ZNWL-NY03型智能温室大棚实训系统

序号

设备名称

技术参数

1

框架模型

主体采用一个铝合金金属骨架和有机玻璃墙壁组成的农业大棚，与智能网关、感知节点、控制设备以及执行系统一起，构成完整的农业大棚系统，包括：透明温湿度大棚、自动遮阳罩、水泵及喷头、仿真植物和真实植物、水循环系统、通风系统、光照调节系统、温度调节系统、无线传感器网络设备等。

整体参考尺寸：长×宽×高=2×1.6×0.76(米)；

由于各个学校具体情况不同，公司除了提供标准的钢架模型外，还可以根据学校需求进行定制设计，包括外形尺寸，主体材质，以及功能设计等。

2

数据管理终端

包含主机、显示器、键盘、鼠标以及对应的软件系统。

采用Windows 7以上操作系统，虚拟机采用Ubuntu16.04操作系统版本，运行Web服务端程序、MQTT Broker、mysql5.5以上数据库、以及SpringMVC+MyBatis框架的农业可视化管理平台。

CPU主频：不低于2.8GHz；

内存容量：不低于4GB(DDR3)；

硬盘类型：不低于100G。

3

物联网网关

（1）安装在本地，具有友好的人机交互界面，操作方便，美观大方。网关集成ZigBee无线通信模块，与传感器节点、控制器节点进行ZigBee组网通信。同时也集成了WiFi/蓝牙二合一模块，用于连接无线路由器进行TCP/IP数据通信，或者使用蓝牙与移动终端进行蓝牙通信。主板留有4G模块的接口，可实现智能网关直接接入移动互联网的功能。

