物聯(lián)網(wǎng)智慧農(nóng)業(yè)實(shí)訓(xùn)室是面向物聯(lián)網(wǎng)智慧農(nóng)業(yè)職業(yè)技能和綜合技能型人才培養(yǎng)的實(shí)訓(xùn)室。它基于物聯(lián)網(wǎng)的識(shí)別、感知、通訊傳輸、組網(wǎng)技術(shù)、云服務(wù)以及數(shù)據(jù)分析的遞進(jìn)架構(gòu)體系設(shè)計(jì)開發(fā)，主要用于物聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)、電子、網(wǎng)絡(luò)等相關(guān)專業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)教學(xué)。
該實(shí)訓(xùn)室通過(guò)各種傳感器與控制系統(tǒng)相連接，利用無(wú)線通訊設(shè)備（如ZigBee、WIFI、Bluetooth、IPV6等）將各種傳感器的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地傳輸?shù)竭h(yuǎn)程智能系統(tǒng)，然后再通過(guò)手機(jī)或手持終端將數(shù)據(jù)發(fā)送給農(nóng)業(yè)人員、農(nóng)業(yè)專家，為他們的遠(yuǎn)程指導(dǎo)和方案決策提供數(shù)據(jù)依據(jù)。
具體來(lái)說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)智慧農(nóng)業(yè)實(shí)訓(xùn)室可以應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能控制、視頻監(jiān)控等多個(gè)方面。例如，通過(guò)傳感設(shè)備實(shí)時(shí)采集溫室內(nèi)的環(huán)境數(shù)據(jù)，包括空氣溫度、濕度、二氧化碳濃度、光照、土壤水分和溫度等，并將這些數(shù)據(jù)通過(guò)移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)傳輸給服務(wù)管理平臺(tái)，以便進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理。同時(shí)，對(duì)于條件較好的大棚，還可以安裝電動(dòng)卷簾、排風(fēng)機(jī)、電動(dòng)灌溉系統(tǒng)等機(jī)電設(shè)備，實(shí)現(xiàn)手機(jī)或電腦登錄系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制。此外，用戶還可以實(shí)時(shí)觀察、監(jiān)控溫室內(nèi)的各項(xiàng)環(huán)境，確保溫室內(nèi)部的安全和各項(xiàng)設(shè)備的正常工作。
物聯(lián)網(wǎng)是我國(guó)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，《物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》圈定了10大領(lǐng)域重點(diǎn)示范工程，智能農(nóng)業(yè)便是其中之一�！段锫�(lián)網(wǎng)“十四五”發(fā)展規(guī)劃》 圈定物聯(lián)網(wǎng)是我國(guó)7大數(shù)字經(jīng)濟(jì)重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)之一，加快發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)，推進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)和管理服務(wù)數(shù)字化改造是“十四五”規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)之一。據(jù)工信部統(tǒng)計(jì)，智能農(nóng)業(yè)在其領(lǐng)域五年內(nèi)需要的人才約為1 000 萬(wàn)。從產(chǎn)業(yè)需求看，物聯(lián)網(wǎng)人才總體可分為研究型人才和工程應(yīng)用型人才兩類。
研究型人才主要為研究生層次或研究型高校所培養(yǎng)的畢業(yè)生，是各類“研究型企業(yè)”或“高新企業(yè)”的研發(fā)部、研究院所急需的人才。在高等院校和科研院所物聯(lián)網(wǎng)研究型人才培養(yǎng)方面，偏重于研究型和創(chuàng)新型，具有跨學(xué)科復(fù)合型特點(diǎn)。工程應(yīng)用型人才主要為各類中高職學(xué)�；蛐畔㈩惐究茖W(xué)院畢業(yè)生，以從事物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目實(shí)施等為主，以系統(tǒng)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品開發(fā)、工程項(xiàng)目策劃與實(shí)施為主的企業(yè)，更應(yīng)注重工程應(yīng)用技術(shù)能力的培養(yǎng)，加強(qiáng)工程實(shí)踐的實(shí)際訓(xùn)練，突出技術(shù)應(yīng)用能力、培養(yǎng)創(chuàng)新能力。
隨著近幾年大量物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)完成，開始轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的實(shí)施與維護(hù)過(guò)程，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用型人才的占比已趕上甚至超過(guò)了研發(fā)型人才需求。巨大的市場(chǎng)潛力，廣闊的行業(yè)發(fā)展前景，急待提高的人員素質(zhì)，為職業(yè)學(xué)校辦好此朝陽(yáng)專業(yè)建立信心和決心。很多高職院校抓住此良好環(huán)境和契機(jī)，建設(shè)好該新興專業(yè)，物聯(lián)網(wǎng)智慧農(nóng)業(yè)實(shí)訓(xùn)室是保障此專業(yè)能較好完成教學(xué)效果的前提和必要條件。
