物联网教育农业综合实训台的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种物联网教育农业综合实训台，包括柜体和与柜体相配装的柜门，所述柜体内设置有物联网实训单元，所述物联网实训单元包括控制模块、触摸屏、主板网卡以及智能鱼塘及畜牧业功能区域和智能大棚及农作物种植功能区域，所述控制模块分别与触摸屏和主板网卡相互通讯，主板网卡分别与智能鱼塘及畜牧业功能区域和智能大棚及农作物种植功能区域中的自动化设备连接。本实用新型操作简单、占地空间小、使用方便且能够直观显示，能够加速对物联网知识的普及和运用。
【专利说明】物联网教育农业综合实训台
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及教学辅助设备领域，特别是一种基于农业的物联网教育实训台。【背景技术】
[0002]随着物联网技术的迅速发展，在高校的学科建设中也逐渐引入了关于物联网的教学。由于物联网较为抽象，课堂讲授难以使学生得到直观的理解，因此关于物联网的实训室和实训台便运用而生。物联网教育农业综合实训台，即是在高校教育领域中针对物联网智能农业的应用，主要是建设仿真环境，结合物联网开发套件、实验箱和教学仪器，进行应用开发与教学，为普及物联网技术知识，使学生能够对物联网达到初步的认知和了解，并逐步感受和体验，最后实现有目的和有方向的专业课程教学。
[0003]目前，高校中关于农业的物联网实训室主要采用以下方式实现:在室内布置温室大棚沙盘，用来模拟土壤的情况，在沙盘周围布置各种传感器采集数据。用户通过PC机可以远程访问温室内的相关数据，实时观察植物的长势，还可以远程控制温室内部的执行器件(风扇、加湿器、加热器)来改变温室内部环境。此种实训室具有以下缺点:1)实训室内实验器具占用空间大，往往占用大半的教室，这也导致了制造成本的提高；2)使用率低，在实训过程中只允许一个人操作演示物联网技术在农业方面的各种应用，其他人只能在旁观看，造成资源的浪费，不能有效的锻炼学生的动手能力和对于物联网的知识的普及；3)操作复杂，一个实训室的组成是许多组件的集合，而这些组件都分布在教室内各个地方，加大了对项目的操作难度；在进行实训时，需要现场校对各种仪器，而它们分布在室内不同地方，从而使操作过程复杂化；4)维护困难，由于实训室各部件分散的原因，导致出现故障时需要考虑其他部件的问题，从而导致维护团难、维护慢等缺点的出现。
[0004]实训台是将实训室内的各种组件集成在一台机器上，从而实现关于农业的物联网教学，但是目前的实训台存在如下缺点:1)实训项目少，往往只涉及几个基础实训项目和应用项目，如数据采集实训，数据传输实训，远程操控实训等，不能够使学生更好的了解和学习物联网在实际中的运用；2)实训项目单一，深度不够，物联网在农业方面应用是及其广泛的，而不是简单的采集温度和湿度这些简单因素；3)模拟界面不直观，仅仅是采用PC机来进行图像模拟，不能让学生更形象、更直观的去了解物联网在农业方面具体的运用；4)功能少，没有考虑人为因素等。
【发明内容】
[0005]本实用新型解决的技术问题是提供一种操作简单、占地空间小、使用方便且能够直观显示的物联网教育农业综合实训台，以加速对物联网知识的普及和运用。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案如下。
[0007]物联网教育农业综合实训台，包括柜体和与柜体相配装的柜门，所述柜体内设置有物联网实训单元，所述物联网实训单元包括控制模块、触摸屏、主板网卡以及智能鱼塘畜牧业功能区域和智能大棚及农作物种植功能区域，所述控制模块分别与触摸屏和主板网卡相互通讯，主板网卡分别与智能鱼塘及畜牧业功能区域和智能大棚及农作物种植功能区域中的自动化设备连接。
[0008]本实用新型所述智能大棚及农作物种植功能区域的具体结构为:智能大棚及农作物种植功能区域包括设置在柜体下部的沙盘以及设置在柜体上部用于检测沙盘各项信息并控制沙盘中各系统运行的大棚及农作物种植智能区，所述大棚及农作物种植智能区中设置有大棚及农作物种植信息采集模块以及大棚及农作物种植自动执行模块；
