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        物聯網智能農業沙盤模型案例

        2019年2月11日

        物聯網智能農業沙盤模型案例

        1.溫室大棚實訓操作沙盤模型1套
        1)溫室大棚實訓操作沙盤模型,主要集成了溫室大棚模型、農作物生長檢測傳感器(土壤水分、空氣溫濕度等)、農作物生長環境調節(噴灌、通風、遮陽等)、視頻監控等幾大部分。
        2)沙盤模型整體尺寸≥2×1.6×1.6米(長寬高),主體是一個鋁合金金屬骨架和有機玻璃墻壁組成的溫室系統,與其他感知、控制及執行系統一起,構成完整的溫室大棚系統,包括:透明溫室大棚、自動遮陽罩、水泵及噴頭、仿真植物和真實植物、水循環系統、通風系統、光照調節系統、溫度調節系統、無線傳感器網絡安裝位置等。
        3)沙盤模型底座分為三部分:鋁合金結構底座、全木烤漆臺面和有機玻璃溫室。底座為型材搭建,可拆卸移動。
        4)模型底座上有供電控制柜,配有空氣開關。臺面上安裝有嵌入式網關、雨滴傳感器,其余的工業級無線節點都布置在有機玻璃溫室的側壁上,便于學生操作。
        2.遮陽系統 1套
        1)溫室大棚屋頂為人字形,前方一部分為自動遮陽罩,尺寸不低于1.2米×0.9米。
        2)自動遮陽罩使用220V交流電機系統控制,具有電機驅動器、限位開關等組件,可由工業級無線節點控制,實現遮陽罩的自動化控制。
        3)交流電機參數:額定扭矩3Nm、額定轉速14Rpm、額定電壓/頻率230V/50Hz、額定功率:90W、電機直徑35mm。
        3.太陽能發電系統1套
        1)溫室大棚屋頂后半部分覆蓋太陽能電池板,可為整個溫室大棚提供電能。
        2)配備兩塊太陽能電池板,功率不低于40W。
        3)配套智能太陽能電池控制器和5Ah鉛酸電池,整套太陽能發電系統可以為溫室大棚提供12V@2A的電能。
        4.二氧化碳調節系統1套
        1)系統配套一套二氧化碳濃度自動調節系統,由二氧化碳傳感器、排風扇組成,當二氧化碳濃度大于設定值時,打開排風扇給溫室痛風;低于設定值時,自動關閉排風扇。
        5. 自動噴灌系統 1套
        1)系統配備一套自動噴灌系統,由水箱、水泵、電磁閥、噴頭、土壤溫濕度傳感器組成。系統可以控制當土壤溫濕度低于設定值時,打開水泵、電磁閥,開始噴灌,否則停止噴灌。
        6. 自動光照調節系統 1套
        1)自動光照調節系統可根據光照傳感器判斷溫室大棚的光照度,根據控制策略控制遮陽罩或者補光燈,進行溫室內光照度調節。
        7. 自動氣溫調節系統 1套
        1)自動氣溫調節系統可根據空氣溫濕度傳感器判斷室內溫度,根據控制策略開關加熱器,以實現空氣溫度調節的目的。
        8. 核心部件數量
        整套溫室大棚實現上述功能,至少需要配備以下核心硬件設備:
        1)物聯網智能網關 1套
        a) CPU: S5PV210 ARM Cortex-A8處理器(主頻1GHz),內存: ≥512MB DDR2 SDRAM,Flash:≥ 2GB iNAND Flash;
        b) ≥7寸真彩液晶屏,分辨率≥800×480,帶7寸多點電容觸摸屏。
        2)協調器 1套
        a) 協調器CC2530芯片,運行ZigBee2007協議棧
        3)工業級無線節點12套
