智慧农业实训室建设内容

1.1智慧农业实训室概述

典型物联网行业应用实训室(智慧农业实训室)是面向物联网智慧农业职业技能和综合技能型人才培养的，基于对物联网的识别、感知、通讯传输、组网技术、云服务以及数据分析的递进架构体系设计开发的，用于物联网、计算机、电子、网络等相关专业的物联网应用实训教学产品。

        智慧农业实验实训平台是融合物联网、大数据、云平台等技术，集农业技术认知、设备实操、场景模拟、人才培养于一体的综合性实践教学与创新应用实训平台。智慧农业实验实训平台（也称智慧农业沙盘）通过高精度的三维仿真模型，模拟真实农业大棚场景，包括农田、温室等，支持用户实时采集环境数据（如温度、湿度、光照等），并结合智能决策系统进行精准农业管理。沙盘具备互动性，用户可以操作智能灌溉设备、自动化风机等真实模拟设备，体验从种植规划、作物生长监测到收获的全流程管理。

整个系统主要用于院校物联网及相关专业的实训教学，包括物联网实训工位、智慧农业设备实训以及智慧农业项目综合实训。该平台通过基于“智慧农业”实际工程项目案例的方式，配套丰富的教学实训资源，以实际动手操作加深中职学生对物联网智慧农业知识的强化了解，提高学生基于物联网智慧农业实训平台的动手能力。

智慧农业实验实训平台主要包括透明温湿度大棚、自动遮阳罩、水泵及喷头（滴灌系统）、仿真植物、水循环系统、通风系统、光照调节系统、温度调节系统、无线传感器网络设备等。

产品核心技能在数据采集技术、无线传感网技术、网络通讯技术、移动互联应用技术、物联网智慧农业网关应用技术及物联网智慧农业项目设计等基础上，结合近年技术发展及人才技能需求的热点，涵盖了物联网行业成熟、主流的前沿技术，包括ZigBee技术、无线传感网技术、嵌入式技术、传感器技术、数据库、物联网云平台、综合布线、设备安装与调试等，并通过对智慧农业典型行业应用案例进行设计训练，培养更符合物联网智慧农业市场及主流技术趋势，更能满足市场的物联网智慧农业人才。

1.2智慧农业实训室配置及报价

1.3智慧农业实验实训平台介绍

智慧农业实验实训平台是天诚智能集团百微开发电子针对于物联网在农业领域自动化与智能化应用的一款实景模拟系统，该系统以ZigBee无线传感网络、有线网络、农业常用感知与控制设备、智能网关、移动客户端、物联网云服务以及实景模型为核心，综合体现了无线传感网络、传感器和执行器、智能网关、移动通信、安卓移动开发、智能农业系统设计等多方面技术，为院校在物联网实训教学方面提供了一个真实的农业综合实训系统，使学生在实训中实现对物联网综合技术应用的理解并在此基础上进行创新应用，培养学生创新应用能力，充分满足了目前高校培养物联网技术人才的需求。

智慧农业实验实训平台以全景沉浸的方式，让学生对整体智慧农业技术深入了解，并掌握每个子系统的实现原理和业务逻辑，从而提升学生对物联网行业应用的认知程度。主要功能包括如下：

1、环境监测

Zigbee传感设备实时采集大棚内空气温湿度、二氧化碳传感器浓度、光照强度、土壤温湿度、土壤水分，大棚外风速、风向、雨雪等数据，通过Zigbee无线传感器网络传输给物联网网关，由网关的智能农业管理平台对数据进行分析处理。

2、智能控制

Zigbee控制设备接收网关管理软件的控制命令，对大棚内排风扇、喷灌、补光灯、报警器等进行控制，同时向网关管理软件反馈设备的运行状态。

3、联动控制

具有传感器与控制器的联动策略设置功能。设定传感器的上限值和下限值，以及当传感器采样低至下限值或高至上限值时，控制设备的动作。具有（1）大棚内温度自动调节功能，（2）大棚湿度自动调节功能，（3）大棚土壤湿度自动调节功能，（4）大棚光照强度自动调节功能，（5）大棚二氧化碳传感器自动调节功能等。

