智慧校园智慧农场解决方案.docx

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1、校园智慧农场建设解决方案1 .平台简介-1-1. 1整体架构-1-2 .控制解决方案-2-2. 1智慧农场管理与控制-2-3.组网解决方案-10-3. 1智能农场组网-10-4.主要产品介绍-12-4. 1物联网智能网关-12-5. 2ZigBee透传模块-13-6. 3智能远传水表-14-7. 4三相电能表-15-8. 5互联网摄像机-16-9. 6空气温湿度传感器-16-10. 土壤温度水分传感器-17-11. 光照度传感器-18-12. 9二氧化碳传感器18-13. 10水浸传感器-19-14. 11电磁流量计-20-15. 12小型气象站-21-5.软件及设备清单-22-16. 1软件

2、平台-22-5.2智能设备-22-1 .平台简介OneControI智能控制系统依托目标用户现有网络为通信基础，通过云平台，系统提供对OneCOmrol智能网关以及通过网关接入的各种主流厂家的有线、无线传感器及视频监控的管理控制，用户可以通过移动终端等远程访问和控制智能化系统。本方案着重介绍基于OneContrOl平台的智慧校园农场管理。介绍如何使用OneControI物联网监控平台，实现对校园农场的智能管理与监控。1. 1整体架构OneControI系统是一个综合性的控制系统，可涵盖照明、门禁、空调、地暖、新风、节能等各种远控功能，可以让用户通过手机、Pad、PC等多种方式进行控制和管理，也

3、可以在环境传感器和逻辑编程控制器的作用下，自动执行各种任务，给用户带来全方位的安全舒适、健康节能的智能生活体验。其整体架构如下图所示。2 .控制解决方案2.1 智慧农场管理与控制近年来，全国各地校园教学的探索和实践中，都把校园农场作为学校教学实践的一大重点来进行建设。尤其是一些经济发达、教育投入充足地区的学校，以智慧农场为切入点，引入物联网技术和智慧物联网平台，充分利用物联网、云计算、大数据、应用集成、移动互联网等新一代信息技术应用，建设符合自身特色的智慧校园。一般学校智慧农场具有以下特征：(1)智能化基础设施智慧农场基础设施建设和选型硬件必须具有远程控制功能。智慧农场以钢结构PC板温室为主体

4、结构，农场内可完全模拟基本的生态环境因子，具备对诸如温度、湿度、光照强度、气压、土壤温湿度、C02浓度等参数进行调节的能力，以适应不同植物生长繁育的需要。所有的环境调节设备都应包括独立智能监控单元，可按照预设参数，精确测量农场的气候、土壤等参数，并利用手动、自动两种方式启动或关闭不同的执行结构，控制卷膜、风机、湿帘、补光、灌溉施肥等环境控制设备，自动调控农场内环境，达到适宜植物生长的范围，为植物生长提供最佳环境。(2)精准农场管理模式智慧农场具有针对当前环境与需求，对环境变量精准控制的能力。因此，需要在线监测农场环境的气候因子、土壤环境因子，并结合作物生理生态特点，精准把握农场内植物对水，肥料

5、，光照，CO21以及温湿度等的环境变量的需求，进行定向控制。如，可针对不同植物的用水量，调整灌溉时机和灌溉量，减少无效灌溉量，节约农业用水；根据大气环境、辐照强度等变化，及时对农场采取升、降温，开、关遮阳等应对措施，确保农作物在最适宜的环境下生长。精准农场管理模式的精准控制功能与实现方式，也是控制变量法的直接表现，在实践操作中与课堂教学联合起来，有助于培养学生的科学素养和综合能力。(3)实现无人值守自动化运行在满足远程化管理模式的基础上，实现农场的无人值守自动化运行。农场自动化运行，不仅依照科学数据自动调节各环境变量，为植物提供一个理想的生长环境，也能有效减轻管理员老师的工作量，提高设备利用率

6、，及时改善农场气候，减少病虫害以及植物异常死亡等情况的发生。尤其是学校每年有合计长达3个月的寒暑假，实现无人值守的自动化运行，可有效降低假期内的管理难度，实现农场的不间断运行。(4)衔接创新课程把学生的全面综合成长放在首位，利用智慧农场为学生提供一个学习如何把自己已经掌握的各个方面的知识，进行融会贯通，并发挥想象力，提供解决实际问题的环境，积极推动创新课程的探索。在教学利用智慧农场的现实条件，合理安排课程，通过教师的启发和引导，开展语文、数学、英语、物理、生物、化学等不同科目的交叉学习与实践，培养学生对于事物的洞察能力，发现事物之间的异同，学会利用创造性思维方法来解决问题，是创新课程的理论追求

