智能農業綜合實訓臺
AI智能農業實訓平臺是針對物聯網智能農業方向設計的一款綜合型教學實訓平臺，本平臺在傳感器/執行器、無線工業節點、異構網關、路由器、嵌入式中控網關等硬件的基礎之上，經過硬件組裝、硬件接線、協議制定、固件開發、燒寫配置、應用開發等步驟，實現在PC端或Android端能實時采集農業傳感器數據，能進行遠程控制，能進行智能聯動控制，讓本平臺構成一個完整的智能農業應用系統。
1、產品介紹
AI智能農業實訓平臺除了能讓學生近距離的感知AI智能農業實訓平臺，了解物聯網系統的整體架構；能進行硬件接線操作，鍛煉學生的動手能力；能進行基于Cortex-M3的Stm32應用開發，學習單片機程序的基礎開發；可以進行程序燒寫、功能及網絡參數配置等操作，理解網絡層的通訊原理；還能進行基于物聯網的Android應用開發，獲得物聯網應用層的開發能力。
并且以上這些課程內容在配套光盤中都提供詳細的開發資料和課程資源，而課程資源按照物聯網體系架構進行分解設置，將復雜的物聯網系統進行分解成多個子知識點，便于學生理解和接受，即便沒有太多基礎也相對比較輕松上手。在課程中既可以學習嵌入式、物聯網相關的基礎知識，又能自由設計出各類綜合性的物聯網應用項目。所以AI智能農業實訓平臺能為學生完成課程實訓、畢業設計和創新實踐提供良好的環境。
2、平臺布局
注意：平臺支持定制，請以實際硬件為準。
1）左側區域（節點+傳感+控制）
實訓平臺左側網孔架中包含無線工業節點 x 4、調光燈、光照傳感器、二氧化碳傳感器、溫濕度傳感器、風扇等硬件，它們通過導線相連。注意：節點與傳感器不一定是就近接線的，實訓臺頂部的傳感器也會走線槽連接到這些節點上，左側的接線如下：節點1（光照）、節點2（二氧化碳）、節點3（溫濕度+風扇）、節點4（風速）。
2）右側區域（節點+傳感+控制）
實訓平臺右側網孔架中包含無線工業節點 x 4、加熱器、煙霧傳感器、雨雪傳感器、土壤PH傳感器、土壤水分傳感器、土壤溫濕度傳感器、水泵等硬件，它們通過導線相連。注意：節點與傳感器不一定是就近接線的，實訓臺頂部的傳感器也會走線槽連接到這些節點上，右側的接線如下：節點1（煙霧+繼電器）、節點2（雨雪+土壤PH）、節點3（土壤水分）、節點4（土壤溫濕度+風向）。
3）中間區域（異構網關+中控平臺+人機交互）
實訓平臺中間的區域主要包括嵌入式中控平臺、無線異構網關、顯示屏以及電源開關幕等硬件模塊。無線異構網關匯聚物聯網數據，再通過嵌入式中控網關上應用進行展示，屏幕可通過HDMI接口連接電腦，方便實驗及應用展示。電源主要用語嵌入式中控網關的喚醒。
4）實訓臺頂部（傳感+攝像頭）
實訓平臺的頂部包括風速傳感器、風向傳感器以及網絡攝像頭。
5）接口區域（開關+插座+網絡+HDMI）
實訓平臺的桌面接口區域包括電源空氣開關、電源指示燈、插座、網口以及HDMI接口，其中網口連接至臺體內部的路由器，HMDI接口連接至網孔架中間區域的顯示屏。
6）內部區域（電源+路由器）
實訓平臺的內部主要包括電源模塊以及路由器，電源模塊主要是將220V輸入電源進行轉換，為平臺內各硬件模塊進行供電，路由器為這個系統提供局域網，出廠配置的SSID及密碼會記錄在實訓臺的產品標簽上。
7）網孔架背面區域（控制）
實訓平臺的背面包括窗簾電機、8路繼電器、加濕器等硬件模塊。8路繼電器由網孔架右側的節點1控制，繼電器的每一路控制了不同執行器，說明如下：1路（窗簾開）、2路（窗簾停）、3路（窗簾關）、4路（調光燈）、5路（窗加熱器）、6路（加濕器）、7路（水泵）。
3、平臺架構
AI智能農業實訓平臺上集成了物聯網真實場景下的常用傳感器、執行器和家用電器等硬件模塊，通過無線工業節點上的Stm32單片機采集和控制這些硬件，再通過Zigbee、藍牙、Wifi、Lora、433等協議的無線模組與異構網關構成無線傳感網，又通過異構網關的Wifi中間件將無線傳感網數據接入互聯網的局域網或者數據上云，最終在應用層的上位機程序中可以顯示傳感器數據或進行聯動。