（2）核心板

内核：四核Cortex-A9处理器S5P4418，主频可调，最大1.6GHz；

内存：1GB DDR3，带宽32位，频率最高800MHz；

eMMC存储：8GB/16GB/32GB，标配8GB，满足大容量需求；

GPU：MAIL-400，3D图形加速；

编解码：支持H.264、MP4、JPEG硬件编解码；

音频：集成REALTEAK的ALC5640，提供去底噪的MIC录音和立体声喇叭驱动，一路PCM可提供给MODEM和蓝牙耳机；

RGB显示：24位RGB888，最大支持1920*1080；

HDMI：符合HDMI1.4a，最大支持1920*1080；

LVDS：单通道，最大支持1920*1080；直接与LVDS屏连接，不需加任何转换芯片；

GMAC：支持以太网络PHY芯片，支持10/100/1000M；

触摸屏：I2C接口电容屏，支持5点以上触摸；

RTC：集成NXP的RTC芯片而不是用CPU自身的RTC功能，工作电流仅为0.25uA@3.3V，用户常规40mA钮扣电池可保存时间达15年之久。

I/O电平3.3V，符合当前IO电平，不需要进行电平转换；

所有I/O具有中断功能；

具有6路UART，其中UART1为五线制，符合更多应用；

核心板提供加密IC，给用户唯一标识的串码，便于用户产生MAC地址和标识产品。AES 128bit加密功能可以用来加密用户自己的软件。

电源管理PMIC芯片，支持2A大电流充电支持，支持外接5V和USB5V；

采用8L HDI的盲埋工艺制造，多层GND有效地屏闭高速信号线，减少EMI的产生。

带有屏闭罩，在散热和EMI和EMC方面性能出众。

（3）底板资源：

采用4层PCB工艺，含丰富的外围接口。

多点触摸电容显示屏：1个，TFT IPS LCD，分辨率1024*600；

显示接口：标配2.0间距20P标准LVDS接口1个，板载HDMI接口个，板载LCD接口1个；

模拟摄像头接口：1个，支持PAL和NTSC制式；

CMOS摄像头接口：1个，支持500M像素OV5642；

数据接口：集成两通道USB2.0 HOST USB-A座 2个，可接U盘鼠标；1路MicroUSB OTG2.0协议接口 1个；

以太网网络：100M以太网接口1个，标准RJ45；

WIFI：SDIO接口WIFI模块，支持802.11b/g/n；

BlueTooth：蓝牙4.0支持，串口相连；

串口232：RS232 DB9 2路；

串口TTL：TTL电平UART2路，2.0间距4p连接器；

TF卡接口：1个；

SIM卡接口：1个；

MODEM：标准Minipci-E接口，支持3G和4G，与SIM卡一同使用实现电话和数据通信的功能；

按键：音量增减键，复位按键，电池休眠唤醒按键；

拨动开关：电源开关，BT与TTL UART切换开关，232/485切换开关；

音频接口：1.5W喇叭1个，1个音频输出接口，1个MIC接口；

视频接口：1路模拟高清摄像头输入接口，可与四通道视频转换模块连接，自由切换；

CAN：1路CAN2.0B；

RS485：1路RS485接口；

LED：具有充电指示灯，MODEM工作状态灯，电源灯，系统指示灯；

电源：5V电源输入，过压保护，支持锂电池接入，可充电和电量检测；

具有24P接口，用于用户的外部功能扩展。

默认板载WiFi/BT二合一通讯模块、ZigBee通讯模块；

可选配4G移动通信模块、GPS定位模块。

★支持Linux系统与Android系统一键切换。

默认配置ZigBee无线通信模块，WiFi/BT二合一模块等；

可选配4G移动网络通信模块、GPS定位模块等。

4

ZigBee无线通信模块

采用TI CC2530芯片，内置增强型8位51单片机和RF收发器；

具有片内128/256K的可编程Flash，8K的RAM；

芯片内置温度传感器、串口、A/D转换模块、SPI接口和I/O等多种接口；

板上具有晶振电路和π型阻抗匹配电路；

板上两侧单排针将CC2530的22个管脚引出供检测、控制、供电使用；

天线接口：2.4GHz PCB板载天线，预留SMA天线接口；

工作电源：默认DC 3.3V；

工作电流：<100mA；

通讯协议标准：符合IEEE802.15.4；

协议栈：默认采用TI Z-Stack2007协议栈，兼容Z-Stack2006协议栈，支持TinyOS；

频段范围：2.045GHz~2.484GHz；

无线数据传输速率约：20~250kbps；

通信距离：室内30~70m，室外90~200m；

发射功率：约-22dBm，可根据环境增加发射功率；

接收灵敏度：>-85dBm；

工作环境：工作温度：10℃~50℃，相对湿度：﹤90%RH；

外形尺寸：4cm*2.5cm；

配置ZigBee烧写器CC DEBUGGER。

支持多任务处理；

支持星形、树型、网状三种网络拓扑结构；

支持Packet Sniffer抓包分析仪；

支持串口调试上位机软件Z-Tool；

支持第三方SmartRF Flash烧写工具；

采用IAR for EW8051集成开发环境；

同一个工程编译ZigBee网络所有节点程序，包括协调器、路由器和终端设备。

5

ZigBee协调器

结构：由ZigBee通讯模块和底板组成；

通信模块：通过单排针与底板连接，默认采用2.4G板载天线通信；预留胶棒天线接口；可更换相同尺寸的蓝牙通讯模块；

底板：通过两侧双排针与嵌入式网关连接，具有RS232、TTL UART、蓝牙三种传输选择跳线；汇聚信息既可通过TTL电平的UART接口接入嵌入式网关，也可通过RS232电平转换芯片与DB9接口接入网关或上位机PC

