CSY®-WX-02型智慧农业实验实训平台_传感器实验仪

智慧农业实验实训平台基于物联网感知层技术，集嵌入式技术、传感器、执行器、Wi-Fi无线组网通信和软件系统设计等实验于一体，集合传感器检测、智能感知、物联网技术，结合农业物联网教学特点配套提供场景模型。适用于物联网应用技术、新农业专业的课程体系中的“智慧农业”、“物联网传感技术”等课程的教学与实训。

CSY®-WX-02型智慧农业实验实训平台

一、产品简介：智慧农业实验实训平台基于物联网感知层技术，集嵌入式技术、传感器、执行器、Wi-Fi无线组网通信和软件系统设计等实验于一体，集合传感器检测、智能感知、物联网技术，结合农业物联网教学特点配套提供场景模型。适用于物联网应用技术、新农业专业的课程体系中的“智慧农业”、“物联网传感技术”等课程的教学与实训。

1.1基于国产微处理器为核心，配合温湿度传感器、光照强度传感器、土壤湿度传感器进行温室（大棚）内环境参数的检测，同时控制温室（大棚）内光源、水泵、排风扇、温控、热释电红外、压力、气体、温湿度、红外接近、震动等种传感器，可以选配其他多种传感器，全面体现物联网各种传感器类型。

1.2执行器、传感器等功能模块采用模块化设计，模块与模块之间没有信号连接。所有模块都是独立和开放的，有明确的信号输入、输出接口，系统支持通过手机端或PC端上位机进行监控，同时支持上位机端摄像头监控，当出现异常时，蜂鸣器负责异常本地报警，同时可通过网络短信的方式进行预警。该系统的实现可以更加有效的完成农业温室（大棚）的智能化推进，具有较好的教学实验和市场应用前景。

二、主控平台组成

1、中控平台及智能网关

1.1中控平台：

CPU：基于Alder Lake-N架构，拥有4个效能核心（E-cores）和4个线程，基础频率为3.4 GHz，具有6 MB的L3缓存，支持包括AVX和AVX2在内的多种指令集；

1.2智能网关：

ESP32-WROOM-32UE模组，该模组采用双核的Tensilica LX6微控制器，主频高达240MHz。此外，该处理器自集成WiFi、蓝牙的通信射频功能，也具有丰富的外设接口，具有较强的扩展能力。

2、实验平台主体：实验平台采用分体式机构，底部自带万向轮带刹车，具有数据显示器安装位，工具工件收纳功能。具有模拟农业大棚实物传感器及作物安装布置位置，外罩采用有机玻璃材质，承载结构采用铝合金和钢木结构。配置光电功率多功能表：可同时测量光电流、光电压、光功率，按键切换自动读数。光电流1—1999mA,光电压：1—1.999V,光功率：1----1999mW，照度表：1—1999LX.温度表：0—100度，AD590温度闭环控制器。通信电路设计：采用USB串口通信芯片使用WCH的CH340系列芯片。该芯片为3.3V供电，接口协议为USB 2.0，最高通信速率可达2Mbps，采用SOP-16贴片式封装。

3、Wi-Fi无线组网模块：采用ESP32-WROOM-32UE模组，具有片内4 MB Flash；内置串口、A/D转换模块、SPI接口和I/O等多种接口；天线接口：2.4GHz 外接天线，预留SMA天线接口；

三、传感器配置

1、空气温湿度监测传感器：SHTC3采用CMOSens®技术，集成了电容式湿度传感器、带隙温度传感器、模拟和数字信号处理、模数转换器、校准数据存储器以及支持I2C快速模式的数字通信接口。