AI智能農業實訓平臺的軟硬件設計完整的體現了物聯網智能家居的基本架構，平臺整體框架如下圖所示：
整個物聯網系統由感知層、網絡層及物聯網中間件層和應用層組成：
感知層：主要由無線工業節點和傳感器/執行器組成，通過有線的方式進行連接，M3程序負責傳感器數據采集、執行器控制以無線通訊。
平臺包含大量傳感器和執行器。傳感器包括：光照傳感器、二氧化碳傳感器、溫濕度傳感器、風速傳感器、風向傳感器、煙霧傳感器、雨雪傳感器、土壤PH傳感器、土壤水分傳感器、土壤溫度傳感器。執行器包括：繼電器控制器、風扇執行器、窗簾執行器、調光燈執行器、加熱器執行器、加濕器執行器、水泵執行器等。
網絡層及物聯網中間件：通過M4程序實現對多種無線模組數據匯聚與轉發，再通過Wifi中間件通過服務將數據傳輸到局域網或互聯網。
應用層：包括局域網和互聯網應用端的APP程序，如果數據要接入了互聯網，則額外需要云平臺中服務程序和數據庫等。
4、安卓系統軟件
4.1、空氣土質
智慧農業APP的空氣土質頁面會實時顯示智慧氣象中的溫濕度、二氧化碳、煙霧、土壤溫度、土壤水分、土壤酸堿度等數據，便于實時了解農作物的土壤情況。
4.2、氣候氣象
智慧農業APP的氣候氣象頁面會實時顯示智慧氣象中的光照、雨雪、風速、風向等數據，便于實時了解天氣變化情況，合理安排耕作時間。
4.3、農業控制
智慧農業APP的農業控制頁面可以控制風扇、燈光、水泵、卷簾電機、加熱器、加濕器等執行器，可以人為的干預農作物的種植環境，調節溫濕、水分、光照，保證農作物處于最近生長環境。
1.嵌入式中控網關
★核心板芯片：Cortex-A53八核處理器S5P6818
處理器主頻1.4GHz
采用28nm制作工藝，內置高性能4核A9 ARM架構，配備Mali-400 GPU
支持32KB*4 I/D一級緩存，1MB二級緩存，支持單通道32位數據總線，高達800MHz工作頻率的LPDDR2/3，LVDDR3(Low Voltage DDR3)，DDR3，支持3.3V的IO電平
DDR3內存：2GB DDR3
存儲：16GB EMMC 存儲
電源管理：AXP228，支持動態調頻，超低功耗
★LCD液晶：10.1寸LCD，分辨率1024*600；
觸摸屏：10.1寸5點電容觸摸屏；
標準音頻單元，音頻輸入輸出接口；
1路TF卡插座；
1路千兆以太網RJ45接口；
3路USB Host2.0接口；1路USB OTG接口；
2路RS232接口；1路RS485接口；
1路500W CMOS 高清攝像頭接口；
S500M芯片 WiFi/藍牙4.0二合一
4路GPIO LED；1路有源蜂鳴器；
板載溫濕度傳感器、光照傳感器、紅外遙控接收頭；
SPI FLASH、RTC實時時鐘、三軸加速度傳感器；
2.異構網關
M4核心處理器:核心MCU采用基于ARM Cortex-M4內核，32位微控制器STM32F429ZGT6。
▲顯示單元:3.2寸TFT觸摸顯示屏，分辨率320*240
可提供良好的人機交互界面
無線單元：板載支持ZIGBEE、WIFI、藍牙、LORA、433等無線模塊，可匯聚多種異構網絡
板載功能：對外TTL串口、232串口、USB轉串口等多種通信接口。
配套黑色有機玻璃罩
▲聯動存儲功能：利用STM32F429其強大處理能力及其自適應實時存儲器加速器功能，使得智能異構無線網關能實時處理應用層設置的聯動信息，將不同聯動內容分地址存儲，互不干擾。當智能無線節點傳送傳感器數據到智能異構無線網關時，網關能及時在存儲器中查找出對應聯動信息，在判斷傳感器數據后，根據聯動信息，控制執行器進行相關聯動動作。
▲物聯網中間件功能：板載802.11 b/g/n的模組,主頻高達580MHz,帶WIFI功能和以太網接口。板載嵌入式工業級物聯網中間件模塊，實現UART、Wi-Fi、以太網間的三者互傳功能。工作模式：透明傳輸模式、串口指令模式、GPIO模式、HTTPd Client模式可以同時容納24個客戶端同時接入
