移动互联网嵌入式物联网人工智能创新实验室：智慧农业沙盘系统
基于嵌入式开发的智慧农业系统
基于嵌入式开发的智慧农业系统1. 引言1.1 智慧农业系统概述智慧农业系统是一种利用先进的信息技术、网络通信技术和传感技术来提高农业生产效率和质量的新型农业生产方式。
通过将传感器、监测装置、控制系统等设备集成到一个统一的系统中，实现对农作物生长环境、土壤状况、气象条件等数据的实时监测和控制。
智慧农业系统不仅可以提高农作物的产量和质量，还能有效减少对环境的影响，节约资源，降低成本。
通过监测土壤湿度、温度、光照等信息，智慧农业系统可以实现精准灌溉、精准施肥，避免浪费和过度施用化肥农药，减少环境污染，提高农产品品质。
智慧农业系统还可以提供实时监测和预警功能，及时发现病虫害、干旱等灾害，帮助农民采取相应措施，防止损失。
通过数据分析和决策支持系统，智慧农业系统可以为农民提供科学的种植管理建议，提高农业生产效率和农产品质量。
智慧农业系统的出现为农业生产带来了新的发展机遇，提高了农业生产的自动化水平，为农民提供了更多的种植管理工具和技术支持，推动了农业产业的升级和转型。
随着科技的不断发展和进步，智慧农业系统在未来的发展前景将更加广阔，为农业发展注入了新的活力。
1.2 嵌入式开发在农业领域的应用嵌入式开发是指将计算机系统嵌入到其他设备或系统中的过程。
在农业领域，嵌入式开发被广泛应用于智慧农业系统中，通过将各种传感器、控制器等设备嵌入到农业设施中，实现对农业生产过程的监测、控制和管理。
1. 实时监测：通过嵌入式传感器监测土壤湿度、温度、光照等参数，实现对农作物生长环境的实时监测，帮助农民及时调整种植管理措施。
2. 智能控制：借助嵌入式控制器，实现智能灌溉系统对灌溉水量、频率的精确控制，有效节约水资源，提高农作物产量。
3. 数据采集与传输：嵌入式开发还可以用于数据采集与传输，将土壤、气象等数据实时传输到云端，为农业生产提供科学依据。
4. 精准农业：通过嵌入式开发技术，实现针对性的施肥、喷药，提高农业生产效率，减少对环境的影响。
农业物联网技术与智慧农业创新案例
农业物联网技术与智慧农业创新案例在当今时代，科技的飞速发展正在深刻地改变着各个领域，农业也不例外。
农业物联网技术作为一项关键的创新手段，为智慧农业的发展注入了强大的动力。
通过将传感器、数据分析和远程控制等技术应用于农业生产，农业物联网实现了对农业环境、作物生长和农业设备的实时监测与精准管理，极大地提高了农业生产效率和质量，推动了农业的可持续发展。
接下来，让我们一起走进几个令人瞩目的智慧农业创新案例，亲身感受农业物联网技术带来的变革。
案例一：精准灌溉系统在广袤的农田中，水资源的合理利用一直是一个关键问题。
传统的灌溉方式往往依靠经验和定时定量的浇水，不仅浪费水资源，还可能导致灌溉不均匀，影响作物生长。
而农业物联网技术带来的精准灌溉系统则有效地解决了这一难题。
在某个大型农场，安装了一套基于物联网的土壤湿度传感器网络。
这些传感器分布在农田的不同区域，能够实时监测土壤的湿度和温度等参数。
通过无线网络，这些数据被传输到中央控制系统。
系统会根据预设的阈值和作物的生长阶段，自动判断是否需要灌溉以及灌溉的水量。
当需要灌溉时，系统会自动启动灌溉设备，并精准控制灌溉的时间和水量，确保每一寸土地都能得到恰到好处的水分供应。
这一精准灌溉系统的应用，不仅大大节约了水资源，还提高了作物的产量和质量。
由于灌溉更加均匀和及时，作物能够在最佳的水分条件下生长，减少了因缺水或过度浇水导致的生长不良和病虫害的发生。
同时，农场主可以通过手机或电脑随时随地查看农田的灌溉情况，实现了远程管理和监控。
案例二：智能温室种植温室种植是一种高效的农业生产方式，但传统的温室管理往往需要大量的人力和经验。
