HTTP/1.1 200 OK Cache-Control: private Pragma: no-cache Content-Type: text/html; charset=utf-8 Expires: Thu, 19 Nov 1981 08:52:00 GMT Server: 微软-IIS/7.5 X-Powered-By: PHP/5.2.17 Set-Cookie: youdianinfo_historycn=1444; expires=Mon, 29-Jun-2020 15:33:57 GMT; path=/ Set-Cookie: PHPSESSID=as2o6rkdovpiaacpjcn0h04551; path=/ X-Powered-By: ASP.NET Date: Sat, 30 May 2020 15:33:57 GMT Content-Length: 66337 智能农业开发平台-澳门太阳娱乐集团官网
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1.产品概况

1.1 产品设计背景

农业是澳门太阳娱乐集团官网国民经济的基石。农业持续增长是整个国民经济长期稳定、协调发展的决定性因素,它不仅直接关系到我国食品供给和社会和谐,而且关系到国家的繁荣和现代化的实现。随着中国经济近30年来的快速发展,农业生产资源紧缺和农业对资源消耗过大的问题对农业发展和国民经济发展的制约愈发明显。为了改善靠天吃饭的不确定农业发展条件,农业物联网将先进的传感、通信和数据处理等物联网技术应用于农业领域,构建智慧农业系统,是解决农业发展滞后问题的有效方法。物联网智慧农业大致分为3个层次,即感知层、网络层和应用层。感知层主要实现农业生态环境的感知、作物的状态感知和动植物的质量检测等;网络层主要实现感知层所获得信息到应用层的传输;应用层首先通过数据清洗和融合、模式识别等手段形成最终数据,然后提供给生态环境监测系统、生长监控系统、追溯系统使用。
普通高中信息技术课程是一门旨在全面提升学生信息素养,帮助学生掌握信息技术基础常识与技能、增强信息意识、发展计算思维、提高数字化学习与创新能力、树立正确的信息社会价值观和责任感的基础课程。课程围绕高中信息技术学科核心素养,精炼学科大概念,吸纳学科领域的前沿成果,构建具有时代特征的学习内容;课程兼重理论学习和实践应用,通过丰富多样的任务情境,鼓励学生在数字化环境中学习与实践;课程倡导基于项目的学习方式,将常识建构、技能培养与思维发展融入到运用数字化工具解决问题和完成任务的过程中;课程提供学习机会,让学生参与到信息技术支撑的沟通、共享、合作与协商中,体验常识的社会性建构,增强信息意识、理解信息技术对人类的影响,提高信息社会参与的责任感与行为能力,从而成为具备较高信息素养的中国公民。
澳门太阳娱乐集团官网电子科技有限企业设计了K12-P02-03型智能农业开发平台以智慧农业为背景,辅以多个有趣的小实验,满足学校的教学与科研使用,让学生通过简单的学习就能体会到物联网中控制的魅力。

1.2 产品创新点

● 实训台采用纯模块化设计,单个传感器节点分为节点底板、射频模块和传感器模块三部分,各模块均采用可插拔方式,扩展性强,易维修维护升级。
● 实训台标配WiFi、Zigbee两种主流局域网无线通信模块。
● 传感器种类丰富涵盖了电阻式传感器、光敏传感器、气敏传感器等传感器。
● 完整详尽的实验引导书,并提供应用程序源码供学生学习和二次开发。
● 同时支撑Python、Scratch开发。
   

2.产品先容

2.1 产品概述

如图2.1所示K12-P02-03型物联网智能农业开发平台整体采用不锈钢框架设计,实训台整体模拟了物联网技术在农业生产领域的应用,无线通信节点分别装配有传感器(空气温湿度、光照以及土壤温湿度)和实行器(卷帘控制、模拟浇灌、风机换气)模块,与上位机进行数据交互。

2.2 产品实物图

 
图2.1 智能农业开发平台实物图(仅供参考)

2.3 产品功能详解

澳门太阳娱乐集团官网K12-P02-03型智能农业开发平台功能齐全强大,完整的体现了物联网技术三层架构:感知层、网络层以及应用层。该产品不仅能让使用者了解到物联网三层架构的基础常识,同时也能辅助完成python编程语言的学习。
 
2.3.1 硬件节点先容
网关节点
网关节点主要硬件资源如下图所示。

图2.2 网关节点主要硬件资源拓扑
网关节点通过板载WiFi模块与上位机通讯;通过zigbee协议与普通节点通讯;通过串口屏显示设备信息。
普通节点
普通节点主要功能模块如下图所示。