外部連接：支持AP、STA、AP+STA配網；支持自定義心跳包、套接字分發協議；支持Modbus輪詢功能；支持遠程升級功能；支持超時重啟、定時重啟；支持網頁、串口AT指令、網路AT指令配置；支持內置天線，傳輸距離可達280米。
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二、傳感器/執行器
1、溫濕度傳感器
1）工作電壓10V-30V DC，工作溫度-40℃-+80℃，最大功耗0.3W，耗電≤0.15W（12V DC,25℃）。
2）信號輸出RS485，響應時間≤ 15S。
3）溫度分辨率：0.1℃，濕度分辨率：0.1%RH；溫度長期穩定性≤ 0.1℃/y，濕度長期穩定性≤ 1%RH/y。
3）外殼采用ABS材質，液晶顯示器實時顯示數據。
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2.風速傳感器
1）工作電壓12-24V DC，耗電小于1W。
2）工作溫度-30 -?80℃，工作濕度0?– 95%RH。
3）測量范圍0?– 30m/s，測量精度±1m/s。
3）響應時間小于5秒。
3）通訊端口RS485A，波特率9600。
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3.大氣壓力傳感器
1）工作電壓12-24V DC，耗電電流小于100mA。
2）工作溫度-20 -?125℃，工作濕度0?– 100%RH。
3）測量范圍26 – 126KPa，測量精度±10KPa。
3）預熱時間小于1分鐘，響應時間小于10秒。
3）通訊端口RS485A，波特率9600。
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4.雨雪傳感器
（1）測量對象：雨、雪有無查詢
（2）供電方式：DC 12V
（3）輸出形式：開關量
（4）負載能力(觸點容量)：5A，250VAC/30VDC
（5）工作環境：溫度-40℃～50℃，濕度≤100%RH
（6）外殼防護等級：IP45；
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5.聲音&光照傳感器
（1）86型光照&聲音采集2合1傳感器，顏色白。
（2）尺寸為86mm*86mm，工作電壓為12- 24V。
（3）光照采集通過聯動聲音輸出。
（4）聲音采集通過開關量輸出。
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6.風向傳感器
（1）工作電壓12-24V DC，耗電小于1W。
（2）工作溫度-30 -?80℃，工作濕度0?– 95%RH。
（3）測量范圍0?– 360°，測量精度±3°。
（4）響應時間小于5秒。
（5）通訊端口RS485A，波特率9600。
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7.13.56M RFID讀卡器
（1）工作電壓8-15V DC，工作功率0.5W – 2W，工作溫度-20℃ T0 +70℃。
（2）通訊接口RS485/Wiegand，波特率4800-115200 bps，讀卡時間0.1s。
（3）外殼采用ABS材質，自帶LED指示燈。
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8.電磁鎖
（1）工作電壓為12V、24V可選
（2）工作電流為1.2A。
（3）通電時間＜10S（不可長時間通電）
（4）鎖舌行程為7mm。
（5）鎖舌吸力≤1N（100g）
（6）工作方式為通電縮回，斷電彈出.