        a) 專用注塑加工外殼,全密封設計,防護等級IP67,可防雨淋、噴濺;
        b) 超小型設計,尺寸不大于90*90*42mm;
        b) 表面有電源、組網、網絡狀態、報警指示燈,提示模塊工作狀態;
        c) 使用2*7Pin防水航空插頭作為外置接口,可接各種傳感器、執行器;
        d) 內置電池和電源管理電路,可直接使用太陽能電池板供電。
        4)傳感器和執行器 1套
        光敏傳感器1個、二氧化碳傳感器1個、空氣溫濕度傳感器1個、土壤濕度傳感器2個、雨滴傳感器1個、LED照明模塊1個、自動遮陽罩系統1套、換氣扇2個、補光燈1個、電磁閥1個、聲光報警器1個、網絡攝像頭1個
        9. Android監控軟件
        1)智能溫室大棚軟件模擬現實溫室大棚環境,實現了環境數據的采集、農業電器設備的控制以及根據環境采集值自動控制電器設備的功能;提供軟件源代碼。
        10. 物聯網組態軟件
        1)物聯網組態軟件基于工業組態軟件設計思維,系統需包含兩部分軟件:物聯網組態軟件編輯系統、物聯網組態軟件運行系統。
        2)物聯網組態軟件編輯系統包括以下功能:
        a) 提供物聯網元件(簡稱物元)工具箱,分為智能儀表、感知元、執行元、輔助元四類控件,由此四類控件可以搭建任意物聯網應用;感知元對應傳感器,包括溫濕度、電壓、電流、震動、傾斜、攝像頭等傳感器,并且可以進行其他種類的無限擴展和添加;執行員對應執行器,包括風扇、燈光、窗簾、開關、插座等執行設備,也可以進行其他種類的無限擴展和添加;智能儀表可以用于選擇數據的顯示方式;輔助元用于添加背景和文字,可以設計出更真實的應用場景。
        b) 提供物元編輯區,可以通過拖動創建物元,可以設置物元屬性,可以單選、全選、多選物元,可以對物元進行粘貼、復制、剪貼、刪除、對齊等操作,可以把編輯完成的文件進行保存,在另外一臺計算機上打開;編輯區支持多文檔同時編輯。
        c) 提供物元堆棧,可以對編輯區的物元進行堆疊層次、邏輯次序、內存中的位置進行排序,可以上移、下移物元;
        d) 提供物元屬性編輯,可以進行物元的屬性設置,包括:名稱、位置、旋轉、鎖定、可見,以及可以進行變量關聯,變量屬性包括變量ID、變量地址、鏈路ID、變量名稱等;
        e) 提供變量配置和導入,支持標準xml格式文件的導入;
        f) 提供腳本配置功能,支持標準JavaScript格式腳本,可以設置自動運行控制策略和邏輯,多硬件系統進行自動化控制。
        3)物聯網組態軟件運行系統包括以下功能:
        a) 運行系統可以直接打開編輯系統保存的視圖文件后運行,無需再進行任何物元的編輯和設置;
        b) 支持三條硬件鏈路的選擇、設置和操作;
        c) 可以啟動運行或者關閉視圖重新打開;
        d) 啟動運行時,系統自動和硬件系統通訊建立連接,自動獲取硬件數據并顯示、自動運行設置的腳本,無需手動干預;
        e) 支持IP 攝像頭圖像的獲取和顯示;
        f) 物元在運行狀態顯示數據的方式由編輯系統中設置的屬性決定,有不同的顯示方式,包括純文本式、圖象式、動畫式、切換式等,根據物元的對應硬件的特性進行個性化顯示。
        4)系統提供數據獲取、數據庫存儲和查詢等二次開發接口和實例;
        11. 物聯網云服務系統
        1)無需本地化部署,只需進行簡單的注冊,即可擁有專屬的物聯網云端管理平臺。
        2)物聯網云服務系統采用B/S(瀏覽器/服務器)架構,兼容IE、谷歌、火狐等瀏覽器,并提供Android和IOS客戶端程序。