2、光线检测传感器光谱灵敏度特性接近视觉灵敏度（峰值灵敏度波长典型值:560nm）

3、火焰检测传感器：由比较器LM393、火焰传感器与可调电阻组成。

4、土壤湿度传感器：通过感受土壤湿度变化，土壤湿度传感器的引脚采用排针连接，分别为GND、信号引脚和5V，与电路板之间通过模块的方式完成连接

5、空气二氧化碳传感器：检测浓度：350—10000ppmCO2

6、无线继电器控制模组：由Wi-Fi通信模块、AC/DC降压模块、继电器（或可控硅）、底板组成，封装在标准86型PVC明线盒内，面板具有单路开关，二三极插座；

7、遮阳窗帘无线控制器：由Wi-Fi通信模块、AC/DC降压模块、继电器（或可控硅）、底板等组成，封装在86型PVC明线盒内；

10、WiFi-红外无线控制器：由红外自学习板、Wi-Fi通信板和接口底板三部分组成；使用红外学习控制模块代替遥控器，实现远程控制遥控类家电的开关；

9、光照控制器：由Wi-Fi通信模块、调光面板、供电板组成，实现台灯/吊灯的亮度控制，能随意调节灯光亮度，轻松营造各种生活情调；

10、动物体温热成像检测：热成像传感器：像素尺寸32*24；温度检测精度：±1℃；采集成像养殖动物如牛羊猪的体温辐射强度数据；采集成像物体横向辐射强度数据；上位机显示界面主要功能温度与图像。

11、无线光电烟雾探测器：工作环境：温度-10℃~+50℃，相对湿度<95%无冷凝；发射距离：空旷场合下无线信号距离可达100米，屏蔽50米。

12、无线可燃气体泄漏探测器：适合气体：天然气、人工煤气、液化石油气；

湿度范围：＜95/%；输入电压范围：AC180～270V/50Hz；

13、无线云台监控系统：用于模拟大棚内监控，通过控制云台上下左右移动，各个角落状况及抓拍。具有地址唯一的MAC地址和IP地址；支持云台控制。双阈值运动区域分割的linux,检测算法，要求使用矩形框将检测出的目标物体框出，要求提供算法源代码、代码演示以及说明材料。

14、智能调光系统：检测设备：光线传感器节点，模拟温室内光照控制，光源采用一个5V高亮LED暖光，功率为3W，结构为全铝+PC罩。通信方式：Wi-Fi

15、风向检测传感器：空气风速检测，5—12V供电。

16、加热无线控制系统：控制设备：86盒无线强电控制器增温设备：电加热

17、加湿器无线控制系统：86盒无线强电控制器、加湿器、通信方式：Wi-Fi

功能：智能网关数据库保存加湿器的无线强电控制器信息，通过智能家居管理软件，可无线控制加湿器的强电供电控制器工作，进而控制加湿器的开、关，实现一种远程、随时、随地调节家居环境的现代家居生活方式。

18、浇灌无线控制系统： 86盒无线强电控制器。通信方式：Wi-Fi对多种执行器进行实时控制，水泵流量200升/小时，扬程距离为1米，功率为3W，水泵中的电机采用纯铜无刷电机。

19、排风扇红外控制系统：温湿度传感器节点、模拟温室大棚内湿度控制，采用一个5V静音风扇，功率为5W通信方式：Wi-Fi

20、模拟电动大棚窗帘：遥控器多种可以选择、超静音内外电泳轨道24、加湿器：WIFI无线继电器控制，农业大棚加湿雾化器。功率：32W；

21、下垂型喷头：垂型喷头由锌合金框架、感温玻璃球、密封组件等组成，结构紧凑，外形美观。公称口径:15mm,接口螺纹:R1/2。(4分管=15MM）

流量特性系数:K=80±4。

22、Wi-Fi无线传感器网络数据透明传输软件：主要实现Wi-Fi网络的建立、节点的自动组网、节点休眠与唤醒、节点之间数据的透明传输、传感器节点的采样与传输。

23、蜂鸣器控制电路控制：完成本地异常情况的报警，使用一路蜂鸣器作为预警单元，该蜂鸣器供电电压为5V。

24、智能农业管理软件（智能网关QT）：智能网关采用Windows或嵌入式Linux操作系统，上电后即运行基于QT的智能家居系统软件。它主要用来汇聚传感层的各种传感器节点，控制节点，并通过嵌入式数据库，保存所有节点的网络属性、传感器采样值、控制器状态等，允许用户在本地查看智能家居环境参数、安防设备的状态，以及控制家电设备等。同时它作为服务器，允许客户端如平板电脑等设备与其建立连接通信。