4、视频监控

平台提供本地网关、远程安卓手机端的视频监控功能。通过视频传输，直观地查看农作物生长情况。

5、数据查询

平台提供实时数据和历史数据查询两种功能。实时数据可在本地网关、安卓手机端的软件平台上查询。历史数据可在云端界面通过表格、曲线显示，支持数据导出功能。

6、阈值超出警告

平台实时采集的各项环境参数，超出设置的上下限阈值时，会有报警产生，自动提醒用户，同时写入报警日志。安卓手机端也会震动提醒，语音提醒。

        智慧农业实验实训平台具有感知层、网络层、应用层三层体系结构。感知层主要包括温湿度、光线、二氧化碳、土壤温湿度、风速、风向、雨雪等各种传感器节点，以及通风扇、喷灌、补光灯、警笛、卷帘等控制设备，实现农业大棚信息的实时监测、农用设施的状态检测、以及自动化控制。网络层包括无线传感器网络和接入网络。无线传感器网络采用Zigbee，负责感知层传感器节点、控制器节点与网关之间的数据通信，由网关汇聚信息。接入网络可使用以太网、Wi-Fi任一种，负责网关与云服务平台之间的数据交互，将汇聚的感知层设备信息接入到云服务平台。应用层主要设计面向用户，具有多种访问终端，如本地网关、云平台客户端、安卓客户端等，运行与农业大棚有关的软件系统，如大棚温湿度自动调节、光照自动调节、土壤湿度自动调节、二氧化碳浓度自动调节、视频监控等。

1.4智慧农业实训系统产品参数

一、框架模型1个

1）智慧农业互动仿真实训沙盘（简称智慧农业沙盘）是一款结合物联网、大数据、人工智能等前沿技术的综合性教学与实践工具。它通过高精度的三维仿真模型，模拟真实农业大棚场景，包括农田、温室等，支持用户实时采集环境数据（如温度、湿度、光照等），并结合智能决策系统进行精准农业管理。沙盘具备互动性，用户可以操作智能灌溉设备、自动化风机等真实模拟设备，体验从种植规划、作物生长监测到收获的全流程管理。

2）主体采用一个钣金骨架和有机玻璃墙壁组成的农业大棚，与物联网网关、感知节点、控制设备以及执行系统一起，构成完整的农业大棚系统。

3）主要包括：透明温湿度大棚、自动遮阳罩、水泵及喷头（滴灌系统）、仿真植物、水循环系统、通风系统、光照调节系统、温度调节系统、无线传感器网络设备等。除提供标准的钢架模型外，可以根据实际进行定制设计，包括外形尺寸，主体材质，以及功能设计等。

二、物联网网关1个

1）安装在本地，具有友好的人机交互界面，网关通过Zigbee协调器，与传感器节点、控制器节点进行Zigbee组网通信。网关支持多通道数据传输（Wi-Fi/RS232/RJ45/RS485/BLE等多种数据传输方式），具备连接物联网云平台功能。

2）网关的图形处理器GPU采用ARM Mali-T764，10寸电容式全视角触摸屏。网关的图形处理器为4核GPU，工作频率最高可达600MHz，支持OpenGL ES3.0、DirectX11.1 API，以及OpenCL1.1 API。分辨率为800*1280，MIPI接口，支持双屏异显。配置ARM Cortex-A17架构CPU处理器RK3288/4核主频1.8Ghz。运行内存2GB，FLASH为8GB EMMC。

3）配置4路RS232，2路RS485接口。2路RS485与RS232复用，232接口为PH-2.0MM-10P座子，485接口为PH-2.0MM-4P座子。配置4路USB HOST，1路10/100Mbps自适应网络接口。1路HDMI2.0通用接口，1路TF卡接口，1路标准SIM卡，4路IO接口，支持3V3的IO，接口为PH2.0MM-5P座子。

4）配备AP6212蓝牙/Wi-Fi二合一模块，支持蓝牙4.2协议。支持4G和GPS扩展。DC12V电源供电。

5）安卓7.1操作系统。

三、Zigbee协调器1个

1）由Zigbee模块和底板组成；默认采用2.4G板载天线通信；底板通过USB连接方式与网关连接，具有USB、RS485两种传输选择跳线；汇聚信息既可通过USB接入网关，也可通过RS485接口接入网关或上位机。

2）底板具有仿真调试接口，2个传输指示灯，2个状态指示灯、2个功能按键，1个复位按键，1个电源拨动开关；用于建立无线Zigbee传感器网络，汇聚与分析传感器信息，并与网关进行数据交互。

3）射频芯片：CC2530；Flash容量256KB；RAM容量8K的RAM；数据通讯接口RS232或TTLUART接口；天线接口：2.4G板载天线；协议标准IEEE802.15.4。

