物聯網智慧農業實訓裝置的製作方法
2023-09-11 00:17:05 1
專利名稱：物聯網智慧農業實訓裝置的製作方法
技術領域：
本實用 新型涉及物聯網技術領域，具體涉及一種用於物聯網應用技術等專業進行物聯網系統集成綜合實訓課程，以及對全國高職院教師與物聯網企業員工進行培訓的物聯網智慧農業實訓裝置。
背景技術：
隨著物聯網產業在我國的迅速發展，企業對物聯網相關技術人員的需求逐步增大，各大高等院校都陸續開設了物聯網專業課程，物聯網企業也開展了相應的員工培訓。在這些科研教學以及員工培訓中，傳統的課本以及幻燈片放映等呈現手段已不能滿足現代教學的需求，而具備直觀的實物展示、可實際應用的教學裝置，已經成為全國高職院教師與物聯網企業員工的現實需求。
實用新型內容針對上述實際情況，本申請人經過研究改進，提供一種物聯網智慧農業實訓裝置，可對培訓人員進行物聯網在農業領域的集成技術及應用的實訓。本實用新型的技術方案如下本實用新型提供一種物聯網智慧農業實訓裝置，包括沙盤、傳感設備、執行設備以及控制臺；( I)沙盤沙盤由溫室大棚區和魚池區組成；所述溫室大棚區由蔬菜地和大棚組成，蔬菜地包括多種蔬菜模型，大棚包括頂棚支架和覆蓋尼龍薄膜；所述魚池區包括水池以及換水系統；(2)傳感設備傳感器節點以及溫度計，安裝於所述溫室大棚內，用於檢測溫室大棚內的氣溫值；傳感器節點以及溼度計，安裝於所述溫室大棚內，用於檢測溫室大棚內的土壤溼度值；土壤養份傳感器節點，安裝於所述溫室大棚內，用於檢測溫室大棚內的土壤養份值；光照度傳感器節點以及熱釋紅外傳感器節點，安裝於所述溫室大棚內，用於檢測溫室大棚內的光照度值；氧氣傳感器節點以及含氧計，安裝於所述魚池內，用於檢測魚池水份中的氧氣值；攝像頭，安裝於沙盤內，用於監控沙盤的運行情況；上述各傳感器節點與所述控制臺進行通信。(3)執行設備[0017]噴淋設備，安裝於所述溫室大棚內，用於在傳感節點檢測到溫室大棚的土壤溼度值未達規定值時進行噴淋；通風設備，安裝於所述溫室大棚內，用於在傳感節點檢測到溫室大棚的氣溫超過或低於規定值時進行降溫或加熱處理；增氧設備，安裝於所述魚池內，用於在傳感節點檢測到魚池內的氧氣低於規定值時進行增氧；上述各執行設備受所述控制臺的控制；(4)控制臺 控制臺由PC機與網關組成，用於採集各傳感器節點的傳感數據，對傳感數據與規定值進行比較，當超過規定值時發出控制指令，控制執行設備工作；所述PC機存儲各傳感器節點所採集到的數據值，並對數據值進行統計分析，形成變化曲線及統計分析報表。本實用新型的有益技術效果是本實用新型通過傳感節點採集農業生產中有關溫度、溼度、土壤養份、魚池氧氣等數據信息，通過無線自組網傳送給嵌入式網關與上位機，網關與上位機通過屏幕顯示農業生產數據信息，並進行分析處理，控制噴淋、通風、加熱、增氧設備，調節農業大棚與漁池生產狀態。本實用新型通過實驗使學生了解當前農業領域常用傳感器的基本結構與工作原理。使學生能根據不同應用場合的需求，進行傳感器的選型，為傳感器的安裝、調試與使用打下基礎。
圖I是本實用新型的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