图2.3 普通节点主要功能模块拓扑
普通节点通过磁吸模块接口获取传感器数据/控制实行器状态;通过扩展模块接口控制沙盘设备状态;通过zigbee协议与网关通讯;通过显示屏显示节点信息。
 
2.3.2 Python编程接口
Python概况
Python 是一个高层次的结合了说明性、编译性、互动性和面向对象的脚本语言。
Python 的设计具有很强的可读性,相比其他语言经常使用英文关键字,其他语言的一些标点符号,它具有比其他语言更有特色语法结构。
Python 是一种说明型语言:这意味着开发过程中没有了编译这个环节。
Python 是交互式语言:这意味着,您可以在一个Python提示符,直接互动实行写你的程序。
Python 是面向对象语言:这意味着Python支撑面向对象的风格或代码封装在对象的编程技术。
Python 是初学者的语言:Python 对初级程序员而言,是一种伟大的语言,它支撑广泛的应用程序开发,从简单的文字处理到 WWW 浏览器再到游戏。
Python 特点
(1)易于学习:Python有相对较少的关键字,结构简单,和一个明确定义的语法,学习起来更加简单。
(2)易于阅读:Python代码定义的更清晰。
(3)易于维护:Python的成功在于它的源代码是相当容易维护的。
(4)一个广泛的标准库:Python的最大的优势之一是丰富的库,跨平台的,在UNIX,Windows和Macintosh兼容很好。
(5)互动模式:互动模式的支撑,您可以从终端输入实行代码并获得结果的语言,互动的测试和调试代码片断。
(6)可移植:基于其开放源代码的特性,Python已经被移植(也就是使其工作)到许多平台。
(7)可扩展:如果你需要一段运行很快的关键代码,或者是想要编写一些不愿开放的算法,你可以使用C或C++完成那部分程序,然后从你的Python程序中调用。
(8)数据库:Python提供所有主要的商业数据库的接口。
(9)GUI编程:Python支撑GUI可以创建和移植到许多系统调用。
(10)可嵌入:你可以将Python嵌入到C/C++程序,让你的程序的用户获得"脚本化"的能力。
本系列产品提供原始接口和python库接口API。
用户即可以通过socket连接发送原始接口指令控制,也可以通过安装由我司开发的python库,调用对应的API接口控制设备。
Python库集成socket通信并封装交互协议及硬件模块编码,公开方法,提供外界调用。有完善的文档说明,API接口非常接近英文语法,只需要几节课的学习掌握基本的python语法就可以控制设备。
 
图2.4  Python语言打开灯光代码实例
2.3.3 Scratch简易图形化编程工具先容
Scratch是麻省理工学院专门针对小朋友研发的图形化编程语言,类似乐高积木,构成程序的命令和参数通过积木形状的模块来实现。无需英文和代码基础,孩子通过拖曳代码块的方式建立程序,培养编程思维。Scratch是完全面向对象编程方式,程序脚本是关联到每个角色,动作通过事件或消息触发。
澳门太阳娱乐官方网站企业系列产品全面支撑Scratch编程工具开发,易学易用易上手,趣味性强。
 
图2.5  Scratch开发工具编程实例

 