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《無線工業節點Stm32應用開發》實驗目錄 |
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第1章 STM32應用開發基礎 |
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第2章 STM32開發環境搭建 |
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2.1 STM32開發環境安裝及使用 |
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2.2 Keil uVision4工程新建、配置、下載、調試 |
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第3章 STM32基礎應用開發 |
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3.1 STM32應用開發-LED燈 |
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3.2 STM32應用開發-按鍵 |
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3.3 STM32應用開發-外部中斷 |
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3.4 STM32應用開發-串口 |
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3.5 STM32應用開發-ADC |
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3.6 STM32應用開發-定時器 |
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3.7 STM32應用開發-串口屏 |
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第4章 STM32傳感器應用開發 |
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4.1?STM32傳感器應用開發-燃氣傳感器 |
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4.2?STM32傳感器應用開發-多普勒傳感器 |
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4.3?STM32傳感器應用開發-門磁傳感器 |
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4.4?STM32傳感器應用開發-雨雪傳感器 |
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4.5?STM32傳感器應用開發-聲音傳感器 |
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4.6?STM32傳感器應用開發-光照傳感器 |
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4.7?STM32傳感器應用開發-聲光報警燈 |
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4.8?STM32傳感器應用開發-電磁鎖 |
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4.9?STM32傳感器應用開發-舵機 |
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4.10?STM32傳感器應用開發-交通燈 |
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4.11?STM32傳感器應用開發-調光燈 |
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4.12?STM32傳感器應用開發-溫濕度傳感器 |
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4.13?STM32傳感器應用開發-13.56M RFID讀卡器 |
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4.14?STM32傳感器應用開發-大氣壓力傳感器 |
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4.15?STM32傳感器應用開發-風速傳感器 |
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4.16?STM32傳感器應用開發-風向傳感器 |
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4.17?STM32傳感器應用開發-900M RFID讀卡器 |
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4.18?STM32傳感器應用開發-多通道RFID讀卡器 |
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第5章 Zigbee無線通信應用開發 |
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5.1 GB2530配置 |
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5.2 節點與上位機通信實驗 |
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第6章 WIFI無線通信應用開發 |
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6.1 ESP8266組網實驗 |
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《嵌入式Android應用開發》實驗目錄 |
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第1章 Android系統介紹及編譯燒寫 |
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第2章 ANDROID應用開發環境搭建 |
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2.1 ANDROID STUDIO安裝與配置 |
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2.2 ANDROID驅動安裝 |
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2.3 ADB工具配置與使用 |
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第3章 ANDROID應用程序開發流程 |
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3.1 新建ANDROID應用工程 |
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3.2 導入ANDROID應用工程 |
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3.3 運行ANDROID應用工程 |
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3.4 發布ANDROID應用APP |
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第4章 ANDROID應用開發基礎 |
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4.1 ANDROID應用常用布局-LINEARLAYOUT |
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4.2 ANDROID應用常用布局-ABSOLUTELAYOUT |
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4.3 ANDROID應用常用布局-RELATIVELAYOUT |
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4.4 ANDROID應用常用布局-TABLELAYOUT |
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4.5 ANDROID應用常用組件-TEXTVIEW |
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4.6 ANDROID應用常用組件-EDITTEXT |
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4.7 ANDROID應用常用組件-BUTTON |
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4.8 ANDROID應用常用組件-IMAGEVIEW |
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4.9 ANDROID應用LOGCAT-查看日志 |
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4.10 ANDROID應用ACTIVITY-生命周期 |
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4.11 ANDROID應用ACTIVITY-數據傳遞 |
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4.12 ANDROID應用信息提示-TOAST |
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4.13 ANDROID應用信息提示-NOTIFICATION |
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4.14 ANDROID應用信息提示-DIALOG |
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4.15 ANDROID應用信息提示-POPUPWINDOW |
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4.16 ANDROID應用數據存儲-SHAREDPREFERENCES |
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4.17 ANDROID應用數據存儲-SQLITE |
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4.18 ANDROID應用數據存儲-CONTENT PROVIDER |
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4.19 ANDROID應用多線程-THREAD |
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4.20 ANDROID應用多線程-TIMER |
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4.21 ANDROID應用多線程-HANDLER |
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4.22 ANDROID應用BROADCAST-RECEIVER |
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4.23 ANDROID應用BROADCAST-SENDER |
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4.24 ANDROID應用SERVICE-STARTSERVICE |
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4.25 ANDROID應用SERVICE-BINDSERVICE |
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4.26 ANDROID應用SOCKET-TCP CLIENT |
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4.27 ANDROID應用SOCKET-UDP DEMO |
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第5章 嵌入式ANDROID應用開發 |
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5.1 嵌入式ANDROID NDK應用開發流程 |