做進一步說明。如圖I所示，本實用新型由沙盤、傳感設備、執行設備與控制臺四部分組成，各部分的設計要求如下I、沙盤設計要求設計製作沙盤I個,沙盤總面積為3mX4m、平面高度為0. 7m，沙盤由溫室大棚區、魚池區組成。(I)溫室大棚區面積為3mX2m，棚高度為0. Sm,由蔬菜地、大棚組成，蔬菜地設計製作各種蔬菜模型，大棚設計製作頂棚支架、覆蓋尼龍薄膜。(2)魚池區面積為3mX2m，設計製作體積為2mXl. 5m X0. 4m的水池，並安裝換水系統。2、傳感設備設計要求(I)溫室大棚區內安裝溫度傳感器節點2個，溫度計2個，檢測溫室大棚區內的氣溫值。(2)溫室大棚內區安裝溼度傳感器節點2個，溼度計2個，檢測溫室大棚區內的土
壤溼度值。[0036](3)溫室大棚區內安裝土壤養份傳感器節點2個，檢測溫室大棚區內的土壤養份值。(4)溫室大棚區內設置光照度傳感器節點I個，熱釋紅外傳感器節點I個，檢測溫室大棚區內的光照度值等。(5)魚池區內安裝氧氣傳感器節點I個，含氧計I個，檢測魚池區水份中的氧氣值。(6)沙盤安裝攝像頭I個，監控整個裝置的運行情況。上述傳感器節點組成無線自組網，通過協調器與網關通信，與PC機通 信。3、執行設備設計要求(I)安裝噴淋設備一套，噴淋設備由一套微型水泵與4個噴頭組成，4個噴頭安裝在大棚上，當傳感器節點檢測到溫室大棚區的土壤溼度值未達規定值，則由噴淋設備啟動從魚池中抽水，實現蔬菜噴淋，噴淋水回流到魚池中去。(2)安裝通風設備一套，通風設備由風機、加熱與控制執行機構組成，當傳感器節點檢測到溫室大棚區的氣溫達到或超過規定值，則啟動通風設備進行降溫處理，溫度低於規定值時，則進行加熱處理。(3)安裝增氧設備一套，增氧設備由增氧機(噴水循環)與控制執行機構組成，當傳感器節點檢測到魚池內氧氣低於規定值，則啟動增氧設備對魚池進行增氧。4、控制臺設計要求( I)設計製作嵌入式網關設備一套，能通過網關設備採集顯示傳感信息，並對執行設備進行控制。(2)安裝PC機，能存儲採集到的溫度、溼度、光照度、含氧量、土壤養份等數據值，並對數據值進行統計分析，以直方圖方式顯示日、月、年統計分析報表。PC機、網關與協調器進行通信，分別採集與記錄溫溼度、土壤養份、光照度、含氧量等傳感信息，並顯示傳感數據變化曲線，對傳感數據與規定值進行比較，當超過規定值時發出控制指令，控制噴淋、通風、加熱、增氧設備工作。控制臺能視頻監測溫室內部環境，顯示沙盤現場工作情況。執行效果當通風、加熱、增氧設備啟動後，溫度、溼度、含氧量等傳感器能實時將溫度、溼度、含氧量數據信息傳送給網關與上位機，屏幕能在2秒內顯示溫度、溼度、含氧量變化值與變化曲線，屏幕顯示值應與現場安裝的溫度計、溼度計、含氧計一致，能顯示數據統計分析報表。5、本實用新型的實訓使用方法(I)簡易智慧農業項目設計教師向學生介紹智慧農業項目組成，指導學生進行簡易智慧農業項目規劃設計。(2)傳感設備裝調學生安裝調試傳感設備，進行智慧農業項目無線自組網的安裝、調試與故障排除。以若干傳感節點(溫度傳感器、溼度傳感器、光照度傳感器、人體紅外感應傳感器等)與協調器構成無線自主網，傳感節點可以高精度測量溫室大棚環境中的參數，智能控制溫室內溫度、溼度通風狀況等。(3)嵌入式網關設備配置與裝調學生安裝調試嵌入式網關設備，進行智慧農業項目嵌入式網關的安裝、調試與故障排除。包含LINUX作業系統定製，包括屏幕、USB 口、網口、串口、WIFI等配置，並製作成為內核文件；用QT編譯調試溫溼度、紅外、光照等環境信息，並進行顯示和控制應用程式編制。(4)執行設備裝調學生安裝噴淋、通風、加熱、增氧等設備，進行綜合布線，電源設備連接等工作。(5)應用軟體編制與調測學生安裝調試應用軟體，進行智慧農業項目應用軟體的安裝、調試與故障排除，並編寫部分程序代碼。