[0009]其中大棚及农作物种植信息采集模块包括分别与主板网卡输入端连接的用于监测土壤温湿度的土壤温湿度传感器、用于监测空气温湿度的空气温湿度传感器、用于监测土壤酸碱度的土壤酸碱度传感器以及用于监测沙盘周围环境光线强度的光敏传感器；
[0010]大棚及农作物种植自动执行模块包括分别与主板网卡输出端连接的用于根据控制模块指令实施喷灌的自动浇灌系统、用于根据控制模块指令实施通风换气的自动通风系统、用于根据控制模块指令实施增温的自动加热系统以及用于根据控制模块指令实施卷帘放帘的大棚卷帘系统。
[0011]所述大棚及农作物种植信息采集模块的改进在于:大棚及农作物种植信息采集模块还包括用于防盗的红外对射模块，红外对射模块的输出端连接分别与主板网卡输入端和蜂鸣器模块连接。
[0012]本实用新型所述智能鱼塘及畜牧业功能区域的具体结构为:所述智能鱼塘及畜牧业功能区域包括设置在柜体上部用于检测鱼塘及畜牧业各项信息并控制鱼塘及畜牧业中各系统运行的鱼塘及畜牧业智能区，所述鱼塘及畜牧业智能区中设置有鱼塘及畜牧业信息采集模块以及鱼塘及畜牧业自动执行模块；
[0013]其中鱼塘及畜牧业信息采集模块包括分别与主板网卡输入端连接的用于监测鱼塘及畜牧业中水温的水温传感器以及用于监测水中含氧量的水含氧量传感器；
[0014]鱼塘及畜牧业自动执行模块包括分别与主板网卡输出端连接的用于根据控制模块指令实施水加热的自动水加热系统、用于根据控制模块指令增加水中氧气含量的增氧泵系统以及用于根据控制模块指令实现对鱼塘的水进行循环流放的水循环系统。
[0015]本实用新型的改进在于:所述柜体内还设置有用于对现场情况实施监控的摄像头以及发出报警信息的报警模块，摄像头的信号线与主板网卡的输入端连接，报警模块的输入端与主板网卡的输出端连接。
[0016]本实用新型的进一步改进在于:所述柜体内还设置有用于向高频电子标签读写数据的RDIF读写模块，RDIF读写模块与主板网卡互连。
[0017]本实用新型的进一步改进在于:所述柜体内还设置有与控制模块输出端连接的LED显示屏。
[0018]本实用新型的改进还在于:所述柜体的下端面的四个顶角处分别设置一万向轮。
[0019]由于采用了以上技术方案，本实用新型所取得技术进步如下。
[0020]本实用新型占地面积小、使用方便、操作简单，通过直观地显示以及简单的操作，即能够使学生通过对农业资源的管理和生态环境的监控实现对农业生产过程的掌握，通过对农产品的食品溯源管理等关键环节的应用，让学生可以直接体会物联网在智能农业的应用场景，加强了学生动手能力的同时，使学生对物联网技术有了更深层次的理解。
[0021]本实用新型具有以下优点:[0022]I)易操作性:本实用新型将各种仪器集成在一个柜体中，能给用户提供舒适、安全、方便、快捷体验，其操作应简便易学。
[0023]2)具有针对性:针对物联网在农业方面运用的特点，由浅入深介绍物联网教学和知识体系，并通过物联网智能农业实训台的动手实践，实现物联网的开发应用。
[0024]3)实用性:结合实际情况，在物联网智能农业实训台的实训项目中，完善了模拟物联网在农业方面的功能，拓展了项目操作的深度和广度，让学生们了解何为“物联网”，普及物联网知识；充分体验物联网技术的应用，切实感受到物联网技术带来的益处及物联网在农业方面的全面发展。
[0025]4)形象直观:通过植入沙盘，更直观形象的表现了物联网在农业方面的应用和操作，让学生们能够明确所学的知识的运用方式。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1为本实用新型所述物联网实训单元的结构框图。
【具体实施方式】
[0027]下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