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5.2 嵌入式ANDROID NDK應用-LED燈控制 |
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5.3 嵌入式ANDROID NDK應用-蜂鳴器控制 |
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5.4 嵌入式ANDROID應用-光照傳感器采集 |
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5.5 嵌入式ANDROID應用-溫濕度傳感器采集 |
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《物聯網智能系統Android應用開發》實驗目錄 |
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第1章 物聯網智能系統Android示例解析 |
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1.1 物聯網智能系統應用框架及代碼分析 |
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1.2 物聯網智能系統應用通訊協議解析 |
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第2章 物聯網智能系統Android基礎應用開發 |
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2.1 環境監測-光照傳感器數據顯示實驗 |
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2.2?環境監測-二氧化碳傳感器數據顯示實驗 |
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2.3?環境監測-溫濕度傳感器數據顯示實驗 |
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2.4?環境監測-雨雪傳感器數據顯示實驗 |
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2.5?環境監測-空氣質量傳感器數據顯示實驗 |
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2.6?環境監測-噪聲傳感器數據顯示實驗 |
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2.7 智能安防-燃氣傳感器數據顯示實驗 |
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2.8?智能安防-紅外對射傳感器數據顯示實驗 |
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2.9?智能安防-多普勒傳感器數據顯示實驗 |
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2.10?智能安防-煙霧傳感器數據顯示實驗 |
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2.11?智能安防-門磁傳感器數據顯示實驗 |
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2.12?智能安防-緊急按鈕傳感器數據顯示實驗 |
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2.13 智能控制-風扇執行器控制實驗 |
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2.14?智能控制-聲光報警燈執行器控制實驗 |
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2.15 智能控制-電磁閥執行器控制實驗 |
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2.16 智能控制-調光燈執行器控制實驗 |
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2.17 智能控制-智能無線插座執行器控制實驗 |
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2.18 智能控制-?RS485開關量控制器控制實驗 |
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2.19 智能控制- MP3播放器控制實驗 |
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2.20 門禁系統-RFID讀卡器讀卡實驗 |
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2.21 門禁系統-電磁鎖執行器控制實驗 |
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2.22 智慧城市-智能電表數據顯示實驗 |
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2.23 智慧城市-智能燃氣表數據顯示實驗 |
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2.24 氣象農業-風向傳感器數據顯示實驗 |
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2.25 氣象農業-風速傳感器數據顯示實驗 |
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2.26 氣象農業-溫濕度&大氣壓力傳感器數據顯示實驗 |
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2.27 氣象農業-聲音&光照傳感器數據顯示實驗 |
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2.28 智能交通-900M RFID讀卡器讀卡實驗 |
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2.29 智能交通-舵機執行器控制實驗 |
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2.30 智能交通-交通燈執行器控制實驗 |
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2.31 智慧物流-多通道RFID讀卡器讀卡實驗 |
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第3章 物聯網智能系統Android綜合應用開發 |
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3.1 物聯網智能門禁系統 |
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《嵌入式裸機調試開發》實驗目錄 |
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第1章 嵌入式裸機開發環境搭建 |
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第2章 嵌入式裸機開發與調試流程 |
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2.1 裸機工程新建、編譯、刪除、導入 |
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2.2 裸機工程調試配置 |
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2.3 裸機實驗調試操作流程 |
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第3章 嵌入式裸機開發基礎實驗 |
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3.1 GCD匯編指令調試 |
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3.2 ASM匯編指令調試 |
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3.3 C語言代碼調試 |
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第4章 嵌入式裸機開發接口實驗 |
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4.1 基于S5P4418裸機開發-GPIOLED |
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4.2 基于S5P4418裸機開發-按鍵 |
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4.3?基于S5P4418裸機開發-串口通訊 |
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4.4?基于S5P4418裸機開發-按鍵中斷 |
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4.5?基于S5P4418裸機開發-PWM |
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《嵌入式Linux系統開發》實驗目錄 |
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第1章 嵌入式LINUX開發環境搭建 |
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第2章 嵌入式LINUX開發基礎 |
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第3章 嵌入式LINUX系統移植 |
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3.1 BOOTLOADER（UBOOT） |
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3.2 LINUX內核（KERNEL） |
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第4章 嵌入式LINUX應用開發 |
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4.1 GCC編譯與交叉編譯 |
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4.2 嵌入式LINUX多線程 |
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4.3 嵌入式LINUX串口通信 |
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4.4 嵌入式LINUX網絡編程TCP |
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4.5 嵌入式LINUX網絡編程UDP |
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第5章 嵌入式LINUX驅動開發 |
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5.1 LINUX驅動概述 |
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5.2 嵌入式LINUX GPIOLED驅動開發 |
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5.3 嵌入式LINUX 按鍵驅動開發 |
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5.4 嵌入式LINUX 蜂鳴器驅動開發 |
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5.5?嵌入式LINUX ADC驅動開發 |
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第6章 嵌入式LINUX QT應用開發 |
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6.1 QT應用環境搭建及使用 |
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6.2 嵌入式QT應用環境搭建及使用 |
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6.3 嵌入式LINUX QT應用-LED點燈 |
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6.4 嵌入式LINUX QT應用-串口通信 |