3. 课程及实验清单

3.1 课程清单

3.1.1 Scratch课程
序号 课程名称 类型 课时数 教学目标
1 智能农业 理论 1 ·了解智能农业是什么;
·了解农业的发展史;
·了解智能农业在生活中的应用。
2 认识Scratch 演示
练习
1 ·了解编程语言是什么;
·了解几种常见的编程语言;
·学习如何用scratch进行编程。
3 连接硬件 理论
练习
1 ·了解如何连接电脑和硬件;
·了解直流电机和步进电机的区别;
·学习使用Scratch控制风扇和窗帘。
4 获取温湿度 理论
练习
1 ·了解和温湿度有关的小常识;
·了解温湿度对于农业的影响;
·学习使用Scratch完成温湿度的播报。
5 风扇控制 理论
练习
1 ·了解和风扇有关的小常识;
·了解风扇对于农业的影响;
·学习使用Scratch完成对风扇的控制。
6 空气湿度 理论
练习
1 ·了解和湿度有关的小常识;
·了解湿度对于农业的影响;
·学习使用Scratch完成对风扇的控制。
7 土壤湿度 理论
练习
1 ·了解和土壤有关的小常识;
·了解土壤对于农业的影响;
·学习使用Scratch完成对灌溉系统的控制。
8 智能光照控制系统 理论
练习
1 ·了解和光照有关的小常识;
·了解光照对于农业的影响;
·学习使用Scratch完成对光照系统的控制。
9 红外技术在农业中的应用 理论
练习
1 ·了解和红外技术有关的小常识;
·了解红外技术对于农业的影响;
·学习使用Scratch完成对红外技术的使用。
10 烟雾警报系统在农业中的应用 理论
练习
1 ·了解和烟雾有关的小常识;
·了解烟雾对于农业的影响;
·学习使用Scratch完成烟雾警报系统。
11 防火减灾系统在农业中的应用 理论
练习
1 ·了解和火有关的小常识;
·了解火对于农业的影响;
·学习使用Scratch完成防火减灾系统。
12 溯源系统在农业中的应用 练习
交流
2 ·了解和溯源系统有关的小常识;
·了解溯源系统对于农业的影响;
·学习使用Scratch完成简单的溯源系统
13 我的智能农业系统(1) 练习
交流
2 ·回顾之前学习过的传感器节点和实行器节点;
·了解设计一个智能农业系统需要哪些步骤;
·尝试设计一个自己的智能农业系统。
14 我的智能农业系统(2) 练习
交流
2 ·继续编写之前设计好的智能农业系统;
·完成编程后,分享自己设计的系统。
 

4.设备清单

序号 设备名称 设备型号 数量 单位
1 智能农业开发平台硬件 K12-P02-03-HW 1
2 澳门太阳娱乐官方网站Android物联网智能农业实训系统App V1.0 K12-P02-03-SW 1
 

