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3、種植環(huán)節(jié)——智能農(nóng)業(yè)大棚監(jiān)控系統(tǒng)
       智能農(nóng)業(yè)大棚環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)集成傳感器采集、設(shè)備控制、嵌入式實(shí)時(shí)處理以及無線通信等技術(shù)，利用各種傳感器實(shí)時(shí)采集農(nóng)作物生長(zhǎng)過程中的光照、空氣溫濕度、土壤溫濕度、二氧化碳濃度等參數(shù)，并通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸至智能網(wǎng)關(guān)的監(jiān)控平臺(tái)，平臺(tái)軟件利用農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)預(yù)設(shè)的農(nóng)作物生長(zhǎng)的各項(xiàng)指標(biāo)要求，經(jīng)過分析處理，及時(shí)精確地控制農(nóng)用設(shè)備的自動(dòng)開啟、關(guān)閉（如遠(yuǎn)程控制節(jié)水系統(tǒng)、調(diào)整大棚內(nèi)濕度、控制通風(fēng)換氣的閥門等），調(diào)節(jié)大棚環(huán)境狀況使其更有利于農(nóng)作物的生長(zhǎng)，進(jìn)而達(dá)到提高農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量的目的。同時(shí)，大棚內(nèi)安裝網(wǎng)絡(luò)攝像頭，可以通過監(jiān)控平臺(tái)遠(yuǎn)程監(jiān)控農(nóng)作物的長(zhǎng)勢(shì)情況和大棚的安全狀況。

4、養(yǎng)殖環(huán)節(jié)——智能養(yǎng)殖場(chǎng)系統(tǒng)
       智能養(yǎng)殖場(chǎng)系統(tǒng)包括魚塘養(yǎng)殖場(chǎng)和牛羊養(yǎng)殖場(chǎng)兩種系統(tǒng)。
       魚塘：通過中央控制系統(tǒng)可以遠(yuǎn)程控制水循環(huán)換氣泵工作，改善魚塘水環(huán)境。

       牲畜養(yǎng)殖場(chǎng)：系統(tǒng)將超高頻電子標(biāo)簽懸掛在牛羊模型上或者放在牛羊模型下模擬牛羊耳標(biāo)，利用超高頻讀卡器多卡識(shí)別的特點(diǎn)動(dòng)態(tài)讀取多張超高頻電子標(biāo)簽，用于實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖場(chǎng)牛羊牲畜的自動(dòng)盤點(diǎn)。

5、加工環(huán)節(jié)——食品智能識(shí)別系統(tǒng)
       加工廠環(huán)節(jié)主要模擬對(duì)農(nóng)產(chǎn)品（如蔬菜、牛羊肉、魚肉等）的加工，具體包括記錄運(yùn)輸原材料的車輛進(jìn)廠日期、時(shí)間等；實(shí)時(shí)采集工廠室內(nèi)溫濕度等環(huán)境參數(shù)；控制換氣閥門調(diào)整加工環(huán)境；并為產(chǎn)品包裝打印RFID電子標(biāo)簽（高頻和超高頻標(biāo)簽），系統(tǒng)中記錄了加工單位、加工日期、加工過程所使用的添加劑、包裝重量、環(huán)境參數(shù)等；以及記錄運(yùn)輸產(chǎn)品的車輛信息等，這些信息均通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和以太網(wǎng)傳輸至服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行保存。

6、 運(yùn)輸環(huán)節(jié)——運(yùn)輸車輛跟蹤系統(tǒng)
       運(yùn)輸環(huán)節(jié)主要模擬運(yùn)輸車輛裝滿貨物，從種植區(qū)駛出、途徑加工廠，加油站、ETC公路、到達(dá)倉(cāng)庫(kù)卸貨，*后進(jìn)入超市的整個(gè)過程。
       運(yùn)輸車輛依靠RFID技術(shù)模擬GPS地理定位裝置，將車輛所處的地理信息、產(chǎn)品所處環(huán)境的溫濕度數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)及時(shí)傳輸給服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)，加工廠出貨人員和倉(cāng)儲(chǔ)管理人員只需登錄到運(yùn)輸車輛跟蹤客戶端系統(tǒng)，就可以查閱到當(dāng)前車輛所處的地理位置，運(yùn)行軌跡，監(jiān)測(cè)運(yùn)輸車輛是否安全到達(dá)目的地等。

  

