产品简介产品概述智慧农业实验箱,其功能特点是采集农业环境中光照、气压、PM2.5、CO2、土壤温湿度和空气温湿度的数据,通过ZigBee无线组网技术将采集到的数据传输将所有的数据传输到上位机。用户通过上位机界面实现与硬件系统的交互,实验箱提供两种控制方式,自动控制和手动控制。另外,实验箱有多种数据显示的方式,ZigBee终端通过OLED显示各个采集终端的数据,单片机STM32通过串口屏显示所有的采集数据和联动装置的状态,同时,在上位机端,除了常规的数字数据显示外,还提供曲线图显示数据,清晰直观。另外,实验箱还提供LoRa通信的相关课程。 教学方向应用智慧农业实验箱其目的是监测农业环境中的各项指标,更加科学直观的观侧这些数据,同时,通过联动装置在调节环境中相关的指标参数,使得整个实验箱系统更加完备。该设备作为物联网智慧农业教学设备,主要用于教学、开发、实验,为物联网专业相关教程提供良好的教学,实验环境,方便展示教学。 功能特性产品特点
总体架构智慧农业实验箱的系统由数据采集、无线传输、云管理平台三个主要的模块构成。数据采集包括两个端,在 ZigBee终端,采集空气温湿度、光照、气压、PM2.5的数据,各个终端的数据显示在OLED上,并通过ZigBee将数据传到协调器,再转发到单片机;在单片机端直接采集土壤温湿度和CO2的浓度两个数据,并将所有数据显示在串口屏上。ZigBee无线传输技术将各个终端的数据汇集到协调器,协调器通过串口和单片机STM32相连,把所有数据集中到单片机。云管理平台以服务器为中心管理各项数据,结合数据可设置阈值或者手动模式下调控联动系统(滴灌、风扇、补光、卷帘)的状态,各个联动装置的当前状态显示在串口屏和云平台界面上。 硬件功能数据采集端: 基于ZigBee无线组网技术,ZigBee终端采集空气温湿度、光照、气压、PM2.5的数据,各终端采集到的数据通过OLED直接显示,再通过组网技术传输到Zigbee协调器,协调器通过串口和数据处理中心单片机STM32通信,将收集到的数据集中到单片机。同时,单片机直接采集CO2和土壤温湿度的数据,CO2传感器通过串口和单片机通信,土壤温湿度传感器通过RS485同单片机通信。 联动装置和本地数据显示: 以单片机STM32为数据处理中心,串口屏通过串口连接到了单片机,串口屏将集中显示采集到的气压、光照、CO2、PM2.5、土壤和空气温湿度数据,同时,也会显示联动装置(滴灌、风扇、补光)的当前状态(打开或者关闭)。为了能实时调节农业环境中的相关参数,提供更好的农业环境,实验箱中提供了滴灌、风扇、补光、卷帘的联动装置,用户可以通过上位机来管理这些装置。 上位机和单片机通信: 单片机通过网口连接到上位机服务器,从而实现单片机和上位机两端数据和指令的上下行传输。在上位机界面,实时显示当前各传感器采集到的数据,用户通过是上位机来实现与硬件系统的交互。 LoRa模块: 智慧农业实验箱硬件还提供了两个LoRa节点,可实现基于LoRa节点的点对点通信。 软件功能服务端主要由数据接收处理模块,控制模块,数据库(DB),主服务模块,数据推送模块组成。上位机与下位机之间进行通信有2种模式,第一种是数据收集模式,通过监听端口的形式来实时获取下位机传输过来的农业感知信息,然后通过数据预处理模块进行数据处理,然后提供给主服务模块进行业务逻辑处理;第二种是远程控制模式,通过主服务模块获取到控制指令,然后通过对应指令集,向下位机发送对应的指令,然后接受到下位机反馈信息后返回给主服务模块。 软件端重要功能有:查看实时数据、查看历史数据、手动控制和设定自动控制等功能。 产品主要设备参数CC2530模块: 1.E18-MS1-PCB采用美国德州仪器(TI)公司原装进口 2.射频芯片CC2530 3.芯片内部集成了8051单片机及无线收发器 4.适用于ZigBee设计及2.4GHz IEEE 802.15.4协议 LoRa模块: 1.支持半双工通信, 2.具有超强抗干扰性和高接收灵敏度 3.ISM多频段,多种传输速率可选择 4.支持智能复位、低电压检测、定时唤醒、低功耗模式、休眠模式 5.具有超远传输距离,空旷最远可达五千米 配套课程智慧农业实验箱课程体系如表3所示,实验箱课程主要分为STM32篇、ZigBee篇、LoRa篇以及联动系统简介,STM32单片机是当下性价比最高的单片机,在课程中介绍了学习该单片机开发的基本环境搭建、驱动传感器等课程,在这些课程当中还介绍了基本的协议和库函数的使用,以及编程,可以帮助初学者顺利入门。ZigBee篇介绍了开发环境IAR的搭建、协议栈、点对点通信、组网等内容,这是实验箱的主要课程,利用我公司提供的硬件系统可以完成终端数据采集、组网通过协调器转发数据给单片机STM32等实验;LoRa篇介绍了基于LoRa节点的点对点通信;最后是联动系统简介,介绍了实验箱的联动系统:风扇、滴灌、卷帘、补光装置,并详细讲解了MOS管开关电路的驱动原理以及步进电机的相关知识。 |
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