农业物联网技术的应用使得温室种植变得更加智能化和自动化。
在一家现代化的智能温室中，安装了一系列的传感器，包括光照传感器、温度传感器、湿度传感器和二氧化碳传感器等。
这些传感器实时采集温室内部的环境参数，并将数据传输到智能控制系统。
系统会根据作物的生长需求和预设的环境条件，自动调节温室的通风、遮阳、加热和降温等设备，为作物创造一个最适宜的生长环境。
物联网智慧农业系统设计与模拟实验
物联网智慧农业系统设计与模拟实验随着科技的快速发展和人们对食品安全和效率的追求，物联网智慧农业系统成为了农业领域的热门话题。
本文将探讨物联网智慧农业系统的设计及模拟实验，并介绍其在农业生产中的应用。
物联网智慧农业系统是一种通过传感器、无线通信和云计算等技术手段，将农业生产过程中的各种数据进行采集、传输、储存和分析处理的系统。
通过智能化的管理和控制，可以实现对农作物的全过程监测和调控，提高农业生产的效率和质量。
首先，物联网智慧农业系统的设计需要考虑到农作物的生长环境。
传感器可以用于感知光照、温度、湿度、土壤水分等环境参数，通过无线通信技术将数据传输到云端。
云计算平台可以对这些数据进行实时分析，生成相应的报告和指标，供农民和农业专家参考。
通过对农作物生长环境的监测和调控，可以提高作物的产量和品质。
其次，物联网智慧农业系统的设计还需要考虑到灌溉和施肥的自动化控制。
通过激光、超声波等技术，可以实现对土壤水分和肥料浓度的无损检测。
根据检测结果，系统可以自动调节喷灌装置和肥料供应装置，实现对农作物的精准灌溉和施肥。
这样不仅可以节约水资源和肥料，还可以减少环境污染，提高农作物的抗病虫害能力。
此外，物联网智慧农业系统还可以通过图像识别和机器学习等技术，实现对农作物的病虫害智能监测和预警。
通过使用高分辨率摄像头对农田进行拍摄，并将图像传输到云端进行分析，可以识别出农作物叶片上的病虫害病斑。
系统可以根据病斑的种类和分布情况，自动生成病虫害防治方案，并向农民发送预警信息，提醒其采取相应的防治措施。
另外，物联网智慧农业系统还可以通过远程操作和智能设备的控制，实现对农业机械和设备的自动化管理和维护。
例如，通过使用无人机和机器人等设备，可以实现对农田的巡查和作业。
系统可以根据巡查和作业数据，对农田进行分析和评估，向农民提供相应的建议和指导，实现对农业生产全过程的实时监控和调控。
在物联网智慧农业系统的模拟实验中，可以使用仿真软件和传感器节点进行模拟操作和数据采集。
联想移动互联应用开发系统(智能农业)使用说明
点击“确定”，在“已安装”选项卡会显示已安装的App，如下图所示：
这样，就完成了App在 联想移动互联开发平台 上的安装，App会自动 打开，进入首页。
联想智能农业移动应用开发系统操作介绍
• 移动应用程序App的设置
1、服务端App的网络设置 打开服务端App，如下图所示：
将服务状态置为“开启”，记下服务端App的IP地址，例如： 192.168.19.125。
串行接口模块可共有4路DB9串口可供使用，COM1、
联想智能农业移动应用开发系统功能模块
• 移动互联开发平台/智能数据网关的使用
注意：请勿在移动互联开发平
台或智能数据网关操作面上放 置杂物，以防设备关合时损坏 液晶屏或操作面板。
联想智能农业移动应用开发系统功能模块
• 智能农业沙盘模块介绍
二氧化碳传感器 空气温湿度传感器 土壤湿度传感器 光照度传感器 通风执行节点 补光执行节点 灌溉执行节点。
联想智能农业移动应用开发系统 联想智能农业移动应用开发系统
移动APP 开发
嵌入式设备 开发
软件测试
用户体验 测试 （需配选件）
……
不仅可以满足开发企业研发新产品搭建模拟环境的需求，也可以作为各级学校移动 互联网、软件、物联网、设计等专业或课程的教学和实训平台。
联想智能农业移动应用开发系统是一套模拟智能农业场景的应用研发测试平台。