5.产品参数

设备清单及技术参数
序号 系统
名称
设备
名称
数量 单位 主要技术参数及备注
1 智能农业开发平台 智能农业开发平台硬件 1 平台结构件
外形尺寸:1000mm*310mm*810mm
实训台采用全钢制、一体化开放式网格板结构,网格板上预装德国标准化学会(DIN)标准的卡扣导轨,节点采用自主研发的快速卡扣安装于导轨上,使学习者在使用时能够直接在网格板上进行实际工程操作,每个节点配置精美的UV工艺亚克力标签。实训台配置有标准路由器,路由器网线接口通过引线配置于实训台侧面方便操作,实训台供电口采用防撞凹式装配结构,实训台底座设有与台子一体的、带面板锁的附件箱,方便实验附件的管理维护。
1.路由器*1
频率范围:单频(2.4-2.4835GHz)
最高传输速率:450Mbps
网络接口:1个10/100Mbps WAN口,2个10/100Mbps LAN口
WDS功能:支撑WDS无线桥接
电源电压 :AC 100-240V
2.摄像头*1
清晰度:720P;
有效距离:10(含)-30m(不含);
焦距:3.6mm;
感光面积:1/4英寸;
图像传感器:百万像素CMOS传感器;
分辨率:1280*720/640*480;
云台转角:水平360度,垂直120度。 
3.网关节点*1
网关节点通过板载WiFi模块与上位机通讯;通过zigbee协议与普通节点通讯;通过HMI串口屏显示设备信息。
网关节点综合管控硬件与上位机对接。
处理器芯片内核:Cortex-M3及以上
处理器速度:72MHz;
连通性:CAN,I2C,IrDA,LIN,SPI,UART/USART,USB;
外围设备:DMA,电机控制PWM,PDR,POR,PVD,PWM,温度传感器,WDT,晶振;
输入/输出数:51;
程序存储器容量:256KB;
程序存储器类型:FLASH;
RAM容量:48K;
电压-电源(Vcc/Vdd):2~ 3.6V;
振荡器型:内部;
工作温度:-40~ 85℃;
WiFi模块型号:ESP8266
WiFi模块支撑AT命令编程
Zigbee中心工作频段:2.4G
HMI串口屏分辨率:320*240
HMI串口屏触控:支撑
节点支撑wifi网络连接配置
节点支撑zigbee网络号配置
节点支撑节点在线状态查询
节点支撑音量、亮度配置
4.普通节点*10
普通节点通过磁吸模块接口获取传感器数据/控制实行器状态;通过扩展模块接口控制设备状态;通过zigbee协议与网关通讯;通过HMI显示屏显示节点信息。
处理器芯片内核:Cortex-M3及以上
处理器速度:72MHz;
连通性:CAN,I2C,IrDA,LIN,SPI,UART/USART,USB;
外围设备:DMA,电机控制PWM,PDR,POR,PVD,PWM,温度传感器,WDT,晶振;
输入/输出数:51;
程序存储器容量:256KB;
程序存储器类型:FLASH;
RAM容量:48K;
电压-电源(Vcc/Vdd):2~ 3.6V;
振荡器型:内部;
工作温度:-40~ 85℃; 
Zigbee中心工作频段:2.4G
Zigbee支撑节点入网
HMI串口屏分辨率:320*240
HMI串口屏触控:支撑
节点支撑zigbee网络号配置
节点支撑节点号配置
节点支撑音量、亮度配置
5.设备控制器*1
输入电压:12V
扩展支撑:彩灯、匀速窗帘的控制
6.红外反射传感器*1
芯片/模块型号:ITR20001;
测量输出:开关量;
连接方式:采用分离耦合的模块化磁吸设计技术,有2.54mm间距的pogopin母座方便其它设备连接,有pogopin母座组合高低电平编码方便其它连接设备根据编码进行识别模块类型;
7.火焰传感器*1
芯片/模块型号:PD333-3B;
测量输出:开关量;
连接方式:采用分离耦合的模块化磁吸设计技术,有2.54mm间距的pogopin母座方便其它设备连接,有pogopin母座组合高低电平编码方便其它连接设备根据编码进行识别模块类型;
8.红外接收模块*1
芯片/模块型号:VS1838B;
测量输出:数字量;
连接方式:采用分离耦合的模块化磁吸设计技术,有2.54mm间距的pogopin母座方便其它设备连接,有pogopin母座组合高低电平编码方便其它连接设备根据编码进行识别模块类型;
9.温湿度传感器*1
芯片/模块型号:AM2321;
测量输出:数字量;
测量范围:温度 -40~80℃ 湿度 5~99.9%RH;
连接方式:采用分离耦合的模块化磁吸设计技术,有2.54mm间距的pogopin母座方便其它设备连接,有pogopin母座组合高低电平编码方便其它连接设备根据编码进行识别模块类型;
10.蜂鸣器模块*1
无源蜂鸣器/型号:MLT-8540H
顶发声,3K,典型102dB
连接方式:采用分离耦合的模块化磁吸设计技术,有2.54mm间距的pogopin母座方便其它设备连接,有pogopin母座组合高低电平编码方便其它连接设备根据编码进行识别模块类型;
11.结露传感器*1
芯片/模块型号:HDS10;
测量输出:模拟量;
结露测试范围:94~100%RH;
连接方式:采用分离耦合的模块化磁吸设计技术,有2.54mm间距的pogopin母座方便其它设备连接,有pogopin母座组合高低电平编码方便其它连接设备根据编码进行识别模块类型;
12.烟雾传感器*1
芯片/模块型号:MQ-2;
测量输出:模拟量;
测量范围:300~10000ppm;
连接方式:采用分离耦合的模块化磁吸设计技术,有2.54mm间距的pogopin母座方便其它设备连接,有pogopin母座组合高低电平编码方便其它连接设备根据编码进行识别模块类型;
13.红外转发器*1
5mm红外发射管;
波长:940NM;
