物联网智慧农业实验室建设解决方案样本.doc

物联网智慧农业实验室建设方案

一、物联网智慧农业实验室重要用途

    物联网智慧农业实验室可以满足高校农林专业对物联网技术应用，以及专业开设物联网导论、传感器原理及应用、无线单片机原理及应用、无线传感器网络及应用、RFID技术及应用、物联网工程及应用、物联网原则与中间件技术、无线单片机应用课程设计、智慧农业应用系统设计等课程实践实训教学需要，并为学生或教师物联网创新应用项目开发提供平台。

    使学生通过该实验室平台，能掌握物联网技术基本理论、物理信息系统标记与感知、计算机网络理论与技术和数据分析与信息解决技术等知识，具备通信技术、网络技术、传感技术等信息领域辽阔专业知识，具备一定物联网农业应用系统开发、实践能力和科学研究能力。从而为地方经济建设提供物联网行业人才供应实践、实训平台。

二、物联网智慧农业实验室设计方案

    物联网智慧农业实验室是以光载无线互换机为核心物联网信息平台构建WiFi无线局域网，覆盖实验室及其周边区域；加上实验室有线网络互换机、网络路由器，从而建立融合有线网络、无线局域网物联网核心某些—网络层，农业大棚及各种传感器、嵌入式设备通过WiFi-ZigBee网关、WiFi设备服务器（串口通信RS232或RS485转WiFi无线网络）无线接入物联网工程信息平台，构成全面涵盖物联网三个层次（应用层、网络层、感知层）一种统一物联网智慧农业实验平台。同步，其他内置WiFi模块各种手持设备（笔记本电脑、手机等）也能无线接入该实验平台，成为物联网实验设备一某些；师生教学、科研实践开发其他感知模块，通过与原则WiFi设备服务器连接，也能容易接入该实验平台，完毕测试、验证。

    本实验室专门为农林专业高校设计，可以实现物联网智慧农业实验室内模仿农业大棚内农业生产环境数据采集、环境控制、人员物资管理、视频监控等功能，以及对农业大棚远程控制。同步，咱们提供该实验室系统设计原理图，开放足够多端口和丰富、完善接口数据以及二次开发包，为教师、学生提供一种开放平台去学习和研究。

    2.1 物联网智慧农业实验室拓扑图：

    如图1 物联网智慧农业实验室以光载无线互换机及其配套设备远端射频单元通过单模光纤链路分布无线信号；结合农业大棚及大棚内各种传感器、控制设备PLC、Wifi-ZigBee网关、WiFi设备服务器、实验平台服务器及系统软件，精准控制农作物生长过程；并使用智慧农业大棚信息展示屏实时展示农作物生长过程环境数据及生长场景，实现物联网智慧农业实验室功能。

        图1  物联网智慧农业实验室拓扑图

    2.2 光载无线互换机及其分布式天线系统

    光载无线互换机及其配套设备远端射频单元为广州飞瑞敖电子科技有限公司核心产品，用于实现WiFi无线射频信号远距离、大范畴光纤分布，是物联网无线网络分布重要分布方式。
    光载无线互换机安装在物联网智慧农业实验室内落地式网络机柜里面，与原本有线布线网络连接，接入学院已有计算机网络。光载无线互换机内置2个WiFi接入点（AP）（所有网络合同解决、基带数据解决、射频信号解决都集中在光载无线互换机内），通过单模光纤链路将WiFi射频信号分布至物联网实验室，在实验室里面安装2个远端射频单元，完毕全实验室WiFi无线覆盖，将实验设备和各类WiFi终端接入统一WiFi无线局域网，构成整体物联网平台。
    2.3 物联网实验平台服务器
    为实现物联网智慧农业实验平台统一管理、实验室实验设备等管控、以及开展功能复杂综合设计和科研项目，在实验室内配备一台服务器。
该服务器安装系统软件，及物联网实验服务器端软件，提供本地、或远程访问服务，并实行对物联网实验监控和设备管理。
    2.4 智慧农业大棚
    智慧农业大棚由农业大棚、智慧农业大棚信息展示屏、各种传感器、控制器及系统软件构成，在教师及实验指引书指引下完毕物联网技术在农业应用学习与实验，并能在该实验平台上进行创新科研课题研究。
    2.4.1农业大棚：
    农业大棚由骨架和覆膜构成，用于农作物生长提供一种可控空间。
    2.4.2智慧农业大棚信息展示屏：
    智慧农业大棚信息展示屏由液晶板拼接而成，用于展示农业大棚内各传感器采集环境数据和现场场景；同步展示屏也是展示智慧农业一种窗口。
    2.4.3智慧农业大棚传感器：
    传感器由ZigBee空气温湿度传感器、ZigBee土壤温湿度传感器、ZigBee土壤PH传感器、ZigBee光合有效辐射传感器、ZigBeeCO2传感器、超高频RFID读卡器、Wifi摄像头构成。ZigBee传感器采集数据经WiFi-ZigBee网关转换成Wifi信号接入物联网信息平台，超高频RFID读卡器经其配套设备Wifi设备服务器接入物联网信息平台；所有传感器用于采集农业大棚内影响作物生长空气温湿度、土壤温湿度、土壤PH值、光合有效辐射、CO2浓度等环境数据，以及进出农业大棚人员物资信息和农作物生长现场图像经物联网信息平台上传到物联网平台服务器。
    2.4.4智慧农业大棚控制器：
    控制器由加热、喷灌、通风、卷帘设备及其配套PLC及Wifi设备服务器构成，当传感器采集环境数据与原则值对比超过临界范畴时，控制器自动启动有关硬件设备对作物生长环境加热、施肥浇水、通风、卷帘加减光照辐射，实现作物生长过程精准控制。
    2.4.5智慧农业大棚系统软件：
    系统软件安装在实验平台服务器，用于对采集数据汇总、展示、比对控制。
三、实验项目
    物联网智慧农业实验室可以完毕物联网网络层、应用层和传感层课程实验和综合实验，同步支持在此平台下，开展物联网技术在农业科研训练、复杂综合设计实验、毕业设计及创新实验，下表列出了基本实验项目（附表2）：

    拟采用实验室设备如下：