7、和实践方向。校园农场内景示意GDQ智慧农场设备连接结构示意环境监控界面示意可以通过手机或PC端，在任意地点远程控制农场的所有接入设备。建设完成以后，OneControl物联网监控平台可以对智慧农场实现如下远程控制功能：遮阳控制控制设备：双层内遮阳保温系统控制要素：光照强度值控制过程：A可设定标准光照度的范围，如上限Ll,下限L2；A当测量光照度值标准光照度上限值Ll时，执行收拢遮阳开启步骤，控制开启遮阳卷膜收拢，进行降低光照度；A当测量光照度值标准光照度下限值L2时，执行展开遮阳开启步骤，控制开启遮阳卷膜展开，进行增大光照度；降温升温控制控制设备：通风降温系统，循环风机系统，双层内遮阳保温系统

8、，降温加温系统，采暖加温系统等控制要素：温度值控制过程：A可设定标准温度的范围，如上限Tl,下限T2；A降温过程：当测量温度标准温度上限值Tl时，执行降温设备开启步骤，控制通风降温系统，循环风机系统，双层内遮阳保温系统，降温加温系统等进行通风降温；当测量温度值恢复到设定的标准温度范围时，执行降温设备关闭步骤，关闭以上系统或设备，停止降温；A升温过程：当测量温度目标温度下限值T2时，执行升温设备开启步骤，控制开启降温加温系统，采暖加温系统等，进行升温；当测量温度值恢复到设定的标准温度范围时，执行升温设备关闭步骤，关闭以上系统或设备，停止升温；灌溉控制控制设备：喷灌系统控制要素：土壤湿度值控制过程

9、：A可设定标准土壤湿度的范围，如上限Tl,下限T2；A当土壤湿度值小于设定的土壤湿度下限值T2时，执行灌溉设备开启步骤，控制开启电磁阀，开始对土壤浇水；A当土壤湿度值恢复到设定的标准范围时，执行灌溉设备关闭步骤，控制关闭电磁阀，停止对土壤浇水；加湿控制控制设备：通风降温系统，循环风机系统，双层内遮阳保温系统，雾喷系统控制要素：温室内大气湿度控制过程：A可设定标准湿度的范围，如上限Tl,下限T2；A加湿过程：当测量湿度标准湿度下限值T2时，执行加湿设备开启步骤，控制开启湿帘，打开循环风机，增加大气湿度；当测量湿度恢复到设定的标准湿度范围时，执行加湿设备关闭步骤，控制关闭加湿设备，停止加湿；A除湿

10、过程：当测量湿度标准湿度上限值Tl时，执行除湿设备开启步骤，控制开启双层内遮阳保温系统，打开循环风机，打开通风机等，进行除湿作业；当测量湿度恢复到设定的标准湿度范围时，执行加湿设备关闭步骤，停止除湿。补光控制控制设备：补光灯控制要素：光照度，时间等KJWX1ranrUMT2maX*B1xaasX2tQ3MOMO214KQ24X。2I4)2tOXOJ017.UalMO1X0MO1X01X03M221X012&Q&Q&QN171228CSdMO440MCWMjO40Me44JW44JOMO却nl20M/2M“0MQ202M笫OMOno28028。X1M22BMUXM2jO72MO2U02DZAD2

11、BD2SQ箕!力。第MdMO71012A72472471072。MO力4力Qnx)力。M22220noWnono21021020171228OScUM72A723724?2724710724TtO72Q72X)2MMOX。MO20200（1）视频采集：在电脑端或手机端实时查看农场内的视频影像；（2）视频存储：可根据需求，存储1周甚至1月的农场视频监控数据；也可上传至云端保存所有视频资料；（3）视频检索及播放：可以根据时间段选择查看视频图像。1移动客户端控制场的监管和控制。Tj81T班若2T783TtS4T啕1总5TP明塞6TTLED显示屏信息展示示意3 .组网解决方案3.1 智能农场组网室内设