第一部分 前景
1.1物聯(lián)網(wǎng)智慧農(nóng)業(yè)實(shí)訓(xùn)室就業(yè)前景
智慧農(nóng)業(yè)就是將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用到傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中去，運(yùn)用傳感器和軟件通過(guò)移動(dòng)平臺(tái)或者電腦平臺(tái)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行控制，使傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)更具有“智慧”。除了精準(zhǔn)感知、控制與決策管理外，從廣泛意義上講，智慧農(nóng)業(yè)還包括農(nóng)業(yè)電子商務(wù)、食品溯源防偽、農(nóng)業(yè)休閑旅游、農(nóng)業(yè)信息服務(wù)等方面的內(nèi)容。過(guò)去，農(nóng)業(yè)的機(jī)械化生產(chǎn)，大大的提高了生產(chǎn)效率，但是機(jī)械化仍然沒(méi)有脫離人的操控，而智慧農(nóng)業(yè)將使農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程徹底擺脫人為操作，進(jìn)而提高生成效率，節(jié)省人力。
智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展前景
智慧農(nóng)業(yè)通過(guò)生產(chǎn)領(lǐng)域的智能化、經(jīng)營(yíng)領(lǐng)域的差異性以及服務(wù)領(lǐng)域的全方位信息服務(wù)，推動(dòng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈改造升級(jí);實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)精細(xì)化、高效化與綠色化，保障農(nóng)產(chǎn)品安全、農(nóng)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力提升和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。因此，智慧農(nóng)業(yè)是我國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的必然趨勢(shì)，需要從培育社會(huì)共識(shí)、突破關(guān)鍵技術(shù)和做好規(guī)劃引領(lǐng)等方面入手，促進(jìn)智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展。改革開放以來(lái)，我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展取得了顯著成績(jī)，糧食產(chǎn)量"十二連增"，蔬菜、水果、肉類、禽蛋、水產(chǎn)品的人均占有量也排在世界前列，但代價(jià)不菲。一是化肥農(nóng)藥濫用、地下水資源超采以及過(guò)度消耗土壤肥力，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境惡化，食品安全問(wèn)題凸顯;二是粗放經(jīng)營(yíng)，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)，出現(xiàn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、進(jìn)口增加與庫(kù)存增量的"三量齊增"現(xiàn)象，越來(lái)越多低端農(nóng)產(chǎn)品滯銷。解決這些問(wèn)題就需要大力發(fā)展以運(yùn)用智能設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算與大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)為主要手段的智慧農(nóng)業(yè)。我們國(guó)家是農(nóng)業(yè)大國(guó)，而非農(nóng)業(yè)強(qiáng)國(guó)。過(guò)去農(nóng)業(yè)高產(chǎn)量主要依靠農(nóng)藥化肥的大量投入，大部分化肥和水資源沒(méi)有被有效利用，造成浪費(fèi)和環(huán)境污染。我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)仍然以傳統(tǒng)生產(chǎn)模式為主，耕種只能憑經(jīng)驗(yàn)施肥灌溉，不僅浪費(fèi)大量的人力物力，也不利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)�？梢哉f(shuō)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，而智慧農(nóng)業(yè)可以推動(dòng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈改造升級(jí)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)精細(xì)化、高效化與綠色化，保障農(nóng)產(chǎn)品安全、產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，這是我們國(guó)家農(nóng)業(yè)發(fā)展實(shí)現(xiàn)彎道超車的一個(gè)機(jī)遇。 所以，智慧農(nóng)業(yè)可以說(shuō)是我國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的必然趨勢(shì)，未來(lái)、政府和企業(yè)都會(huì)需要大量的相關(guān)人才幫助其實(shí)現(xiàn)智慧農(nóng)業(yè)。
智慧農(nóng)業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域