實現計算機和協調器串行通信環境調測；實時顯示ZigBee網絡信息，監測ZigBee網絡故障；編制並調試傳感信息監測程序，顯示傳感器數據信息，監測節點和傳感器故障；編制並調試控制程序，顯示執行設備狀態，監測節點和受控設備故障；自動實 現保溫、保溼和歷史數據的記錄，視頻監測溫室內部環境，該系統還具有遠程訪問與控制功能。以上所述的僅是本實用新型的優選實施方式，本實用新型不限於以上實施例。可以理解，本領域技術人員在不脫離本實用新型的基本構思的前提下直接導出或聯想到的其他改進和變化，均應認為包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種物聯網智慧農業實訓裝置，其特徵在於包括沙盤、傳感設備、執行設備以及控制臺; (1)沙盤 沙盤由溫室大棚區和魚池區組成；所述溫室大棚區由蔬菜地和大棚組成，蔬菜地包括多種蔬菜模型，大棚包括頂棚支架和覆蓋尼龍薄膜；所述魚池區包括水池以及換水系統； (2)傳感設備 傳感器節點以及溫度計，安裝於所述溫室大棚內，用於檢測溫室大棚內的氣溫值； 傳感器節點以及溼度計，安裝於所述溫室大棚內，用於檢測溫室大棚內的土壤溼度值； 土壤養份傳感器節點，安裝於所述溫室大棚內，用於檢測溫室大棚內的土壤養份值； 光照度傳感器節點以及熱釋紅外傳感器節點，安裝於所述溫室大棚內，用於檢測溫室大棚內的光照度值； 氧氣傳感器節點以及含氧計，安裝於所述魚池內，用於檢測魚池水份中的氧氣值； 攝像頭，安裝於沙盤內，用於監控沙盤的運行情況； 上述各傳感器節點與所述控制臺進行通信； (3)執行設備 噴淋設備，安裝於所述溫室大棚內，用於在傳感節點檢測到溫室大棚的土壤溼度值未達規定值時進行噴淋； 通風設備，安裝於所述溫室大棚內，用於在傳感節點檢測到溫室大棚的氣溫超過或低於規定值時進行降溫或加熱處理； 增氧設備，安裝於所述魚池內，用於在傳感節點檢測到魚池內的氧氣低於規定值時進行增氧； 上述各執行設備受所述控制臺的控制； (4)控制臺 控制臺由PC機與網關組成，用於採集各傳感器節點的傳感數據，對傳感數據與規定值進行比較，當超過規定值時發出控制指令，控制執行設備工作；所述PC機存儲各傳感器節點所採集到的數據值，並對數據值進行統計分析，形成變化曲線及統計分析報表。
2.根據權利要求I所述物聯網智慧農業實訓裝置，其特徵在於所述沙盤總面積為3mX4m、平面高度為0. 7m。
3.根據權利要求I所述物聯網智慧農業實訓裝置，其特徵在於所述溫室大棚區面積為3mX2m,棚高度為0. 8m。
4.根據權利要求I所述物聯網智慧農業實訓裝置，其特徵在於所述魚池區面積為3mX 2m，其中水池的體積為2mXl. 5mX0. 4m。
專利摘要本實用新型提供一種物聯網智慧農業實訓裝置，包括沙盤、傳感設備、執行設備以及控制臺；沙盤由溫室大棚區和魚池區組成；溫室大棚區由蔬菜地和大棚組成，蔬菜地包括多種蔬菜模型，大棚包括頂棚支架和覆蓋尼龍薄膜；魚池區包括水池以及換水系統；各傳感器節點與控制臺進行通信；各執行設備受控制臺的控制；控制臺由PC機與網關組成，用於採集各傳感器節點的傳感數據，對傳感數據與規定值進行比較，當超過規定值時發出控制指令，控制執行設備工作。本實用新型能夠使學生了解當前農業領域常用傳感器的基本結構與工作原理。使學生能根據不同應用場合的需求，進行傳感器的選型，為傳感器的安裝、調試與使用打下基礎。
文檔編號G09B9/00GK202454107SQ20122006173
公開日2012年9月26日 申請日期2012年2月24日 優先權日2012年2月24日
發明者劉全勝, 周志德, 蔡建軍 申請人:無錫職業技術學院