12、备一般采用ZigBee技术进行组网，通过室内的ZigBee网关，实现对功能设备的信号传输。视频监控设备利用有线4GWifi进行组网。组网拓扑图如下：号口/I远程控制；V-vJ/土康水分/温度传感器.一工、;）;SSkEd透传模块小型气象站透传模块透传模块空气温湿度传感器光照度传感器遮阳系统补光系统一其他感应器及设备建设完成后，校园农场设备示意图如下（因具体建设事项、阶段不同，接入设备情况可能不同）：IS像头土填水份传目器，风向传感器光照传恳罂加热器掖国器烹菽机4ULLfns4 .主要产品介绍41物联网智能网关安置于适当位置，用于建设室内无线通信环境，采用ZigBee3.O无线通讯协议。主要技术

13、参数如下：技术参数工作电压电流：DC5V200mA通信协议：支持通过认证的Zigbee产品工作频段：2405M2480MHZ无障碍通讯距离：600m无障碍组网距离：300m外观尺寸HO.5mm*81mm*26mm接收灵敏度：-97dBm4.2ZigBee透传模块ZigBee透传模块是以ZigBee技术为基础的无线模块，采用双ARM-32bit内核RS485转ZigBee模块，性能更好，传输更稳定，具有透传，协议传输，AT配置等多种功能。具有成本低、安装维护方便、绕射能力强、组网结构灵活、覆盖范围远的特点，适合点多而分散、地理环境复杂等场合，可与PLC,RTU等数据终端相连接。ZigBee透传应

14、用模式：由节点令令令y*用户设备令令令令令.路由节点或终戏节点用户设备4.3智能远传水表智能远传水表主要用来监控水流量信息，可以实现定时定量送水，用水异常监控等功能，并通过WIFl等无线网络进行通信，实现远程控制与数据收集，发现异常。主要技术参数有:静态电流最大95%RH工作温度0+404.4三相电能表用于收集特定设备特定区域用电数据，并记录上传至云平台，实现电力能耗数据的远程监控。工作温度：T0C-+50C工作湿度：75%工作电压：AC181/279-300/500V工作频率：50Hz10%内部功耗：2W10VA端口形式:RS4854.5互联网摄像机用于对目标区域进行视频监视。其主要参数有：

15、电源供应2.8-12mm红外夜间功能有存储功能工作温度-30+604.6空气温湿度传感器仁专场g空气温湿度传感器采用高精度热敏电阻作为感应部件，具有测量精度高、稳定性好等特点。信号变送器采用先进的电路集成模块，可根据用户的不同需求将温度转换为相应的电压或电流信号。技术参数工作温度：-40-+60湿度探测精度：2%RH(5%RH-95%RH,25)端口形式:RS4854.7土壤温度水分传感器插入土壤中，通过探测土壤介电常数的变化，检测土壤水分含量和温度。主要参数有：端口形式：RS4854.8光照度传感器仁畀光度交送n用于感知智慧农场内光照度情况，判定是否需要补光等。主要技术参数有：技术参数直流供

16、电：10-30VDC最大功耗：0.4W端口形式：RS485（Modbus-RTU协议）4.9二氧化碳传感器用于感知室内二氧化碳浓度。主要技术参数有：技术参数精度：士(40ppm+3%FS)(25)量程：05000ppm（可定制）精度:7%(25C)端口形式：RS485（Modbus-RTU协议）4.10 水浸传感器基于液体导电原理，用电极探测水管、特定工作区域等是否有水存在。其主要参数有:技术参数工作电压：DC10-30V最大功耗：0.4W（RS485输出）检测对象：自来水、纯净水变送器电路工作温度:20oCz+60oC,0%RH80%RH端口形式:RS4854.11 电磁流量计安置于送水管道

17、上，监测即时用水量等。主要参数有：公称通径：DN15-DN1000流速范围：0.115MS（最大）；0.510MS（常规）公称压力:L6MPA；1.OMPA电气接口：M20*1.5内螺旋,e10电缆孔通讯方式：RS485,MODBUS协议4. 12小型气象站测量室外大气温度、湿度、风速等参数，为智慧农场运行提供准确环境信息。主要参数有：气压量程：0-120kpa气压精度：0.15kpa工作电压：DC10-30V内部功耗：0.2W端口形式:RS4855.软件及设备清单5. 1软件平台6. 2智能设备（清单内容不包含农场管理功能性设备，如灌溉系统，遮阳补光系统等，我司可依托云平台接入控制。具体设备类型及数量根据项目内容而定，本表仅供参考）名称2ZigBee透传模块支持ZigBee协议/个实际数量按需3智能远传水表/个求调整4三相电能表/个10111213