目前，智慧農(nóng)業(yè)已經(jīng)在很多農(nóng)業(yè)企業(yè)中得到實(shí)現(xiàn)，主要運(yùn)用在對(duì)植物生長(zhǎng)環(huán)境的監(jiān)控監(jiān)測(cè)以及調(diào)控。如監(jiān)測(cè)土壤水分、土壤溫度、空氣溫度、空氣濕度、光照強(qiáng)度、植物養(yǎng)分含量等參數(shù)，并且智能系統(tǒng)根據(jù)以上各類信息的反饋對(duì)農(nóng)業(yè)園區(qū)進(jìn)行自動(dòng)灌溉、自動(dòng)降溫、自動(dòng)卷模、自動(dòng)進(jìn)行液體肥料施肥、自動(dòng)噴藥等自動(dòng)控制。不但節(jié)省了人力、提高了效率，科學(xué)的培育、恰當(dāng)?shù)纳L(zhǎng)環(huán)境，也會(huì)讓農(nóng)業(yè)的產(chǎn)量大大提升。這僅僅是智慧農(nóng)業(yè)的一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，除此之外，農(nóng)機(jī)定位、倉(cāng)儲(chǔ)管理、食品溯源等環(huán)節(jié)都可以通過(guò)智慧農(nóng)業(yè)的實(shí)現(xiàn)，得到更加科學(xué)、高效的發(fā)展。
中國(guó)智慧農(nóng)業(yè)市場(chǎng)發(fā)展規(guī)模
1.2 物聯(lián)網(wǎng)智慧農(nóng)業(yè)實(shí)訓(xùn)室1+X證書物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)運(yùn)用職業(yè)技能等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)
職業(yè)技能等級(jí)劃分
物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)運(yùn)用職業(yè)技能等級(jí)分為三個(gè)等級(jí)：初級(jí)、中級(jí)、高級(jí)，三個(gè)級(jí)別依次遞進(jìn)，高級(jí)別涵蓋低級(jí)別職業(yè)技能要求。
【物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)運(yùn)用】（初級(jí)）：了解物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的技術(shù)架構(gòu)，了解物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議和通信方式；能夠基于物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)端到端應(yīng)用開發(fā)的基礎(chǔ)步驟，包括設(shè)備創(chuàng)建、設(shè)備管理、設(shè)備接入、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)推送等
【物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)運(yùn)用】（中級(jí)）：熟悉物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)架構(gòu)及其核心能力，熟悉物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議及應(yīng)用場(chǎng)景，熟悉產(chǎn)品協(xié)議選型以及通信方式選型，能夠編寫基于物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)的垂直行業(yè)場(chǎng)景解決方案并通過(guò)運(yùn)用平臺(tái)完成端到端應(yīng)用開發(fā)的全流程。
【物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)運(yùn)用】（高級(jí)）：掌握物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)所有功能的運(yùn)用，掌握多源異構(gòu)設(shè)備通過(guò)多種主流公有協(xié)議和私有協(xié)議接入云平臺(tái)的技能，掌握數(shù)據(jù)調(diào)用和處理方法，能夠獨(dú)立完成基于物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)的產(chǎn)品開發(fā)和多場(chǎng)景的數(shù)據(jù)可視化應(yīng)用開發(fā)。
1.3物聯(lián)網(wǎng)智慧農(nóng)業(yè)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)的需求分析和必要性
實(shí)訓(xùn)室建設(shè)意義
從教學(xué)方面來(lái)說(shuō)，應(yīng)培養(yǎng)從事物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)分析與系統(tǒng)開發(fā)的高技能人才。培養(yǎng)合理的知識(shí)結(jié)構(gòu)，具備扎實(shí)的物聯(lián)網(wǎng)理論與實(shí)踐知識(shí)，并具備在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域跟蹤新知識(shí)、新技術(shù)的能力及較強(qiáng)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用能力。通過(guò)理論課程的教學(xué)并結(jié)合實(shí)訓(xùn)室的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生、學(xué)員親自動(dòng)手，接觸各種實(shí)訓(xùn)室設(shè)備。最終實(shí)現(xiàn)能讓學(xué)生獨(dú)立構(gòu)架各種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的目的。通過(guò)理論與實(shí)踐相結(jié)合，感知體驗(yàn)與動(dòng)手結(jié)合、方案設(shè)計(jì)與實(shí)際驗(yàn)證結(jié)合來(lái)提高動(dòng)手能力，積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步提高學(xué)生水平。