连接方式:采用分离耦合的模块化磁吸设计技术,有2.54mm间距的pogopin母座方便其它设备连接,有pogopin母座组合高低电平编码方便其它连接设备根据编码进行识别模块类型;
14.风扇模块*1
型号: AD01703HX04AB00;
启动电压2V、额定电压3.3V;
高转15000RPM;
连接方式:采用分离耦合的模块化磁吸设计技术,有2.54mm间距的pogopin母座方便其它设备连接,有pogopin母座组合高低电平编码方便其它连接设备根据编码进行识别模块类型;
15.光照传感器*1
芯片/模块型号:GM5516;
测量输出:数字量;
连接方式:采用分离耦合的模块化磁吸设计技术,有2.54mm间距的pogopin母座方便其它设备连接,有pogopin母座组合高低电平编码方便其它连接设备根据编码进行识别模块类型;
16.人体传感器*1
芯片/模块型号:AM412;
测量输出:数字量;
连接方式:采用分离耦合的模块化磁吸设计技术,有2.54mm间距的pogopin母座方便其它设备连接,有pogopin母座组合高低电平编码方便其它连接设备根据编码进行识别模块类型;
17.燃气传感器*1
芯片/模块型号:MQ-5;
测量输出:模拟量;
检测浓度:300~10000ppm(甲烷、丙烷);
检测气体:液化气、甲烷;
连接方式:采用分离耦合的模块化磁吸设计技术,有2.54mm间距的pogopin母座方便其它设备连接,有pogopin母座组合高低电平编码方便其它连接设备根据编码进行识别模块类型;
18.声音传感器*1
芯片/模块型号:电容式6*5咪头;
测量输出:数字量;
连接方式:采用分离耦合的模块化磁吸设计技术,有2.54mm间距的pogopin母座方便其它设备连接,有pogopin母座组合高低电平编码方便其它连接设备根据编码进行识别模块类型;
19.RGB模块*1
10MM全彩共阳三色雾状RGB灯;
发光颜色:红绿蓝;
波长:红620-625NM、绿520-525NM、蓝465-470NM;
亮度:红700-800MCD、绿700-900MCD、蓝300-400MCD;
电压:红2.0-2.2V、绿3.0-3.2V 、蓝3.0-3.2V;
电流:15-20MA;
连接方式:采用分离耦合的模块化磁吸设计技术,有2.54mm间距的pogopin母座方便其它设备连接,有pogopin母座组合高低电平编码方便其它连接设备根据编码进行识别模块类型;
20.红外对射传感器*1
芯片/模块型号:ITR9608;
测量输出:开关量;
连接方式:采用分离耦合的模块化磁吸设计技术,有2.54mm间距的pogopin母座方便其它设备连接,有pogopin母座组合高低电平编码方便其它连接设备根据编码进行识别模块类型;
21.手势传感器*1
芯片/模块型号:GY-APDS9960-3.3;
通信方式:IIC通信协议;
连接方式:采用分离耦合的模块化磁吸设计技术,有2.54mm间距的pogopin母座方便其它设备连接,有pogopin母座组合高低电平编码方便其它连接设备根据编码进行识别模块类型;
22.Python驱动库*1
库集成socket通信并封装交互协议及硬件模块编码,公开方法,提供外界调用。可以控制智能农业开发平台的实行器。
★23设备同时支撑Python,Scratch等开发语言和开
发工具进行开发。投标现场分别演示使用Python,Scratch对温湿度节点的数据采集及对风扇节点的控制。
★24光通信模块:光输入功率:-4dBm(minimum);光输出功率:4dbm+-2dbm;投标现场对光输出功率进行验证,需符合参数要求;
澳门太阳娱乐官方网站Android物联网智能农业实训系统App V1.0 1 App集中体现了产品在智慧农业的应用,该App以APP形式运行在平板或者其他智能终端上,可以快速读取各个传感器数据以及对各个控制设备进行控制,提供源代码供学生老师二次开发使用;该APP实现了Android终端与硬件设备通讯的功能,能实时展示传感器节点的数据,控制硬件的节点的开关,实现了易用,易学的方式,适用于学生的学习与实操;
App分为三大部分:数据区域、联动区域、设置区域,每个区域负责各自重要的功能;
数据区域:实现摄像头界面与硬件节点展示界面分开,能同时实现两个界面不同的操作。
摄像头界面中,将操作指令封装成美观的UI界面,实现了方便易用地点击控制摄像头的方向控制,包括上、下、左、右控制,与此同时Android终端还能与摄像头发起通信,进行实时对话。假如摄像头掉线,能一键断线重连。摄像头能根据光线的变化,切换日夜模式,夜间模式是红外黑白画面,感应到光线增强时,可以马上切换日间模式的彩色画面。硬件节点数据展示界面则可以同时展示多个节点的数据,而不需要切换界面,展示数据界面和控制节点开关界面又分别区分开来。节点数据实时刷新,也能以曲线图的形式将数据展示出来。
联动区域:实现空气湿度联动风机开关、光照强度联动卷帘的开关、土壤湿度联动水阀开关。联动界限值设置了滑动模块,可以随意滑动设置界限值,不需要手动输入界限值。可以模拟一个场景,设定好界限值,开启联动开关,实时监控数值的变化,一旦数值小于或者大于设定的界限值时,控制节点开启或者关闭。
设置区域:在此区域,可以设定传感器连接地址和端口号,并保存在移动终端中;可以设定摄像头的用户名和密码,同时能网页登录摄像头,使用浏览器看网页版的摄像头状态,控制摄像头的方向移动,还能设置摄像头相关的众多参数,比如在线调整时间等。此区域右侧,添加了一个webview网页,展示整个应用的设置说明,每页面可以放大缩小,不受屏幕大小的限制。
 
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