       對(duì)于不規(guī)則貨物，可采用機(jī)器臂控制系統(tǒng)裝卸貨。六自由度機(jī)械臂的臂部由大臂、小臂組成，一般具有兩個(gè)自由度，即伸縮、回轉(zhuǎn)、俯仰或升降，采用單片機(jī)控制運(yùn)動(dòng)軌跡。當(dāng)小車到達(dá)裝卸貨指定地點(diǎn)時(shí)，通過無線向管理平臺(tái)發(fā)出命令，管理平臺(tái)接收到后，通過無線通信向機(jī)器臂控制器發(fā)送裝卸貨指令，控制器接收到命令后，就按照指定的取貨位置，操作機(jī)器臂經(jīng)過回轉(zhuǎn)、伸縮、升降、俯仰等幾組動(dòng)作組合，實(shí)現(xiàn)貨物的自動(dòng)裝卸。貨物裝卸完成后，運(yùn)輸車自動(dòng)離開。

機(jī)械臂

機(jī)器臂搬運(yùn)貨物

7、 倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)節(jié)——倉(cāng)儲(chǔ)物品自動(dòng)感知系統(tǒng)
       倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)節(jié)主要模擬產(chǎn)品出入倉(cāng)庫(kù)、物品貨架庫(kù)位的自動(dòng)識(shí)別、物品信息自動(dòng)盤點(diǎn)等功能。該環(huán)節(jié)有兩種展示形式，一種是實(shí)際倉(cāng)儲(chǔ)方式，一種在沙盤上模擬。
       實(shí)際倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)將物品信息綁定到超高頻電子標(biāo)簽中，通過倉(cāng)庫(kù)出入口處安裝的超高頻讀寫器對(duì)電子標(biāo)簽進(jìn)行識(shí)別，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、準(zhǔn)確地采集物品出入庫(kù)信息；同時(shí)采用鋁制貨架，貨架每一層的每一個(gè)庫(kù)位都安裝有高頻天線，通過多路選擇器連接到高頻讀卡器上，用于識(shí)別庫(kù)位上放置的物品，實(shí)現(xiàn)對(duì)庫(kù)位現(xiàn)有貨物的盤點(diǎn)以及貨物的定位功能。出入庫(kù)超高頻讀寫器以及盤點(diǎn)高頻讀寫器分別通過以太網(wǎng)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接入中央控制系統(tǒng)，由中央控制系統(tǒng)統(tǒng)一管理。

      模擬的立體倉(cāng)庫(kù)的庫(kù)位是可伸縮移動(dòng)的。它主要由電動(dòng)絲杠滑臺(tái)、滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)器、滑臺(tái)控制器三部分組成，安裝在鋁合金框架內(nèi)，形成一個(gè)至少4庫(kù)位的立體倉(cāng)庫(kù)。

8、供銷環(huán)節(jié)——超市智能溯源與結(jié)算系統(tǒng)
       供銷環(huán)節(jié)主要模擬超市的稱重功能、自動(dòng)結(jié)算和商品溯源查詢等三個(gè)功能。
       稱重功能首先通過RFID讀寫器讀出商品上RFID標(biāo)簽信息，并將此商品在電子秤上稱出重量，同時(shí)輸入商品單價(jià)并結(jié)算出總價(jià)，*后將商品的名稱，價(jià)格信息通過標(biāo)簽打印機(jī)打印出對(duì)應(yīng)信息和用于溯源與結(jié)算的二維碼。
       結(jié)算功能：系統(tǒng)可采用掃描槍掃描商品上的二維碼實(shí)現(xiàn)結(jié)算，語(yǔ)音播報(bào)當(dāng)前結(jié)算總額。也可以使用設(shè)置的超高頻讀卡器完成貨物（帶有超高頻標(biāo)簽）的自動(dòng)結(jié)算功能。即將多件帶有超高頻標(biāo)簽的貨物同時(shí)經(jīng)過超高頻讀卡器，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將貨物名稱和單價(jià)以及總價(jià)顯示出來，并通過語(yǔ)音播放器播報(bào)商品總價(jià)。
       溯源查詢功能：用戶可以將攜帶二維碼標(biāo)簽的商品拿到溯源查詢一體機(jī)的識(shí)別區(qū)，通過二維碼識(shí)別系統(tǒng)讀取存儲(chǔ)的信息，在終端界面上顯示商品的原產(chǎn)地、加工廠狀況、運(yùn)輸狀況以及單價(jià)等信息。