联想智能农业移动应用开发系统
• 系统架构介绍 • 系统功能介绍 • 系统操作介绍
联想智能农业移动应用开发系统功能模块
• 移动互联开发平台/智能数据网关模块介绍
联想移动互联开发平台正视图
联想智能农业移动应用开发系统功能模块
联想移动互联平台的内视图
智慧农业嵌入式实训报告
一、实训背景随着全球农业现代化进程的加快，智慧农业逐渐成为农业发展的新趋势。
智慧农业是指利用物联网、大数据、云计算、人工智能等现代信息技术手段，对农业生产、管理、服务等环节进行智能化、精准化改造，提高农业生产效率，降低生产成本，实现农业可持续发展。
嵌入式系统作为智慧农业的核心技术之一，在智慧农业中扮演着重要角色。
本次实训旨在通过嵌入式系统在智慧农业中的应用，提高学生对嵌入式技术的理解与应用能力。
二、实训目标1. 理解嵌入式系统在智慧农业中的应用原理和关键技术；2. 掌握嵌入式系统在智慧农业中的应用实例；3. 学会使用嵌入式开发工具和平台，进行智慧农业项目开发；4. 提高学生的实践能力和创新意识。
三、实训内容1. 嵌入式系统基础知识（1）嵌入式系统概述：介绍嵌入式系统的定义、特点、分类及发展历程。
（2）嵌入式处理器：讲解常见的嵌入式处理器，如ARM、MIPS、AVR等，并比较其优缺点。
（3）嵌入式操作系统：介绍常见的嵌入式操作系统，如Linux、FreeRTOS、uc/OS 等，并比较其特点。
2. 智慧农业应用实例（1）环境监测：讲解如何利用嵌入式系统实现温室大棚、农田等环境监测，如温湿度、土壤水分、光照等。
（2）智能灌溉：介绍如何利用嵌入式系统实现精准灌溉，提高水资源利用率。
（3）智能施肥：讲解如何利用嵌入式系统实现精准施肥，提高肥料利用率。
（4）智能植保：介绍如何利用嵌入式系统实现无人机植保，提高农药利用率。
3. 嵌入式系统开发工具与平台（1）嵌入式开发工具：讲解Keil、IAR、Eclipse等常用嵌入式开发工具的使用方法。
（2）嵌入式开发平台：介绍STM32、Arduino、ESP8266等常用嵌入式开发平台的特点和应用。
4. 智慧农业项目开发（1）项目需求分析：根据实训要求，分析智慧农业项目的需求，明确项目目标。
（2）硬件选型：根据项目需求，选择合适的嵌入式处理器、传感器、执行器等硬件设备。
物联网智慧农业沙盘教学演示模型实训系统—微分电子
智慧农业沙盘实训系统Welcome To Microsec智慧城市服务专家物联网安全创造者一、系统简介智能农业沙盘演示系统分为智能农业、水利灌溉两个部分。
智能农业系统通过采集温度数据信息、湿度数据信息、二氧化碳、光照、土壤湿度等数据信息，通过无线网（433MHz）传送给嵌入式智能网关，嵌入式网关通过有线网络或移动网络（GPRS、3G）传给后台，通过屏幕显示农业生产环境数据信息，并进行分析处理，控制风扇、喷水阀、灯、数码管等设备的工作状态。
在产品设计上充分利用Cortex-A8开发板的资源和PC电脑，包括丰富的中断源、IO控制，快速准确的实现传感器信息采集、无线通信、继电器控制等功能。
水利灌溉系统通过采集水库水位、闸门开启状态、水速、土壤湿度等数据信息，通过无线网（433MHz）传送给嵌入式智能网关，嵌入式网关通过有线网络或移动网络（GPRS、3G）传给后台，通过屏幕显示水利、水文数据信息，并进行分析处理，控制闸门开启、泵机开启等设备的工作状态。
在产品设计上充分利用Cortex-A8开发板的资源和PC电脑，包括丰富的中断源、IO控制，快速准确的实现传感器信息采集、无线通信、继电器控制等功能。
智能农业沙盘演示系统在远程控制方面采用嵌入式系统平台，可实现信息读写、设备控制、无线通讯等多种功能；支持多种传感器，结构化设计。
