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嵌入式学院学员实践项目案例介绍
——项目案例:智能农业综合实训系统

 


 

1.项目案例演示

   
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巨人计划小组
项目案例作品演示视频
七位学员
   
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2.项目背景

目前大多数农业管理都得依靠人工完成,例如农作物生长环境的检测与维护都得依靠人工来完成,耗费大量人力物力,效率低,而且每天重复性工作比较多。
    本设计利用最先进的物联网技术,实现自动检测影响农作物生长的环境变量的实时变化。当检测到环境变量超过设定值时会采用报警方式或者自动采取应对措施进行处理。并且可以随时随地检测农业状态。

3.项目功能介绍

1、 利用最先进的物联网技术,实现自动检测影响农作物生长的环境变量的实时变化

2、 检测到环境变量超过设定值时会采用报警方式或者自动采取应对措施进行处理

3、 可以随时随地检测农业状态

4.项目框架

● 智能农业总体设计框图:

其中信息采用板将采集到的传感器信息传递给核心板,核心板将信息实时更新在html文件中,网页或app通过访问核心板服务器读取当前传感器信息。网页或app还可以通过交互界面上的交互按钮给服务器传输控制信息,核心板将控制信息传递给执行板执行相应操作。
● 智能农业详细设计框图:

5.技术点

1. 信息采集模块

1.1 传感器板模块概述

本模块分为一个信息采集板和5个传感器,信息采集板主要负责收集传感器传来的信息,然后通过Zigbee模块将收集到的信息发射出去。传感器有光照传感器、土壤温湿度传感器、空气温度传感器、二氧化碳浓度传感器、液位传感器,负责感应环境信息。

1.2 空气温湿度传感器

DHT11数字温湿度传感器安置于智能农业空气中,用来检测环境温度。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感器技术,确保产品具有 极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件,并与一个高性能8位单片机相连接。它具有成本低,性能稳定,抗干扰 能力强等优点。

1.3 土壤温湿度传感器

土壤温湿度传感器(SHTxx)安置于智能农业的农田土壤中,主要负责监控土壤的温湿度。土壤专用型温湿度探头采用原装进口温湿度传感 器为核心部件,可直接连接单片机使用。具有非常高的一致性,可完全互换,湿度最高可达到±2%RH。传感器包括一个电容式聚合体测湿元件和一个能隙式测温 元件,并与一个14位的A/D转换器以及串行接口电路在同一芯片上实现无缝连接。具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。

1.4 光敏传感器

光照传感器(ISL29003)安置于智能农业温室大棚中,用来检测大棚中的光照强度。ISL29002是一个集成的光传感器,具有一个内置的积分型ADC和一个标准的I2C接口。

1.5 液位传感器

该传感器安置于水池里,主要负责监测水池水位,其原理比较简单,仅有开关两个状态。

1.6 ZigBee模块 ZigBee采用的是FS_RF231模块。将数据存储到data_send缓冲区中,通过WIFI发送到路由器,经由路由器发送到主机服务器中,最为科研人员或农业工作人员参考。

2. 执行与信息传输模块

2.1 ZigBee模块

ZigBee采用的是ZICM2410模块。ZigBee网络特点:低功耗、低成本、支持大量网络节点、支持多种网络拓扑、低复杂度、快速、可靠等等。在 安全性上,安全服务比较完善,每一层(MAC层、网络层、应用层)都能被保护,采用了高级加密标准(AES)。

 在执行板本上ZICM2410模块有3种功能:

◆ 采集功能

对传感器数据的采集(CO2模块在执行板上)。

◆ 协调功能

用来自传感板的数据进行转发并上传给主控制器。

◆ 执行单元

对来自主控制器的命令进行分析并处理。

2.2 WiFi模块

本项目采用uart_wifi和服务器交互,向服务器发送网络打包后的传感信息,并能接收服务器发来的控制命令。

2.3 二氧化碳传感器

MG811型CO2浓度传感器安置于智能农业温室大棚中,用来测量空气中CO2的浓度,达到及时掌握蔬菜生长情况,科学管理。MG811型CO2浓度传感器对CO2有良好的灵敏度和选择性,受温湿度的变化影响较小,有良好的稳定性、再现性。

2.4 风扇

终端可以通过按钮打开风扇来给空气降温。

2.5 水泵

终端可以通过按钮打开水泵给农作物浇水。

2.6 光照灯

当太阳光强度不足时,可以在终端点击按钮打开光照灯给农作物提高光照强度。

3. 核心板

3.1 USB WiFi模块

WiFi 主要功能:

● 接收传感器采集数据;

 ● 发送执行命令;

● 用于网页请求与Web服务器间的数据交互;

● 用于客户端与客户端服务器间的数据交互。

3.2 Camera模块

摄像头模块主要用于采集农业内的视频信息,上传到视频流服务器,用户通过访问WEB来实时监控农业内的实际情况。FS210板提供了2个Camera接口:CAMERA_A、CAMERA_B,这里选用CAMERA_A,所用摄像头型号为OV3640。

3.3 GPRS/GPS二合一模块

可用GPRS/GPS二合一模块发送报警短信。

6.相关硬件平台展示

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