4）协议栈：默认采用ZigBee2007，兼容ZigBee2006等；传输速率：无线数据传输速率约为20~250kbps；通信距离：室内30~50m，室外90~200m；工作电压：供电电压典型值默认DC5V。工作电流：120mA；供电方式：支持插针式供电、USB供电两种方式。

四、Zigbee智能节点4个

1）由Zigbee无线通信模块、嵌入式接口底板组成，配置有机玻璃罩；主要用来驱动各种传感器和控制器进行信息采集、设备控制和节点入网，同时与Zigbee协调器进行组网和无线数据通信。

2）2.4GHz无线传输频率；无20~100米线传输距离；1个RS485接口，约4dBm发射功率；-85dBm接收灵敏度；默认采用TI Z-Stack2007协议栈，兼容Z-Stack2006协议栈；工作电源：DC5V。

五、动态多协议节点1个

1）支持ZigBee3.0/ZigbeePro2017技术规范，BLE5.0/BLEMesh技术规范，提供BLE SDK、ZigBee3.0 SDK。

2）采用EmberZNet PRO协议栈，支持动态多协议功能（多种协议运行在一个芯片内，自动适配并灵活运用多种通信协议）。

3）节点处理器内核为Cortex M33，Flash为768KB，RAM为64KB。最高工作频率为80MHz。节点硬件采用黑色沉金设计。支持Simplicity Studio V4及以上开发平台。配备128X64的OLED屏。采用USB/电池双电源供电。提供仿真下载调试接口，USB/GPIO接口，传感器模块接口。提供4个功能按键，4个LED指示灯，1.27mm双列双排针24P外扩接口。

4）节点配置扩展接口兼容本平台配置传感器扩展板（高精温湿度传感器扩展板）和执行器扩展板（可变色灯扩展板、继电器扩展板）。可编程设置节点类型（协调器、路由器和终端节点）。

六、农业传感器2套

1）空气温湿度变送器1个：直流供电：DC10-30V；温度范围：-40~80℃，温度精度：±0.5℃；湿度范围：0~100%RH（非结露）；湿度精度：±3%；输出信号：RS485；通讯协议：ModbusRTU；设备地址：1-254可设。

2）土壤温湿度传感器1个：直流供电：DC5-24V；温度范围：-40~80℃，温度精度：±0.5℃；湿度范围：0~100%RH（非结露）；湿度精度：±3%；输出信号：RS485；通讯协议：ModbusRTU、电流型；设备地址：1-254可设；

3）光照度变送器1个：直流供电：DC10-30V；测量范围：0-65535Lux或0-20万Lux；测量精度：±7%（25℃）；响应时间：0.1s；输出信号：RS485；通讯协议：ModbusRTU；设备地址：1-254可设。

4）二氧化碳传感器1个：直流供电：DC10-30V；测量范围：0-5000ppm测量精度：±(40ppm+3%F.S）（25℃）；响应时间：≤10s(1m/s风速)；系统预热时间：2min可用，10min（最大精度）；输出信号：RS485；通讯协议：ModbusRTU、电压型；设备地址：1-254可设；工作温度：-20~+60℃，0%~80%RH。

5）风速传感器1个：直流供电：DC10-30V；测量范围：0-70m/s；测量精度：±(0.2+0.03V）m/s；分辨率：0.1m/s；响应时间：≤0.5s；输出信号：RS485；通讯协议：ModbusRTU、电流型；设备地址：1-254可设；工作温度：-20~+60℃，0%~80%RH。

6）风向传感器1个：直流供电：DC10-30V；测量范围：8个指示方向或0-360°；分辨率：±1°（360°型）；启动风速：0.2m/s；输出信号：RS485，通讯协议：ModbusRTU、电流型；设备地址：1-254可设；参数设置：用提供的配置软件通过485接口进行配置；工作温度：-20~+60℃，0%~80%RH。

7）雨雪传感器1个：直流供电：DC10-30V；输出信号：有雨或无雨；启动环境温度：≤15℃；输出信号：RS485；通讯协议：ModbusRTU；设备地址：1-254可设；参数设置：用提供的配置软件通过485接口进行配置；工作温度：-20~+60℃。