[0028]一种物联网教育农业综合实训台，模拟农业实际环境，采用物联网技术、嵌入式技术和无线传感器网络技术相结合的方法，选用各种传感器(空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器、光照度传感器等)，测量农业环境区的信息，智能控制农业环境温湿度及通风状况等。智能农业平台具有用户访问与控制功能。用户可以通过控制台不仅可以访问温室内的相关数据，实时观察植物的长势，还可以远程控制温室内部的执行器件(风扇、加湿器等)来改变温室内部环境。
[0029]综合实训台具体包括柜体和与柜体相配装的柜门，所述柜体内设置有物联网实训单元。所述物联网实训单元的结构框图如图1所示，包括控制模块、触摸屏、主板网卡以及智能鱼塘及畜牧业功能区域和智能大棚及农作物种植功能区域，所述控制模块分别与触摸屏和主板网卡相互通讯，主板网卡分别与智能鱼塘及畜牧业功能区域和智能大棚及农作物种植功能区域中的自动化设备连接。
[0030]所述智能大棚及农作物种植功能区域可定时采集空气温度、空气湿度、光照强度，土壤温度和水分等，来获得作物生长的最佳条件，通过自动调节温室环境、实现温室集约化、网络化远程管理。包括设置在柜体下部的沙盘以及设置在柜体上部用于检测沙盘各项信息并控制沙盘中各系统运行的大棚及农作物种植智能区，所述大棚智能及农作物种植区中设置有大棚及农作物种植信息采集模块以及大棚及农作物种植自动执行模块。
[0031]其中大棚及农作物种植信息采集模块包括分别与主板网卡输入端连接的用于监测土壤温湿度的土壤温湿度传感器、用于监测空气温湿度的空气温湿度传感器、用于监测土壤酸碱度的土壤酸碱度传感器、用于监测沙盘周围环境光线强度的光敏传感器以及用于防盗的红外对射模块，红外对射模块的输出端连接分别与主板网卡输入端和蜂鸣器模块连接。
[0032]大棚及农作物种植自动执行模块包括分别与主板网卡输出端连接的用于根据控制模块指令实施喷灌的自动浇灌系统、用于根据控制模块指令实施通风换气的自动通风系统、用于根据控制模块指令实施增温的自动加热系统以及用于根据控制模块指令实施卷帘放帘的大棚卷帘系统。
[0033]大棚及农作物种植智能区通过定时采集空气温度、空气湿度、光照强度、土壤温度和水分等，来获得作物生长的最佳条件，通过自动调节温室环境、实现温室集约化、网络化远程管理。利用ZigBee协调器，通过传感控制节点将环境监测数据传输到控制模块，并以图表方式显示给用户。当监测数据出现异常时，可利用软件网络实现对温室设备的自动控制，也可以通过Internet网络、手机短信远程监测环境信息和设备运行状态等。例如当温室大棚的土壤湿度过低时，监控系统会自动发出警报，同时会自动打开灌溉系统，对土壤进行自动灌溉，用户的手机也会收到相应的信息。
[0034]所述智能鱼塘及畜牧业功能区域可定时采集水温、水含氧量等，来获得鱼类生长的最佳条件，通过自动调节水温环境、实现鱼塘集约化、网络化远程管理。包括设置在柜体上部用于检测鱼塘各项信息并控制鱼塘中各系统运行的鱼塘及畜牧业智能区，所述鱼塘及畜牧业智能区中设置有鱼塘及畜牧业信息采集模块以及鱼塘及畜牧业自动执行模块。
[0035]其中鱼塘及畜牧业信息采集模块包括分别与主板网卡输入端连接的用于监测鱼塘中水温的水温传感器以及用于监测水中含氧量的水含氧量传感器。
[0036]鱼塘及畜牧业自动执行模块包括分别与主板网卡输出端连接的用于根据控制模块指令实施水加热的自动水加热系统、用于根据控制模块指令增加水中氧气含量的增氧泵系统以及用于根据控制模块指令实现对鱼塘的水进行循环流放的水循环系统。
[0037]鱼塘及畜牧业智能区通过定时采集水温、水含氧量等，来获得鱼类生长的最佳条件，通过自动调节水环境、实现鱼塘集约化、网络化远程管理。智能鱼塘采用的是自动循环水系统，可以充分保证鱼类的生长环境，当水温过低时，会自动开启增温系统，对水温进行调节。当水中的含氧量不足时，系统也会自动发出警报，将信号传输给控制模块，同时也会自动开启增氧系统，确保鱼塘有一个适合鱼类生长的最佳环境，实现了对鱼塘智能化的控制与管理。