        3)系統提供應用向導,用戶可快速將物聯網感知層設備(數據網關、傳感器、執行器、攝像頭)接入物聯網云服務系統、設置自動化控制策略、繪制圖形化的管理和控制頁面。
        4)系統可接收并存儲傳感器和執行器的實時數據,網關、傳感器、執行器的在線狀態,并在系統的界面上進行顯示。
        5)系統可向執行器發送控制命令,執行器可響應控制命令,并將控制命令的執行結果返回系統,執行記錄和執行結果在系統的界面上可查詢。
        6)當網關、傳感器、執行器在設定的間隔時間內未發送心跳包,系統自動將網關、傳感器、執行器設置為離線。
        7)系統支持多種類型的變量,包括數值型傳感器變量、字符串型傳感器變量、數值型傳感器組合變量、數值型傳感器統計變量、執行器變量、系統參數。數值型傳感器變量、數值型傳感器組合變量、數值型傳感器統計變量可設置變量的顯示單位、數值范圍、小數點位數、比例修正系數。字符串型傳感器變量可設置變量的最大長度。執行器變量可設置變量的數據范圍和小數點位數。
        8)系統支持基礎控制策略和自動控制策略。系統提供控制策略編輯器,無需編寫代碼即可編輯復雜的自動化控制策略,實現物聯網系統的各種自動化控制??刂撇呗跃庉嬈骺梢允褂米兞亢瓦壿嬤\算符,支持自定義的邏輯表達式,可以無窮組合基礎控制策略。自動控制類型包括:A、定時觸發動作,系統可根據預定的時間表,執行預定義的動作。B、觸發操作動作,當某些觸發條件(如傳感器值大于某個具體的值)觸發時,自動啟動一系列的控制邏輯。
        9)系統支持多項目管理,每個項目擁有獨立的訪問域名和首頁,發布后無需登錄即可訪問項目首頁。
        10)系統提供圖形化網頁開發編輯工具,可在線開發PC版和手機版(Android和IOS)客戶端。工具內置多種數據顯示控件(包括柱形圖、儀表盤、溫度計、曲線、圖片、文本、攝像頭、地圖)和控制按鈕(包括交替控制和組合控制)等圖形化控件,用戶可以在一個空白網頁上隨意拖拽、縮放、設置控件屬性、對齊,無需編寫任何代碼,就能夠開發出一套物聯網應用管理系統。曲線控件和地圖控件支持選擇多變量。圖片控件和交替控制按鈕支持多圖片設置,可使用自定義邏輯表達式(支持變量和邏輯運算符)控制顯示的圖片。文本控件可自定義顯示的文本內容,支持變量。
        11)通過圖形化網頁開發編輯工具開發的物聯網應用管理系統可同時在PC端、Android客戶端、IOS客戶端進行訪問,且在三個客戶端看到的界面和數據完全一致。包括:數據顯示控件可實時顯示傳感器和執行器的實時數據和數據曲線(包括實時、最近一小時、最近一天、最近一周、最近一個月、最近三個月),控制按鈕可向執行器發送控制命令,數據變化引起后臺觸發自動控制策略時可實時在頁面上顯示,可通過攝像頭進行現場的實時畫面監控。
        12)支持多用戶管理及基于角色的權限控制模式,可控制用戶訪問的菜單是否顯示。
        13)老師可對多個學生的賬號進行管理,允許老師登錄學生賬號時不需使用用戶名和密碼。
        14)系統提供開放的API接口,支持標準的xml和json數據格式。API接口包括獲取網關、傳感器、執行器、攝像頭的信息,獲取網關的實時和歷史的在線狀態,獲取傳感器和執行器的實時及歷史的數據和在線狀態,向執行器發送控制命令。
        15)系統提供測試工具,可模擬傳感器和執行器向系統發送數據、系統向執行器發送控制命令、執行器向系統發送控制命令的執行結果、傳感器和執行器向系統發送狀態錯誤碼、網關向系統發送心跳包。

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