8）所有传感器与执行器（如遮阳设备、滴灌设备等）根据设定值进行联动，实现智能化控制。

七、遮阳设备1套

1）执行设备：遮阳罩；通信方式：RS485或RS232或USB或无线控制。

2）控制软件：农业大棚管理软件，运行在网关上；采用电机系统控制，具有电机驱动器、限位开关等组件，控制器控制通路的通断，实现遮阳罩的自动化控制。

3）可以根据作物生长的需要，调节光照强度和光照时间，具备一定的抗风能力。

4）与光照度、温湿度传感器配套使用，根据设定值，实现自动化控制。

八、LED点阵显示屏1个

1）接收数据、文字，滚动显示在点阵屏滚动显示上。

2）支持通过网络或无线通信方式修改显示内容。

3）清晰地显示各种字符、数字和字母，呈现简单的图形和图像。

九、植物补光灯1个

1）在自然光照不足的情况下，如阴天、冬季或室内种植时，为植物提供光合作用所需的光线，促进植物的生长和发育。工作温度：-20~60℃。

2）通过控制补光灯的开关时间，模拟不同的光照时长，满足植物在不同生长阶段对光周期的需求，诱导植物开花、结果等。

3）包含植物光合作用需要的红光和蓝光等不同光谱。

4）与光照度传感器配套使用，根据设定值，实现自动化控制。

十、通风风扇2个

1）额定电压：DC12V；规格：12cm*12cm*2.5cm。

2）通过强制空气流动，打破大棚空气的静止状态，从而改善大棚空气质量和温度调节。

3）能有效防止潮湿和霉菌的滋生，保持大棚环境干燥，调节大棚湿度水平。

4）与温湿度传感器配套使用，根据设定的温湿度值，实现自动化控制。

十一、滴灌设备1套

1）由水泵、喷头和软管组成。水泵功率：3瓦，最大流量3L/min，最大吸程2米。

2）能够根据作物的需水特性和不同生长阶段的需求，精确控制水量和灌溉时间。

3）滴灌是局部湿润土壤，不会像大水漫灌那样造成土壤板结，有利于保持土壤的透气性和透水性。

4）与温湿度传感器配套使用，根据设定的温湿度值，实现自动化控制。

十二、铝合金加热器1个

1）铝合金加热器PTC带风扇，50W。

2）提升温室大棚内的温度，为农作物生长提供适宜的温热环境。

3）降低大棚内的湿度，破坏凝露形成的条件，防止棚内作物、土壤过度潮湿。

4）与温湿度传感器配套使用，根据设定的温湿度值，实现自动化控制。

十三、声光报警器1个

1）转数：120~140RPM；喇叭分贝：90dB以上；警示灯功率：2w；保护等级：IP55。

2）可与传感器、安防系统联动，发出声光报警。

十四、视频监控摄像机1个

1）用于视频监控，通过控制上下左右移动，以观察大棚内各个角落状况及抓拍，支持图像分析。

2）支持有线、无线两种网络连接方式，有线采用以太网，无线支持802.11b/g/n协议，信号稳定、穿透能力强。

3)多颗红外灯，5-10米夜视距离；支持移动侦测；可以水平320°、上下80°旋转镜头；支持128G TF卡存储和本地存储设备存储；支持双向实时语音对讲。

十五、工具箱1套

1)工具箱箱体1个。

2)配套一字螺丝刀，十字螺丝刀，方口USB线，micro口USB线，剥线钳等。

十六、无线路由器1个

1)支持有线、无线连接，DHCP自动分配IP地址。

十七、综合例程1套

1)包括Zigbee开发例程和动态多协议开发例程。

2)提供采用嵌入式处理器与Zigbee通讯模块方式实现无线传感器组网的例程，具体包括Zigbee网络的建立、节点的自动组网、节点休眠与唤醒、节点之间数据传输、传感器采样与传输、以及执行器的设备驱动等功能例程。开发环境IAR Embedded Workbench V8.10；协议栈ZSTACK-CC2530-2.5.1；烧写工具Smart RF Flash Programmer和CC Debugger驱动。

3)动态多协议开发例程包括Zigbee3.0相关开发例程、BLE相关开发例程和动态多协议演示例程，动态多协议开发例程使用的是Zigbee3.0/BLE5.0技术规范。动态多协议开发例程使用的是采用EmberZNet PRO/BLE SDK协议栈。动态多协议开发例程使用的是Simplicity Studio V4及以上开发平台。

十八、智能网关管理软件1套

1)网关采用Android系统，上电后默认运行智能网关管理软件。在网关能访问互联网时，手动/自动接入云服务平台。

2)用户可以在本地网关上直接浏览农业大棚内所有传感器采集的数据，可以手动控制大棚所有设备，具有系统设置功能，可查询无线传感网络参数、网关网络参数、入网状态、服务器连接状态、传感器在线状态、传感器属性信息等。