[0038]所述柜体内还设置有用于对现场情况实施监控的摄像头以及发出报警信息的报警模块，摄像头的信号线与主板网卡的输入端连接，报警模块的输入端与主板网卡的输出端连接。
[0039]所述柜体内还设置有用于向高频电子标签读写数据的RDIF读写模块，RDIF读写模块与主板网卡互连。RDIF读写模块用于对进入区域的物品信息进行读取，实现对产品信息的溯源。
[0040]所述柜体内还设置有与控制模块输出端连接的LED显示屏，能够直观显示监测的各项参数。
[0041]所述柜体的下端面的四个顶角处分别设置一万向轮，方便移动。
【权利要求】
1.物联网教育农业综合实训台，其特征在于:包括柜体和与柜体相配装的柜门，所述柜体内设置有物联网实训单元，所述物联网实训单元包括控制模块、触摸屏、主板网卡以及智能鱼塘及畜牧业功能区域和智能大棚及农作物种植功能区域，所述控制模块分别与触摸屏和主板网卡相互通讯，主板网卡分别与智能鱼塘及畜牧业功能区域和智能大棚及农作物种植功能区域中的自动化设备连接。
2.根据权利要求1所述的物联网教育农业综合实训台，其特征在于:所述智能大棚及农作物种植功能区域包括设置在柜体下部的沙盘以及设置在柜体上部用于检测沙盘各项信息并控制沙盘中各系统运行的大棚及农作物种植智能区，所述大棚及农作物种植智能区中设置有大棚及农作物种植信息采集模块以及大棚及农作物种植自动执行模块； 其中大棚及农作物种植信息采集模块包括分别与主板网卡输入端连接的用于监测土壤温湿度的土壤温湿度传感器、用于监测空气温湿度的空气温湿度传感器、用于监测土壤酸碱度的土壤酸碱度传感器以及用于监测沙盘周围环境光线强度的光敏传感器； 大棚及农作物种植自动执行模块包括分别与主板网卡输出端连接的用于根据控制模块指令实施喷灌的自动浇灌系统、用于根据控制模块指令实施通风换气的自动通风系统、用于根据控制模块指令实施增温的自动加热系统以及用于根据控制模块指令实施卷帘放帘的大棚卷帘系统。
3.根据权利要求2所述的物联网教育农业综合实训台，其特征在于:所述大棚及农作物种植信息采集模块还包括用于防盗的红外对射模块，红外对射模块的输出端连接分别与主板网卡输入端和蜂鸣器模块连接。
4.根据权利要求1所述的物联网教育农业综合实训台，其特征在于:所述智能鱼塘及畜牧业功能区域包括设置在柜体上部用于检测鱼塘各项信息并控制鱼塘中各系统运行的鱼塘及畜牧业智能区，所述鱼塘及畜牧业智能区中设置有鱼塘及畜牧业信息采集模块以及鱼塘及畜牧业自动执行模块； 其中鱼塘及畜牧业信息采集模块包括分别与主板网卡输入端连接的用于监测鱼塘中水温的水温传感器以及用于监测水中含氧量的水含氧量传感器； 鱼塘及畜牧业自动执行模块包括分别与主板网卡输出端连接的用于根据控制模块指令实施水加热的自动水加热系统、用于根据控制模块指令增加水中氧气含量的增氧泵系统以及用于根据控制模块指令实现对鱼塘的水进行循环流放的水循环系统。
5.根据权利要求广4任一项所述的物联网教育农业综合实训台，其特征在于:所述柜体内还设置有用于对现场情况实施监控的摄像头以及发出报警信息的报警模块，摄像头的信号线与主板网卡的输入端连接，报警模块的输入端与主板网卡的输出端连接。
6.根据权利要求5所述的物联网教育农业综合实训台，其特征在于:所述柜体内还设置有用于向高频电子标签读写数据的RDIF读写模块，RDIF读写模块与主板网卡互连。
7.根据权利要求6所述的物联网教育农业综合实训台，其特征在于:所述柜体内还设置有与控制模块输出端连接的LED显示屏。
8.根据权利要求7所述的物联网教育农业综合实训台，其特征在于:所述柜体的下端面的四个顶角处分别设置一万向轮。
【文档编号】G09B23/18GK203405997SQ201320544079
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年9月3日 优先权日:2013年9月3日
【发明者】孙玉国, 李文黎, 陈松 申请人:无锡市七芯物联科技有限公司