信息工程系农业物联网展示沙盘方案.docxVIP

农业物联网展示沙盘建设方案需求背景为推动物联网应用技术专业建设和人才培养的需要，发挥学院资源特色优势，积极开展对农业物联网技术应用的教科研工作，进一步完善物联网应用实训室的建设工作，建设一个集展示、教学和科研为一体的，能充分反映农业物联网技术特征的，适用于教师开展教学和科研的沙盘展示系统，为课程建设、师资培养、学生实践能力培养等服务。建设目标建设农业物联网沙盘展示系统，完善物联网应用技术专业的实验实训条件，推动物联网技术重点专业群建设工作，提高教学科研水平，提高学生应用能力，促进学生就业，提升专业竞争力。建设一个能模拟农牧业中多种应用场合的物联网技术实践实训场境，贴近社会要求，并展现产能提升和用户体验。所有模型必须能够满足师生动手实践操作的要求。让学生可以真实接触工业级应用的主流设备，将所学知识融会贯通，培养过硬的专业技能；在高仿真环境中锻炼物联网技术应用的能力，从而可以举一反三，适应未来的工作岗位要求。功能要求以模拟农业生产为主线，建设具有农业特色的物联网沙盘模型，模型可以独立运行，模型的运行状态，实时环境数据等可以通过专业存储和计算处理实时反应在终端屏幕上。模型后台软件具有用户管理、信息查看、系统配置等功能，与互联网、移动通信网融合，支撑整个平台的服务，包含环境感知系统，智能控制系统，视频监控系统，信息展示系统等功能。直观的网页管理界面，包括：示范区实景虚拟界面、监控点列表、监控点实时数据显示、历史查询、报警提醒、小气侯实况、设备控制列表、视频界面等。可以查看实训模型的影像信息，包含实时视频影像和历史影像记录。柔性工位，可以自由布置传感器和控制设备，能便于组合，拆卸方便。开放接口，允许自行开发应用层程序和设置设备联动策略。二次开发能力，需要提供环境数据获取、设备控制以及历史数据查询等的API接口或者软件开发包。系统描述农业物联网沙盘具备各种环境气象（温湿度、光照、气体等）的生成能力，通过先进的各类传感器，采集沙盘模型中涉及到植物生长的各方面参数，并能根据采集到的参数智能化控制执行机构。1、农业环境仿真系统（1）光照控制、补偿系统沙盘表面用于作物种植。架层顶部安装补光灯用于补光。设光照强度采集点1个，用于采集自然光强度及补光后的光照强度。同时沙盘顶部设置有遮阳系统，当光照传感器感受到光照强度超过设定值后，控制电机将顶部窗帘关闭，从而控制大棚内的关照强度，保证农作物的健康生长。（2）二氧化碳检测及换气系统温室配置二氧化碳浓度采集点，二氧化碳浓度可与风机联动。循环风机1台（用于加强内部空气流通），温室两侧分别装排风扇一排（用于控制温室内部与外部环境空气流动），沙盘顶部安装风向传感器及风速传感器各一个，用于检测风的流动方向及速度大小。（3）温湿度控制系统有改变环境温湿度的功能装置，当温湿度传感器感受到环境温度高于设定值时引排风扇开启，将冷风引入温室内起到降温的作用。沙盘的外部密封，在冬季可以起到隔绝保温的作用。当温湿度传感器感受到环境温度低于设定值时启动加热装置，提高室内温度。湿度控制与此类似。（4）作物灌溉系统沙盘上安装有土壤温湿度传感器，配合灌溉系统使用，当土壤温湿度传感器检测到土壤湿度低于设定值时，喷灌系统将自动对农作物进行喷灌。设雨水采集装置，温室内设储水箱，水箱上设雨水进口一个，出水口一个（带水泵，可以将水箱内水供增湿用）。温室外顶部加喷头1个（用于模拟人工降雨），雨滴传感器一个（检测降雨）。2、农业环境感知系统系统安装有光照、温湿度、风速、风向等传感器，模拟现实环境要求，对各种设备和环境实行监控，收集各种环境数据，完成通信功能，能对实时数据和历史数据进行分析、处理和显示，实现对各种环境参数的监测和报警功能。3、智能农业控制系统实现对沙盘模型上模拟的喷灌系统、补光系统、通风系统等设施设备的远程控制，各系统可实现一键开关，也可设定数据阈值实现自动开关。4、远程农业监控系统依托数据中心的网络服务器，提供远程访问服务，采取B/S模式，远程智能终端（智能手机）本地或异地访问服务器，查询大棚各类传感器数据、设备状态，查看现场视频，以及施加远程设备控制等。5、沙盘布局沙盘参考外形尺寸为：2.5（长）米*1.5（宽）米*1.5米（高），整个结构分为三层：上层为有机玻璃的顶盖部分；中层为沙盘表面；下层为系统配电、配水部分。三者可实现单独拆卸工作。沙盘表面模拟地貌形态如图1所示：图1 沙盘表面形态示意图（仅供参考）沙盘右上角展示风扇位于山腰上，放置4-5个风力发电风扇模型。山体和风力发电风扇均为概念性制作，以最常见为宜。水塘的制作细节：塘底为湖绿色的亚克力，周边放置三组机泵房，其中两组（A/B）表示机泵抽取地下水流到水塘中，另外一组（C）从水塘里取水，流向农田。流水的方向按图上箭头，沙盘的表现形式为 两组（A/B）深蓝色动态灯从地底下流向