底板具有1个CC2530烧写接口，2个传输指示灯，3个状态指示灯、3个功能按键，1个复位按键，1个电源拨动开关；

功能：用于建立无线ZigBee传感器网络，汇聚、分析传感器信息，并与上位机进行数据交互。

射频芯片：CC2530；

Flash容量：≧128KB；

RAM容量：8K的RAM；

数据通讯接口：RS232或TTL UART接口；

天线接口：2.4G板载天线；

协议标准：IEEE802.15.4；

协议栈：默认采用ZigBee 2007，兼容ZigBee2006，TinyOS等；

传输速率：无线数据传输速率约为20~250kbps；

通信距离：室内30~50m，室外90~200m；

工作电压：供电电压典型值默认DC 5V。

工作电流：<120mA；

供电方式：支持插针式供电、独立供电两种方式；

6

ZigBee智能节点

由ZigBee无线通信模块、传感器接口模块、嵌入式接口底板组成，封装在外壳内；

主要用来驱动各种传感器和控制器进行信息采集、设备控制，同时与ZigBee协调器进行组网和无线数据通信。

技术参数：

无线传输频率：2.4GHz；

无线传输距离：20~100米；

发射功率：约-22dBm，可根据环境增加发射功率；

接收灵敏度：>-85dBm；

协议栈：默认采用TI Z-Stack2007协议栈，兼容Z-Stack2006协议栈，支持TinyOS；

工作电源：DC 5V；

供电电源：默认DC 5V供电；

7

空气温湿度变送器

直流供电：DC10-30V

温度范围：-40~80℃，

温度精度：±0.5℃

湿度范围：0~100%RH（非结露）；

湿度精度：±3%

输出信号：RS485；

通讯协议：ModbusRTU

设备地址：1-255可设；

安装方式：扁卡轨；

8

土壤温湿度传感器

直流供电：DC5-24V

温度范围：-40~80℃，

温度精度：±0.5℃

湿度范围：0~100%RH（非结露）；

湿度精度：±3%

输出信号：RS485、0-20mA；

通讯协议：ModbusRTU、电流型

设备地址：1-255可设；

9

光照度变送器

直流供电：DC10-30V

测量范围：0-65535Lux 或0-20万Lux

测量精度：±7%（25℃）

响应时间：0.1s

输出信号：RS485；

通讯协议：ModbusRTU

设备地址：1-255可设；

10

二氧化碳传感器

直流供电：DC10-30V

测量范围：0-5000ppm

测量精度：±(40ppm+3%F.S）（25℃）

响应时间：≤10s(1m/s风速)

系统预热时间：2min可用，10min（最大精度）；

输出信号：RS485、0-5V；

通讯协议：ModbusRTU、电压型；

设备地址：1-255可设；

工作温度：-20~+60℃，0%~80%RH

11

风速传感器

直流供电：DC10-30V

测量范围：0-70m/s

测量精度：±(0.2+0.03V）m/s

分辨率：0.1m/s

响应时间：≤0.5s

输出信号：RS485、4-20mA；

通讯协议：ModbusRTU、电流型

设备地址：1-255可设；

工作温度：-20~+60℃，0%~80%RH

12

风向传感器

直流供电：DC10-30V

测量范围：8个指示方向或0-360°；

分辨率：±1°（360°型）；

启动风速：≤0.2m/s

输出信号：RS485、4-20mA;

