基于物联网大田监测管理系统 

成都农业科技职业学院

电子信息分院

实训项目：基于物联网的大田种植监测管理系统 班 级：12物联网 姓 名：袁秀英 学 号：201206129143 指导教师：余攀 实训地点：3403

目录

一．建设背景 ................................................................................................................................... 3 二、方案概述 ................................................................................................................................... 3

1、整体方案概述 ..................................................................................................................... 3 2、特点 ..................................................................................................................................... 3 三、系统功能描述 ........................................................................................................................... 3 四、具体实施方案 ........................................................................................................................... 4

1、概述 ..................................................................................................................................... 4 2、现场环境 ............................................................................................................................. 4 3、主要设备 ............................................................................................................................. 4 4、布点方案 ............................................................................................................................. 4 5、硬件安装方案 ..................................................................................................................... 4 注：由于大田地面较软，在没有立杆的情况下，建议客户用三脚架。 ........................... 5 6、设备的防护 ......................................................................................................................... 5 7、ZigBee组网 ........................................................................................................................ 5 8、布点微调 ............................................................................................................................. 8 9、软件监控 ............................................................................................................................. 8 ① 用户可基于Modbus TCP通讯协议开发上位机软件。 ............................................... 9 五、系统网络拓扑 ........................................................................................................................... 9 六、 各子系统设计 ......................................................................................................................... 9 七、 工程造价表 ........................................................................................................................... 10

一．建设背景

目前，信息技术正日益深刻地改变着世界经济格局、社会形态和人类生活方式，同时也被广泛应用于农业各个领域。智能农业或信息化农业是现代科学技术革命对农业产生巨大影响下逐步形成的一个新的农业形态，其显著特征是在农业产业链的各个关键环节，充分应用现代信息技术手段，用信息流调控农业生产与经营活动的全过程。

中国是自古以种植水稻为大宗的农业大国，稻区覆盖辽阔，主产区分布于秦岭淮河一线以南（如：长江中下游平原、珠江三角洲、东南丘陵、云贵高原、四川盆地等地），种植总面积大约在4.3-4.4亿亩之间。水稻种植从原始人畜耕作到机械耕种是农业发展的一大进步，但基于稻田分布广泛、人工成本高、耗时长、耕作信息采集残缺、不及时等特点，新型物联网种植的出现，使现代农业实现了又一次质的飞跃。

二、方案概述

1、整体方案概述

在现有的大田中，按照需求布置相应测量点，对区域内不同深度的土壤温度、土壤水分等关系到植物、作物、等长势相关的信息数据进行测量和采集，并进行数据的积累和挖掘，可以实现对每块大田的详细信息了解，如：什么样的田适合种植什么样的作物，哪个时段进行施肥时最合适的。同时，还可以实现节水、节能、提高单产和成活率，最终达到增收的目的。 2、特点

① 实现对地面温度、湿度、光照、雨量、风速、风向、气压等信息的采集；

② 实现对地下或水下土壤温度、土壤水分、氮磷钾、水位、溶氧、PH值的信息采集； ③ 具有3G无线通讯功能，ZigBee网络覆盖面积广，采集数据方便； ④ 电池、太阳能、市电等多种供电方式，布置监测点不受电源限制； ⑤ 高可靠、宽温度工作范围和室外防护设计，满足野外室外环境部署； 智能化管理软件，可反应每个终端盒监测点工作状态，省去维护烦恼；

三、系统功能描述

物联网种植系统的完善，可根据不同区域的土壤类型、种植作物、灌溉水源及灌溉方式等划分。基于物联网的大田种植智能管理系统针对农业大田种植分布广、监测点多、布线和供电困难等特点，利用物联网技术，采用高精度土壤温湿度传感器和智能气象站，远程在线采集土壤墒情、酸碱度、养分、气象信息等，实现墒情（旱情）自动预报、灌溉用水量智能决策、远程、自动控制灌溉设备等功能，最终达到精耕细作、准确施肥、合理灌溉的目的。

该系统根据不同地域的土壤类型、灌溉水源、灌溉方式、种植作物等划分不同类型区，在不同类型区内选择代表性的地块，建设具有土壤含水量，地下水位，降雨量等信息自动采集、传输功能的监测点。通过灌溉预报软件结合信息实时监测系统，获得作物最佳灌溉时间、灌溉水量及需采取的节水措施为主要内容的灌溉预报结果，定期向群众发布，科学指导农民实时实量灌溉，达到节水目的。

四、具体实施方案

1、概述

此大田的主要作物是水稻，此项目通过物联网网关，获取相应传感器的环境值，监测大田的空气温湿度、土壤温度、照度以及风速、风向等，运用摄像头观察大田作物生长状况，无线遥控大田机械设备。主要目的是长时间监测这些环境值，通过数据作出具体的种植方案和农场土地现代化方案，实现增产增收。 2、现场环境

农场为开阔大田，水稻为主要种植作物，大田相对空旷，行人稀少，干扰源少，有利于ZigBee无线网通讯。但是大田AC 220V电源稀少，只有在大田中心处有一处外供电，其他位置无供电。 3、主要设备

① KL-H1100物联网网关 1只

② JZH-013-D 温度、湿度、照度、土壤温度无线传感器 2只 ③ JZH-011-D温度、湿度、土壤温度无线传感器 8只 ④ JQYB-A大气压力变送器 1只 ⑤ JZH-314无线采集模块 1只 ⑥ 风速传感器 1只 ⑦ 风向传感器 1只 ⑧ 简易雨量传感器 1只 ⑨ 环境防护箱 若干只

注：JZH-013-D、JZH-011-D为节点型无线传感器

4、布点方案

① 将KL-H1100物联网网关作为主站放在有AC 220V电源供电处。

② 将JZH-314采集模块和大气压力变送器、风速传感器、风向传感器、简易雨量传感器组成小型气象站，放到主站附近。

③ 将JZH-011-D和JZH-013-D分别以基站为中心辐射开来，距离主站<400米，如需放到更远的地方，则需要中间加入太阳能供电的路由型传感器。

注：需要把传感器以及网关放在防护箱中。

5、硬件安装方案

① 将放有KL-H1100物联网网关的防护箱挂在高处，易于接受传感器信号。 ② 传感器防护箱需要挂到立杆上，或者自己做三脚架支撑防护箱。 ③ 可在整块大田中加入路由型传感器，增强网络稳定性和传输距离。 注：由于大田地面较软，在没有立杆的情况下，建议客户用三脚架。 6、设备的防护

在实际应用当中，由于网关和传感器不是完全密封的，因此，需要防护箱来保护设备。

①防护箱的制作

防护箱的大小可根据设备大小来决定，如果一个防护箱只需要保护一只传感器，箱子可以适当选择小一点，如果在一个监控点需要多只传感器，箱体可以适当的放大。网关和传感器背部都有两个葫芦孔，可用来悬挂在立体壁上，所以需要在箱体内部安装2个固定悬挂点，完成设备的悬挂。由于箱体中影响信号的传输，因此需要用天线延长线将天线引到箱体外部，来解决信号的传输问题。

②天线延长线的规格要求

天线延长线采用2.4G馈线，延长线距离不大于20厘米，接头为SAM转SMAKY铜质接头。 ③箱体中传感器为JZH-0系列传感器，也可将箱中传感器换为网关，也可以在箱体中放两只设备。 7、ZigBee组网