三、硬件組成
       服務(wù)器、客戶端、鋁合金鋼架模型等組成。
       感知設(shè)備：
       主要由傳感器調(diào)理板、ZigBee無線通信模塊以及接口底板組成。傳感器涉及環(huán)境溫濕度、土壤溫濕度、光線強(qiáng)度、二氧化碳濃度等，可根據(jù)客戶需求定制不同類型的傳感器節(jié)點(diǎn)。它們通過ZigBee技術(shù)將采樣數(shù)據(jù)傳輸給中央控制系統(tǒng)的智能網(wǎng)關(guān)。
       控制設(shè)備：
       主要由執(zhí)行設(shè)備、ZigBee無線通信模塊以及接口底板組成?？刂圃O(shè)備主要分為直流供電型、以及交流供電型。直流供電型主要針對(duì)執(zhí)行設(shè)備的供電是直流電源，如道閘控制器、加工廠模擬通風(fēng)扇等，它們的供電電源均是DC12V。交流供電型主要針對(duì)執(zhí)行設(shè)備的供電是交流市電電源，如滴灌、加濕器、換氣泵等，它們的供電電源均是AC220V。控制設(shè)備通過ZigBee通信技術(shù)向智能網(wǎng)關(guān)發(fā)送當(dāng)前設(shè)備的控制狀態(tài)或接收智能網(wǎng)關(guān)的控制命令。
       射頻識(shí)別裝置：
       本系統(tǒng)中的射頻識(shí)別裝置主要包括兩種，一種是超高頻讀寫器裝置、一種是高頻讀寫器裝置，分別用在倉(cāng)儲(chǔ)出入庫(kù)環(huán)節(jié)、以及倉(cāng)儲(chǔ)貨架商品自動(dòng)盤點(diǎn)環(huán)節(jié)。
       視頻監(jiān)控設(shè)備：
       采用網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，安裝在溫室大棚內(nèi)部，用于溫室大棚環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)控。
       智能小車：
       由核心控制板、ZigBee通信模塊、傳感器采集板、伺服電機(jī)、供電板、輪式底盤等組成，通過核心控制板固化的采樣控制程序，實(shí)現(xiàn)車輛的自動(dòng)循跡、避障、紅燈擇路行駛、前進(jìn)、后退、左右轉(zhuǎn)彎、到站停車、以及與智能網(wǎng)關(guān)的無線通信等功能。
       智能網(wǎng)關(guān)：
       安裝在中央控制系統(tǒng)區(qū)域的實(shí)驗(yàn)桌上，整體封裝在模具內(nèi)，操作方便，美觀大方。嵌入式主板集成ZigBee無線通信模塊，與系統(tǒng)傳感器節(jié)點(diǎn)、控制器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行ZigBee數(shù)據(jù)通信。主板集成了以太網(wǎng)接口，通過TCP/IP協(xié)議與PC服務(wù)器或客戶端進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。同時(shí)，主板集成了WiFi模塊，可直接連接無線路由器，替換以太網(wǎng)布線，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度。而且，主板留有3G模塊的接口，可實(shí)現(xiàn)智能網(wǎng)關(guān)直接接入移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的功能。
       PC服務(wù)器：
       它是整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的核心，主要運(yùn)行食品溯源服務(wù)器應(yīng)用程序，建立數(shù)據(jù)庫(kù)和Socket服務(wù)器，實(shí)時(shí)監(jiān)聽客戶端的請(qǐng)求，存儲(chǔ)與客戶端的TCP/IP連接信息、以及雙方的通信數(shù)據(jù)。
       客戶端：
       它是整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的操作接口，主要運(yùn)行食品溯源客戶端應(yīng)用程序，建立數(shù)據(jù)庫(kù)和Socket客戶端，分別與PC服務(wù)器或智能網(wǎng)關(guān)進(jìn)行TCP/IP數(shù)據(jù)通信，具有良好的人機(jī)交互界面，方便用戶操作，完成整個(gè)食品溯源的過程。
       鋁合金鋼架模型：
       支撐食品溯源系統(tǒng)的整個(gè)設(shè)施。內(nèi)部鋪設(shè)供電線路，配有完善的供電設(shè)備，包括空氣開關(guān)、急停開關(guān)、電源指示燈等，安裝在底座框架上，為系統(tǒng)輸入安全穩(wěn)定的交流220V總電源。除了提供標(biāo)準(zhǔn)食品溯源模型外，還可根據(jù)學(xué)校的要求定制模型的外觀，以及部署方式等。
四、軟件組成
       系統(tǒng)軟件默認(rèn)采用C/S結(jié)構(gòu)，主要包括智能車軟件、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)透明傳輸軟件、溯源系統(tǒng)智能網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)管理軟件、溯源系統(tǒng)服務(wù)器軟件、溯源系統(tǒng)客戶端軟件。
       智能車軟件：
       主要利用STC系列51單片機(jī)的接口總線，驅(qū)動(dòng)紅外反射傳感器采集信息，經(jīng)過處理，驅(qū)動(dòng)直流減速電機(jī)帶動(dòng)萬向輪轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)小車的自動(dòng)循跡、避障、行駛方式的改變等功能。同時(shí)小車上的讀卡器自動(dòng)識(shí)別道路上鋪設(shè)的射頻卡，實(shí)現(xiàn)小車定位。
       無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)透明傳輸軟件：
       主要實(shí)現(xiàn)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的建立、節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)入網(wǎng)、節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)的透明傳輸、傳感器節(jié)點(diǎn)的采樣與傳輸、執(zhí)行節(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)設(shè)備的功能。
       溯源系統(tǒng)智能網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)管理軟件：
       智能網(wǎng)關(guān)采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)，上電后運(yùn)行基于QT的溯源系統(tǒng)ZigBee節(jié)點(diǎn)管理軟件。軟件系統(tǒng)集成了嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)，保存所有ZigBee節(jié)點(diǎn)的屬性信息（如網(wǎng)絡(luò)類型、傳感器類型、網(wǎng)絡(luò)短地址、MAC地址），用戶可以在網(wǎng)關(guān)上瀏覽傳感器節(jié)點(diǎn)當(dāng)前采樣數(shù)據(jù)、以及手動(dòng)控制所有ZigBee控制器。同時(shí)，網(wǎng)關(guān)可作為UDP客戶端，與PC服務(wù)器進(jìn)行UDP通信；也可作為TCP服務(wù)器，與觸摸終端一體機(jī)進(jìn)行TCP通信。
       溯源系統(tǒng)服務(wù)器軟件
       溯源系統(tǒng)服務(wù)器采用Windows操作系統(tǒng)，主要建立TCP、UDP服務(wù)器，并處于監(jiān)聽狀態(tài)，等待客戶端的連接請(qǐng)求。一旦連接成功，就可以與TCP、UDP客戶端進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。*后，將接收到的所有信息存儲(chǔ)在建立的SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)中。
       溯源系統(tǒng)客戶端軟件
       采用Windows系統(tǒng)，運(yùn)行溯源系統(tǒng)客戶端GUI應(yīng)用程序，是溯源系統(tǒng)的人機(jī)交互界面。用戶可以通過客戶端軟件，查看溯源沙盤的所有環(huán)節(jié)，例如查看農(nóng)業(yè)大棚的環(huán)境參數(shù)、控制農(nóng)業(yè)大棚的所有設(shè)備，視頻瀏覽大棚環(huán)境，控制智能小車的運(yùn)行狀態(tài)，查看小車的地理位置與運(yùn)行軌跡，自動(dòng)盤點(diǎn)倉(cāng)儲(chǔ)貨架的物品，自動(dòng)結(jié)算商品，以及商品溯源查詢等功能。
五、系統(tǒng)功能