通讯协议：ModbusRTU、电流型

设备地址：1-255可设；

参数设置：用提供的配置软件通过485接口进行配置

工作温度：-20~+60℃，0%~80%RH

13

雨雪传感器

直流供电：DC10-30V

输出信号：有雨或无雨

启动环境温度：≤15℃

输出信号：RS485

通讯协议：ModbusRTU

设备地址：1-255可设；

参数设置：用提供的配置软件通过485接口进行配置

工作温度：-20~+60℃

14

FTLink智能转发器

功能：支持315M、433M、红外等无线频段的转发，通过智能遥控器，统一接入ZIGBEE网络，由物联网网关统一管理。

由ZigBee通讯模块、315/433MHz微功耗超外差无线收发模块、红外收发模块、以及控制主板组成；

控制主板：采用51单片机，具有射频、红外、ZigBee信号收发功能，射频编解码压缩算法保证低数据量传输；

红外收发：内置7个红外发射头，多方位水平发射，保证每条命令准确送达，可学习并遥控多种红外设备，直线距离约8米；

射频收发：包含315/433射频硬件，可学习并遥控多种射频设备，直线距离约8米；

红外频率：38KHz；

射频频率：315/433MHz；

ZigBee频率：2.4GHz，Z-Stack2007协议栈；

输入电压：DC 5V；

输入电流：≥1A。

15

遮阳帘和卷帘电机设备

执行设备：遮阳罩

通信方式：433M无线

控制软件：农业大棚管理软件，运行在智能网关上。

技术参数：采用220V交流电机系统控制，具有电机驱动器、限位开关等组件，由工业强电控制器控制交流通路的通断，实现遮阳罩的自动化控制。

交流电机参数：

额定扭矩：3Nm

额定转速：14RPm

额定电压/频率：230V/50Hz

额定功率：90W

电机直径：35mm

16

无线LED点阵显示屏

接收网关发送的数据、文字，滚动显示在点阵屏上。

通信方式：ZigBee

传输频率：2.4GHZ

供电电源：DC5V；

17

无线强电控制插座

组成：由ZigBee通信模块、AC/DC降压模块、继电器（或可控硅）、底板、以及外壳组成，可直接插入强电设备。

ZigBee通信模块：主要用来驱动各种传感器和控制器进行信息采集、设备控制，同时与ZigBee协调器进行组网和无线数据通信。

AC/DC降压模块：可将交流220V转化为稳定的DC5V电源，为ZigBee通信模块等提供电源，同时将交流电通过继电器或可控硅供给交流电器。

ZigBee控制芯片CC2530驱动继电器（或可控硅）控制交流回路的断开和闭合，从而实现对交流电器的开关控制。

技术参数：

电源：AC220V±10%，50/60Hz；

负载电流：≤10A；

无线传输频率：2.4GHz；

无线传输距离：20~100米；

发射功率：约-22dBm，可根据环境提高发射功率；

接收灵敏度：>-85dBm；

工作温度：10℃~50℃；

相对湿度：﹤90%RH；

控制负载数：大于等于1路。

可配置电器：所有采用220V交流市电供电的电器均可，如：滴灌、报警器、植物补光灯、通风扇等。

18

植物补光灯

数量1个

距离植物20cm左右最佳

工作温度：-20~60℃

额定电压：AC220V

19

通风扇

数量1个。

功能：换气

额定电压：AC220V

规格：60cm*60cm*22cm

20

滴灌设备

数量1套。由水泵、喷头和软管组成。

水泵功率：30瓦，最大流量3L/min，最大吸程2米；

电源：AV220V转12V，3A

21

加热灯带

LED灯带，1米左右。

电源：AV220V转12V

22

声光报警器

转数：120~140RPM

喇叭分贝：90dB以上

警示灯功率：2w

保护等级：IP55

电源：AC220V

23

WiFi视频监控摄像机

功能：用于视频监控，通过控制云台上下左右移动，以观察大棚内各个角落状况及抓拍。

监控设备：网络摄像机

通信方式：WiFi

技术参数如下：

1）内置网络视频服务器

支持IP地址动态分配，具有唯一的MAC地址；

支持WEB方式访问，应用于广域网环境；

支持有线、无线两种网络连接方式，有线采用以太网，无线支持802.11b/g/n协议，信号稳定、穿透能力强；

视频数据传输支持HTTP、TCP、UDP、FTP等多种网络协议；

通过以太网（Ethernet）网络实现网络摄像机的管理和配置；

支持主辅双码流输出；

报警信息或数据使用SMTP、FTP传输；

2）内置解码器

采用高性能数字DSP技术，稳定可靠；

采用先进的H.264视频压缩技术，JPEG抓图，最大图像尺寸为640*480，帧率为25fps或30fps；

3）云台

支持云台控制，支持水平350°、上下100°范围内转动，外型小巧美观，安装方便，适合各种场合。

4）外部接口

1个T/F卡接口；

1个RJ45 10M/100M自适应以太网口；

1路开关量报警输入，1路开关量报警输出；

内置麦克风，实现语音采集，远程监听现场声音；

自带红外灯，支持5米夜视范围，全天候监控；

24

无线路由器

支持有线、无线连接，DHCP自动分配IP地址。

25

无线传感网组网传输综合程序

采用嵌入式处理器与ZigBee通讯模块方式实现无线传感器组网，具体包括ZigBee网络的建立、节点的自动组网、节点休眠与唤醒、节点之间数据传输、传感器采样与传输、以及执行器的设备驱动等功能。

支持温湿度传感器、三轴加速度、红外学习传感器、光敏传感器、光照度传感器、火焰传感器、空气质量传感器、气压传感器、二氧化碳、土壤温湿度、震动传等多种传感器的采集与无线传输。

开发环境：IAR Embedded Workbench V8.10

协议栈：ZSTACK-CC2530-2.3.0-1.4.0

烧写工具：Smart RF Flash Programmer和CC Debugger驱动

软件版本：ZigBee无线透明传输软件V2.4.2以上版本

26

农业大棚智能网关管理软件

网关采用嵌入式Linux操作系统，上电后默认运行智能农业大棚网关管理软件。在网关正常访问互联网时，自动接入云服务平台。

用户可以在本地网关上直接浏览农业大棚内所有传感器采集的数据，可以手动控制大棚所有农用设备，可以编辑控制规则实现大棚环境参数自动控制与调节，支持本地视频浏览大棚环境；具有系统设置功能，可查询修改无线传感网络参数、网关网络参数、入网状态、服务器连接状态、传感器在线状态、传感器属性信息等；还具有实时传感器采集、设备手动控制、传感器联动设置、视频本地浏览等功能。