Cortex-A8嵌入式平台、单片机以及物联网ZigBee、433MHz技术的融合，可以让学生从实际生活中感受物联网的应用，并通过实践快速学习嵌入式、无线通讯、单片机等技术，对物联网这个庞大的系统做一个亲身的感受，以便以后的物联网开发。
二、系统构架三、系统软件.实时数据查询；.历史数据记录绘制；.大棚内温湿度自动调节；.大棚土壤湿度自动调节；.大棚光照强度自动调节；.水库水位自动控制；.多终端客户端。
四、开发套件为更好的满足学校师生教学及实验的需求，微分电子根据现实实际情况，开发并提供“实训系统”相关的开发套件。
人工智能开发沙盘-智慧农业沙盘
⼈⼯智能开发沙盘-智慧农业沙盘⼈⼯智能开发沙盘-智慧农业沙盘1、沙盘展⽰6⼤⽓候带微缩场景模型，场景体现每个⽓候带地形地貌特点，植物特点；每个场景1平⽶，⾼度约0.7⽶。
-+1、沙盘展⽰6⼤⽓候带微缩场景模型，场景体现每个⽓候带地形地貌特点，植物特点；每个场景1.2平⽶，⾼度约0.7⽶。
正偏离为了场景展⽰效果更好单个场景增加⾯积：2、场景配有知识解说标牌。
沙盘表⾯采⽤打印+挤塑板⼿⼯雕刻成型，材质耐磨美观，多种绿化树⽊植物仿真模型。
根据不同⽓候带植物特点⼿⼯定制铁丝造型树，最⼤程度符合实际植物特点。
正偏离⼀般情况为磨具树，为了更逼真效果，我们采⽤⼿⼯铁丝树：⼿⼯定制造型铁丝树。
⼈⼯智能开发沙盘3、沙盘结构采⽤4cm*4cm*2⽅钢结构焊接牢固;外饰12mm厚⾼密度环保⽊板，⽊质烤漆颜⾊可选。
3、沙盘结构采⽤4cm*4cm*2⽅钢结构焊接牢固;外饰15mm厚⾼密度环保⽊板，⽊制烤漆底座，颜⾊可定制两种颜⾊搭配效果，例如整体⾊彩+绿⾊腰线+绿⾊脚线，让沙盘底座更具美观视觉。
正偏离板材增加厚度及外观效果：外饰15mm厚⾼密度环保⽊板，⽊制烤漆底座，颜⾊可定制两种颜⾊搭配效果，例如整体⾊彩+绿⾊腰线+绿⾊脚线，让沙盘底座更具美观视觉。
4、河流⽔⾯采⽤3mm亚克⼒有机玻璃背⾯喷漆⼯艺+树脂仿真⽔制作、河流背⾯+灯光照亮亮化河流展⽰效果；4、河流⽔⾯采⽤3mm+1.5mm⽔纹玻璃，制作双层玻璃⽔⾯，效果更逼真。
亚克⼒有机玻璃背⾯喷漆⼯艺+树脂仿真⽔制作、河流背⾯+灯光照亮亮化河流展⽰效果；正偏离河流⽔⾯增加效果：河流⽔⾯采⽤3mm+1.5mm⽔纹玻璃，制作双层玻璃⽔⾯，效果更逼真。
5、植物最⾼200mm，配有模型专⽤3mm仿真草坪绿地，绿化景观最⼤化仿真六⼤⽓候带；5、植物最⾼250mm，配有模型专⽤3mm仿真草坪绿地，模型专⽤地形粉，地形粉采⽤深绿、浅绿、中绿搭配出⼭形、平地河流等不同区域绿植的颜⾊深浅⽼嫩等逼真效果。
移动互联网嵌入式物联网人工智能创新实验室：物联网综合开发平台
1.1物联网综合开发平台
1.1.1图文介绍
●基本介绍：
物联网综合开发平台（xLab-BaseKits）是中智讯公司开发的一款信息类学科的综合型实验设备，是基于物联网等新工科技术改革而设计的实验平台。
物联网综合开发平台打破了传统以硬件平台来定义实验的困局，创新性的从专业学科建设角度来重新定义产品，让课程来定义实验，让实验来定义设备，能够配合专业教材完成全部的专业核心课程实验。
●组成部分：
物联网综合开发平台主要硬件功能如下：
感知层单元：C51单片机最小系统、ARM Cortex-M3/M4嵌入式最小系统、采集类传感器、控制类传感器、安防类传感器、显示类传感器、识别类传感器、创意类传感器等。
传感网单元：CC2530 ZigBee传感网系统、CC2540 蓝牙BLE传感网系统、CC3200 Wi-Fi传感网系统、LoRa传感网系统、NB-IOT传感网系统、4G LTE传感网系统等。
智能网关单元：采用高性能ARM 架构，外设：3G/4G、GPS/BDS、Wi-Fi、蓝牙、摄像头、NFC…
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1.1.3课程资源
