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智慧農(nóng)業(yè)應用實訓系統(tǒng)具有感知層、網(wǎng)絡層、應用層三層體系結(jié)構(gòu)。

感知層主要包括溫濕度、光線、二氧化碳、土壤溫濕度、風速、風向、雨雪等各種傳感器節(jié)點，以及通風扇、噴灌、補光燈、警笛、卷簾等控制設備，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)農(nóng)業(yè)大棚信息的實時監(jiān)測、農(nóng)用設施的狀態(tài)檢測、以及自動化控制。

網(wǎng)絡層包括無線傳感器網(wǎng)絡和接入網(wǎng)絡。無線傳感器網(wǎng)絡采用ZigBee，負責感知層傳感器節(jié)點、控制器節(jié)點與網(wǎng)關之間的數(shù)據(jù)通信，由網(wǎng)關匯聚信息。接入網(wǎng)絡可使用以太網(wǎng)、WIFI、4G任一種，負責網(wǎng)關與云服務平臺之間的數(shù)據(jù)交互，將匯聚的感知層設備信息接入到云服務平臺。

應用層主要設計面向用戶，具有多種訪問終端，如本地網(wǎng)關、Web客戶端、Android客戶端等，運行與農(nóng)業(yè)大棚有關的軟件系統(tǒng)，如大棚溫濕度自動調(diào)節(jié)、光照自動調(diào)節(jié)、土壤濕度自動調(diào)節(jié)、二氧化碳濃度自動調(diào)節(jié)、視頻監(jiān)控等。

系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖所示。

? 環(huán)境監(jiān)測

ZigBee傳感設備實時采集大棚內(nèi)空氣溫濕度、CO2濃度、光照強度、土壤溫濕度、土壤水分，大棚外風速、風向、雨雪等數(shù)據(jù)，通過ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡傳輸給物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關，由網(wǎng)關的智能農(nóng)業(yè)管理平臺對數(shù)據(jù)進行分析處理。

? 智能控制

ZigBee控制設備接收網(wǎng)關管理軟件的控制命令，對大棚內(nèi)排風扇、噴灌、補光燈、報警器等進行控制，同時向網(wǎng)關管理軟件反饋設備的運行狀態(tài)。

? 聯(lián)動控制

具有傳感器與控制器的聯(lián)動策略設置功能。設定傳感器的上限值和下限值，以及當傳感器采樣低至下限值或高至上限值時，控制設備的動作。具有（1）大棚內(nèi)溫度自動調(diào)節(jié)功能，（2）大棚濕度自動調(diào)節(jié)功能，（3）大棚土壤濕度自動調(diào)節(jié)功能，（4）大棚光照強度自動調(diào)節(jié)功能，（5）大棚CO2自動調(diào)節(jié)功能等。

? 視頻監(jiān)控

系統(tǒng)提供本地網(wǎng)關、遠程Android手機端的視頻監(jiān)控功能。通過視頻傳輸，直觀地查看農(nóng)作物生長情況。

? 遠程監(jiān)控

系統(tǒng)提供WEB端、Android手機端的農(nóng)業(yè)監(jiān)控功能。

web端功能：具有多用戶管理、大棚網(wǎng)關設備的增刪改查、傳感器設備的增刪改查、傳感器采樣數(shù)據(jù)的實時顯示、執(zhí)行器的手動開關、農(nóng)業(yè)場景自控策略設置、報警記錄查詢、歷史數(shù)據(jù)按照時間段以表格/曲線方式展示、數(shù)據(jù)導出excel文件、IP/關鍵詞地圖定位等功能，還具有服務器地址編輯和自動切換功能。

Android功能：包括用戶登錄、網(wǎng)關設備添加、傳感器采樣數(shù)據(jù)的實時顯示、執(zhí)行器的遠程開關、農(nóng)業(yè)場景自控策略設置、報警信息振動與語音雙重提醒、遠程視頻瀏覽、以及服務器地址編輯和自動切換等功能。

? 數(shù)據(jù)查詢

系統(tǒng)提供實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)查詢兩種功能。實時數(shù)據(jù)可在本地網(wǎng)關、WEB端、Android手機端的軟件平臺上查詢。歷史數(shù)據(jù)可在WEB端界面通過表格、曲線顯示，支持數(shù)據(jù)導出功能。

? 閾值超出警告

系統(tǒng)實時采集的各項環(huán)境參數(shù)，超出設置的上下限閾值時，會有報警產(chǎn)生，自動提醒用戶，同時寫入報警日志。Android手機端也會震動提醒，語音提醒。

? 地圖定位

系統(tǒng)Web端提供外網(wǎng)IP定位和關鍵詞定位兩種功能。地圖上除了實現(xiàn)放大、縮小、顯示詳細信息等地圖的基本功能外，還可以瀏覽物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關的監(jiān)測信息。

? 多用戶管理

系統(tǒng)提供管理員用戶和普通用戶兩種。管理員用戶可以分配多個普通用戶，同時可以查看所有物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關管理的傳感器數(shù)據(jù)。