宿主机开发环境：Windows或Ubuntu12.04.4 LTS、Ubuntu14.04 LTS

宿主机交叉编译链：arm-2009q3.tar.gz

智能网关Linux启动代码：Uboot-1.3.4.tar.gz

智能网关Linux操作系统：Linux2.6.35.tar.gz

25、物联网应用管理平台软件：Visual Studio Code是一款轻量级、强大的开源代码编辑器，支持多种编程语言和框架。在开发ESP32处理器时，开发者可以通过Visual Studio Code的丰富插件生态系统扩展其功能。在Visual Studio Code中开发ESP32处理器应用程序。Qt软平台支持多线程编程，当涉及到在Qt平台上开发上位机软件时，开发人员可以利用Qt的强大功能和灵活性来实现各种复杂的应用程序。

26、农作物及物体图像自动识别系统：目标物体识别，目标物体自动辨别与显示，自动识别物体不低于20种。

27、电化学传感器农药残留传感器检测：苯、荃传感器检测。

28、阿里云WEB系统：使用Qt平台自带的qtserial模块，通过设置与硬件通信的波特率、停止位，获取硬件串口发送的传感器状态数据。传感器数据进行判断异常后，分别控制硬件端的光源、水泵、排风扇、温控单元和蜂鸣器，判断结果正常时，硬件端的执行器和蜂鸣器均处于关闭状态。当出现异常状况时，通过阿里云平台的网络短信服务API，将本地异常的结果通过API上传至阿里云网络短信发送平台，并按照平台中预设的发送内容、发送联系人和手机号进行预警短信的发送，阿里云网络短信发送平台与API调度程序。

29、智能热红外监测系统：探头像素尺寸 32*24;温度检测精度:土1℃;刷新速率:0.5-64Hz;目标温度:-40℃~+300℃。用于对农作物不同生长状态进行分区、分时段监测，并通过软件平台进行汇总分析，评估作物生长状态。

30、Ai作物生长预测模型：通过深度学习模型分析土壤湿度、pH值和养分含量，预测土壤肥力和健康状况，从而优化施肥和灌溉策略，如基于LSTM（长短时记忆网络）分析历史气象数据、土壤数据与作物生长趋势，预测灌溉需求。

31、Ai病虫害检测与预警模型：Ai图像识别技术结合传感器数据，能够实时监测作物健康状况，识别病虫害问题，如通过CNN识别作物生长阶段和病虫害迹象，指导农民采取针对性防治措施。

32、模拟水果采摘机器人：可摘取抓举至少8种农作物，6自由度机器人，采用USB与上位机通讯，具有语音控制分拣、水果识别分拣、动物图像识别分拣，自由度转向采用舵机形式，控制CPU可采用嵌入式、树莓派或可编程控制器等任意形式不限，支持二次开发。

33、数据终端控制平台：主模块支持USB接口协议及供电，自带12位A/D转换功能。模拟量采集平台采用labview软件开发单片机数据采集配套多功能分析软件：定时采样与双向采样、多次采样。可完成mesh网络自组建，用于接收传感器采集数据及发送控制指令等；

34、数据交换中心：基于高性能数据库搭建海量作物数据的局域网交互部署，数据入库速度不小于0.5s/MB，支持高并发，支持界面可视化数据上传下载浏览功能。

35、基于RFID农产品溯源标签传感器，实现物流节点跟踪，在网络的通信过程中，首先定位产品流通信息传输到网关节点，最后传输到上位机中。

36、大棚门禁智智能物联网系统：WiFi-mesh网络物联网传感器监测软件平台基于Qt平台开发，软件可以部署在Windows平台，Analog I/O 模拟输入/输出模块通过该平台可支持多台实时数据监测与执行器控制。该平台支持二次开发。

37、门禁安防系统：人脸识别智能门锁控制识别与录入管理。

38、安防光栅传感器：智能安防检测与管理，管理危险区域与识别。

45、平台尺寸参考:1650*1450*700mm，模型控制结构采用可视化有机玻璃搭建，提供数据接口采集及软件，支持二次开发。

四、实验项目举例