物联网综合开发平台与中智讯开发的专业教材配套，可以满足物联网工程专业全部的专业核心课程及专业方向课程的教学、实验和实训需求，包括：《单片机与传感器》、
《单片机与
传感器》
《嵌入式接
口技术》
《物联网识别技术》
《物联网短距离无线通
信》
《物联网长距离无线通
信》
《Android 应用技术》
《Web应用
技术》
《基于Linux的智能网关技
术》。
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1.1智慧农业沙盘系统
1.1.1图文介绍
●基本介绍：
智慧农业沙盘系统（ZF-xAgricS）是农业自动化、智能化的集中体现，是物联网在农业领域运用的最典型案例。
智能温室大棚综合运用了物联网和农业自动化的大部分技术，如：农业环境监测、农作物信息监测、农作物生长环境调控、农业信息化自动化等多方面技术。
中智讯以智能温室大棚为例，设计了一套物联网实训系统。
以ZigBee无线传感器网络、农业常用智能仪表、智能网关、移动客户端软件、物联网云服务系统、温室大棚实训操作模型为核心，综合体现了物联网的无线传感器网络、传感器和执行器、嵌入式系统、3G移动通信、Android移动开发、农业物联网系统设计等多方面的技术，为物联网实训教学提供了一个优秀的综合实训平台。
●系统构成：
该沙盘系统由部分构成：温室大棚实训操作模型、控制系统、软件系统，这三部分包含大棚主体、感知及控制系统、应用服务软件系统、远程访问及控制系统等，构成一
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套完整的智能温室大棚系统。
操作模型是学生进行实训操作的主体对象，主要集成了温室大棚模型、农作物生长监测传感器（土壤水分、空气温湿、光照度度等）、农作物生长环境调节（水循环、喷灌、通风、遮阳等系统）、视频监控等几大部分。
由于学校的具体情况不同，中智讯除了提供标准版本的实训系统之外，还可以根据学校的需求进行设计，包括外形尺寸、主体材质、是否使用真正农作物、功能定义等，我们希望能够为学校提供尽善尽美的解决方案，真正与学校的实训教学、项目课题实现无缝结合。
物联网感控系统
1）感知设备：温室大棚物联网实训系统集成了：空气温湿度传感器、土壤水分传感器、光照传感器、二氧化碳传感器、雨滴传感器，可选配风速、风向、光合辐射、气压等传感器；
2）执行设备：温室大棚物联网实训系统集成了：电动遮阳帘、水泵、加热器、补光
灯、换气扇、警报器等执行器；
3）无线节点：每个传感器、执行器都配套若干ZigBee工业智能节点，ZigBee工业智能节点将传感器、执行器组成一个无线传感网，实现无线网络数据传输；
4）嵌入式智能网关：Android嵌入式网关运行温室大棚管理软件系统，对温湿大棚的所有数据进行显示、存储，提供用户交互界面，让用户可以通过网关上的软件就可以完成温室大棚的集中控制。
Android嵌入式网关运行MQTT服务，通过Wi-Fi连入互联网，与物联网云服务系统实现双向数据交互，用户基于云端管理页面就可以实现远程查询、监控、操作。
5）电源管理系统：系统提供一套太阳能发电系统，在光照丰富的情况下，可以使用太阳能为系统供电。
同时，本实训系统还有完善的电源管理单元，包含空气开关、急停开关、指示灯等，为整个系统提供安全稳定的220VAC、12VDC、5VDC等电源。
●物联网传感系统
温系统采用工业级的无线节点，采用IP66专业防护，国际CE/FCC专业认证，低功耗太阳能供电/12V外置电源供电，传输具体可达3km。
●智慧农业软件系统
系统提供3套软件系统，包括物联网云服务系统、Android智能温室大棚管理软件、PC端智能温室大棚管理软件。