视频监控功能：提供本地网关视频浏览功能，直观查看农作物的生长情况。

系统采用QT GUI图形化编程为用户提供人机操作界面；

集成Sqlite嵌入式数据库，保存所有传感器属性信息与系统配置信息；采用定时器与串口编程方法，定时与串口交互，读写传感器网络信息；

采用多线程互斥方法处理串口接收的传感器网络高并发数据；

采用gSOAP接口函数读写云端数据库；

采用MQTT即时通信协议、标准的JSON数据包实现传感器数据在网关、WEB、Android移动端之间M2M传输。

宿主机开发环境：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

智能网关文件类型：YAFFS

QT库：Qt-4.7.3函数库源码以及Qt-2.8.1集成开发软件

语言：Qt C++

通讯协议：MQTT协议、HTTP协议Webservice API接口

27

农业大棚Android终端监控软件

系统支持用户随时随地通过Android移动端登录到系统中查看农业大棚的各项环境参数和设备状态。

具体包括用户登录、网关设备添加、传感器采样数据的实时显示、执行器的远程开关、农业场景自控策略设置、报警信息振动与语音双重提醒、远程视频浏览、以及服务器地址编辑和自动切换等功能。

Android语音报警功能：支持远程访问，系统会在参量超过或低于设置的阈值时，自动提醒用户。如温度过高，手机远程终端的APP收到后会语音提醒。

视频监控功能：提供Android移动端远程视频监控的功能，直观查看农作物的生长情况。

开发环境：Eclipse IDE for Java Developers/Android Studio、

Android-sdk_r16-windows、Java语言等

通讯协议：MQTT协议、HTTP协议Webservice API接口

28

农业大棚Web集中监控软件

系统采用B/S架构，部署在云服务器中，用户不管身在何处，都可以通过浏览器登录到监控系统中查询农业大棚的各项环境参数和设备状态。

前端采用最新的HTML5编程技术，使用Bootstrap作为前端UI框架，自带全局CSS设置，内嵌JQuery插件，包含十几个可重用组件，用于创建图像、下拉菜单、导航、警告框、弹出框等；使用highcharts图表库，实现网页上各种动态图表；使用mqttJS作为消息即时传输等；满足了物联网项目多样化的前端显示效果。后台主要采用了Spring容器、Spring MVC框架、MyBatis ORM框架集成，采用Maven构建项目管理，保证了项目运行的健壮性和稳定性。

具有用户登录、大棚网关设备的增删改查、传感器设备的增删改查、传感器采样数据的实时显示、执行器的手动开关、农业场景自控策略设置、报警记录查询、历史数据按照时间段以表格/曲线方式展示、数据导出excel文件、IP/关键词地图定位等功能，还具有服务器地址编辑和自动切换功能。

开发环境：IDeaUL2016

开发语言：JAVA

前端页面：HTML5

通讯协议：MQTT协议、HTTP协议Webservice API接口

类别

序号

设备名称

数量

框架

1

框架

1

硬件设备

2

数据管理终端

1

3

A9物联网网关（板载WiFi/蓝牙二合一模块、7寸电容式液晶显示屏）

1

4

ZigBee通讯模块（插在网关背面）

1

5

ZigBee协调器

1

6

ZigBee智能节点

7

7

空气温湿度传感器

1

8

土壤温湿度传感器

1

9

光线亮度检测传感器

1

10

二氧化碳浓度传感器

1

11

风速传感器

1

12

风向传感器

1

13

雨雪传感器

1

14

FTLink智能转发器

1

15

遮阳帘和卷帘电机设备

1套

16

无线LED点阵显示屏

1

17

无线强电控制插座

2

18

植物补光灯

1

19

通风扇

1

20

喷淋滴灌设备（含水泵、滴灌带与喷头）

1

21

加热灯带

1

22

声光报警器

1

23

WiFi视频监控摄像机

1

24

无线路由器

1

软件系统

25

无线传感网组网传输综合程序

1

26

农业大棚智能网关管理软件

1

27

农业大棚Android终端监控软件

1

28

农业大棚WEB集中监控软件

1

附件

22

智能网关电源（DC5V3A）

2

23

交叉串口线

1

24

交叉网线

1

25

Mini USB数据线

1

26

方口USB同步线

1

27

FT-CC253-Debugger调试器

1

28

SD卡读写器

1

29

4G SD card

1

30

农业大棚铝合金框架+线缆+插排+电源

1批

文档

31

智能农业大棚使用说明书

1