1 智能網(wǎng)關(guān)ZigBee節(jié)點(diǎn)管理功能
2. 溯源系統(tǒng)服務(wù)器管理功能
3． 智能農(nóng)業(yè)大棚主要功能
網(wǎng)關(guān)：大棚空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)	網(wǎng)關(guān)：大棚雨棚設(shè)備開、關(guān)
農(nóng)業(yè)大棚主界面	農(nóng)業(yè)大棚視頻監(jiān)控功能
牛羊盤點(diǎn)功能	農(nóng)業(yè)大棚環(huán)境監(jiān)測(cè)與控制功能
加工環(huán)節(jié)主界面	加工廠通風(fēng)扇控制
運(yùn)輸環(huán)節(jié)主界面	智能小車定位跟蹤功能
倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)節(jié)主界面	物品自動(dòng)盤點(diǎn)
貨物出庫(kù)功能	供銷環(huán)節(jié)主界面
自助結(jié)算功能	食品溯源功能

 六、教學(xué)資源
1、課程目標(biāo)：
（1）掌握溯源系統(tǒng)傳感器采集開發(fā)。
（2）掌握無線傳感網(wǎng)的使用。
（3）掌握網(wǎng)關(guān)層Android應(yīng)用開發(fā)。
（4）了解WEB應(yīng)用服務(wù)開發(fā)。
2、課程簡(jiǎn)介：食品溯源實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)覆蓋了有線網(wǎng)絡(luò)、ZigBee傳感器網(wǎng)絡(luò)、智能小車、TCP/MQTT通信編程、數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)、Android應(yīng)用開發(fā)等技術(shù)，因此系統(tǒng)提供了這些物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相關(guān)的溯源場(chǎng)景實(shí)訓(xùn)課程，激發(fā)學(xué)生的興趣與學(xué)習(xí)動(dòng)力。
3、課程目錄

七、配置清單

八、技術(shù)參數(shù)