的画面，而后

通过USB接口将画面数据传输给网关处理。我们既可以在触屏液

晶显示器上看到温室内部的实时画面，又可以通过PC机远程访问

的方式来观看温室内部的实时画面。

8）、控制风扇促进植物光合作用功能：植物光合作用需要光

照和二氧化碳。当光照度达到系统设定值时，系统会自动开启风

扇加强通风，为植物提供充足的二氧化碳。

9）、控制加湿器给空气加湿功能：如果温室内空气湿度小于

设定值，系统会启动加湿器，达到设定值后便停止加湿。

10）、控制喷淋装置给土壤加湿功能：当土壤湿度低于设定值

时，系统便启动喷淋装置来喷水，直到湿度达到设定值为止。

11）、控制加热器给环境升温功能：当温室内温度低于设定值

时，系统便启动加热器来升温，直到温度达到设定值为止。

12）、 控制喷水装置给鱼池增氧功能：当鱼池氧气溶度低于

设定值时，系统便启动喷水装置来增氧，直到氧气浓度达到设定

值为止。

13)、 局域网远程访问与控制功能：物联网通过网关加入局

域网。这样用户便可以使用PC机访问物联网数据，通过操作界面

远程控制温室内的执行器件，维护系统稳定。

14)、GPRS网络访问功能：物联网通过网关接入GPRS网络。

用户便可以手机来访问物联网数据，了解温室内部环境的各项数

据指标（温度、湿度、光照度和安防信息）。

15)、控制参数设定及浏览：对所要实现自动控制的参数（温

度、湿度、氧气浓度等）进行设置，以满足自动控制的要求。用

户既可以直接操作网关界面上的按钮来完成系统平衡参数的设置，

又可以通过PC机或手机远程访的方式完成参数的设置。

16)、显示实时数据曲线：实时趋势数据曲线可将系统采集到

的温室内的数据以实时变化曲线的形式显示出来，便于观察系统

某时间段内整体的检测状况。

17)、显示历史数据曲线：可显示出温室内各测量参数的日、

月、年参数变化曲线，根据该曲线可合理的设置参数，可分析环

境的变化对植物生长的影响。

3、智慧农业控制系统节点原理图

加热器

温度节点工作原理图

湿度采集节点工作原理图

光照度采集节点工作原理图

接收短信

手机远程控制原理图

四、系统结构组成

智慧农业系统ITS-WSNE/A由仿真沙盘（仅限于教学使用）、

传感设备、传输控制设备与控制台等四部分组成，各部分的设计

要求如下：

1）、仿真沙盘：沙盘总面积为3m×4m、平面高度为0.7m，沙

盘由温室大棚区、鱼池区组成。沙盘底座由角钢件连接，底部用

高密板封装，上部基围用1mm不锈钢拉丝面板装饰；

温室大棚区面积约3m×2m，大棚高度为0.8m，由蔬菜地、大

棚组成。蔬菜地布设4个土壤参数检测点，地面安装各种蔬菜模

型，地面有回水沟。大棚区采用Φ25不锈钢管设计制作顶棚支架、

复盖尼龙薄膜。顶棚支架安装喷淋装置（4个喷头）。喷淋水从鱼

池中抽取，并回流到鱼池中去 …… 此处隐藏：2351字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……