3）对连接的传感器、执行设备等进行统一管理，并把所有设备配置到云平台。将采集到的数据实时、稳定地传输到监控中心或云端平台。

十九、农业大棚终端监控软件1套

1）系统支持用户随时随地通过移动端登录到系统中查看农业大棚的各项环境参数和设备状态。

2）具体包括用户登录、传感器采样数据的实时显示、执行器的远程开关、本地视频浏览等功能。报警功能：支持远程访问，系统会在参量超过或低于设置的阈值时，自动标记并展示给用户。如温度过高，手机远程终端的APP会将当前设备数据标记为报警状态。视频监控功能：提供移动端视频监控的功能，直观查看农作物的生长情况。

3）可配置传感器与加热、喷灌、通风、卷帘等设备智能联动，如当监测数据超出安全范围时，可远程控制设备进行相应操作，实现作物生长环境的精确控制。

二十、智慧农业云平台1套

1）实时监测农业生产环境的各项参数，如温室大棚内的温度、湿度、二氧化碳浓度、光照度等；大田种植环境则更侧重于气象监测，包括CO2、风速、风向、光照度、空气温湿度、土壤温湿度等。

2）支持温室大棚的遮阳、通风、加热等系统以及大田的土壤墒情监测、智能灌溉等系统的联动。控制方式有自动和手动两种，自动控制依据预设的管理控制逻辑，根据监测参数变化和设备状态自动实现通风、升温降温、辅助照明、施肥、灌溉等作业；手动控制则通过云平台界面点击设备图标，经无线网络传输命令来操作设备。

3）根据不同温室、作物和生长阶段的环境要求设置报警阈值及报警方式，如本地声光、云平台消息、APP消息等，当监测数据超出限值时及时通知相关人员。

4）将生产环境中的网络摄像头监控视频接入云平台，与环境监测参数同频反馈，支持视频回放和重播，便于实时查看生产现场情况。通过图像识别技术分析作物叶片状态，提前发现病虫害迹象。

5）依托云平台存储的历史数据，提供温室外天气、温室内环境、各基地生物的在线监测数据和统计报表查询，以及温室作物生长发育、病虫害观测报告，人工分析和测试记录等的查询。

6）支持设备添加、设备远程管理、运行、维护、诊断。

7）对采集到的各种农业生产数据进行存储、管理和分析，挖掘数据背后的规律和趋势，提供决策支持，帮助优化种植方案、提高农作物产量和质量。

8)将历史数据或分析结果以图表、曲线、仪表盘等形式进行可视化展示，使用户能够直观地理解数据和分析结果。用户可以随时查询历史数据，了解不同时间段农田环境的变化情况。利用历史数据进行精准预测和决策支持，能够提高农业生产的效率和质量，减少资源浪费和环境影响。

二十一、数据处理中心

1）Intel处理器数量2，单颗处理器52核心，基础频率2.3GHz，最高主频大于4.0GHz。

2）内存数量16根，其中单条内存容量16G，总内存容量256G。

3）系统盘1.9TB企业级固态硬盘具有高读写性能，确保系统和计算任务调度的流畅性。

4）机械盘8TB 存储硬盘，支持6个2.5/3.5寸SAS/SATA硬盘位。

5）电源容量1650W,显卡显存容量12GB，显卡位宽192bit，CUDA核心6400，显存类型：GDDR7。

6)提供安装各类计算软件及编译环境（含GPU版本），可实现跨节点并行计算，gcc，g77，Gfortran，Ifortran 等编译器，并行编译MPICH2。支持解析Zigbee协议包(ZigBee2006，ZigBee2007/Pro，ZigBee3.0)。工作频率为2.405-2.485GHz，支持Packet Sniffer解析软件。

7)完成MPI并行计算环境、浮点计算数学库及相关编译工具，网络文件系统和并行计算系统设置及维护；提供系统管理、系统使用培训，软件报错分析等，支持远程管理，提供集群系统资源安装及PBS/Slurm队列管理等。

8)预装linux系统，提供计算资源搭建集群服务，将服务器节点可并入到其他集群中使用，可实现新老集群多节点同步计算的服务，现场linux系统和集群使用跨界点脚本培训，完成5-10人多终端同时登陆调度管理使用。将现有硬盘并入到原有集群存储节点，实现硬盘共享服务。

        9)27英寸2K显示器+罗技有线键鼠套装。服务售后：免费上门安装，三年原厂整机质保及免费上门服务，提供1年软件技术支持。1个实训室（12套-25套数据处理终端）配置一套数据处理中心。