從科研方面來(lái)說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)通信網(wǎng)之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)浪潮，是一個(gè)全新的技術(shù)領(lǐng)域，包含 RFID 射頻技術(shù)、有線傳感技術(shù)、無(wú)線傳感技術(shù)、數(shù)據(jù)交換與網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)、終端管理等關(guān)鍵技術(shù)。實(shí)訓(xùn)室物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通過(guò)射頻識(shí)別等設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接，實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別和管理，通過(guò)建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)室為教師提供物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用研究的科研平臺(tái)，通過(guò)實(shí)訓(xùn)室設(shè)備促進(jìn)教師與科研人員進(jìn)行更好的科研研究。實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)特點(diǎn)
物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)室設(shè)計(jì)以技術(shù)全面化、業(yè)務(wù)典型化、應(yīng)用教學(xué)化三個(gè)方面為指導(dǎo)思想進(jìn)行建設(shè)。
技術(shù)全面化
主要解決技術(shù)知識(shí)層面的問(wèn)題，實(shí)訓(xùn)室引入物聯(lián)網(wǎng)龍頭企業(yè)工業(yè)化產(chǎn)品體系，融合產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，設(shè)計(jì)模式吻合教學(xué)實(shí)訓(xùn)體系。實(shí)訓(xùn)室不僅可以全面支持物聯(lián)網(wǎng)培訓(xùn)認(rèn)證所要求掌握的技術(shù)，還全面涵蓋了物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的基礎(chǔ)課和專業(yè)課，如物聯(lián)網(wǎng)概論、信號(hào)與系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)代通信網(wǎng)、傳感器原理、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)、無(wú)線通信原理、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、 近距無(wú)線傳輸技術(shù)、二維條碼技術(shù)、數(shù)據(jù)采集與處理、物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)等均可在此完成并創(chuàng)新拓展。
業(yè)務(wù)典型化
主要解決應(yīng)用和就業(yè)層面的問(wèn)題。眾多教育集團(tuán)公司將多年成功的商業(yè)模式及成熟的行業(yè)應(yīng)用如車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、智能家居、智慧農(nóng)業(yè)等轉(zhuǎn)化為典型的業(yè)務(wù)場(chǎng)景以用于支撐物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)，使學(xué)生在實(shí)訓(xùn)的同時(shí)了解、融入真實(shí)的行業(yè)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。
應(yīng)用教學(xué)化
應(yīng)用數(shù)字化的主要目的在于解決培養(yǎng)和定位問(wèn)題，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)、行業(yè)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)箱、實(shí)訓(xùn)墻、行業(yè)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)場(chǎng)景等多種形態(tài)、多種應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體驗(yàn)中心實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的結(jié)合，感知體驗(yàn)與動(dòng)手的結(jié)合、方案設(shè)計(jì)與實(shí)際驗(yàn)證的結(jié)合。
實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)目標(biāo)
通過(guò)建立實(shí)訓(xùn)室，建設(shè)一個(gè)教、學(xué)、研、培訓(xùn)認(rèn)證統(tǒng)一的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，集教學(xué)、實(shí)訓(xùn)、培訓(xùn)認(rèn)證功能于一體，圍繞物聯(lián)網(wǎng)主題，同時(shí)兼顧當(dāng)前 IT 流行技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，注重各種技術(shù)之間的融合與靈活應(yīng)用，既可滿足日常教學(xué)要求，又注重項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)及創(chuàng)新試驗(yàn)，各設(shè)備之間還可以靈活組合。學(xué)員不僅可通過(guò)實(shí)訓(xùn)室里的相關(guān)設(shè)備掌握物聯(lián)培訓(xùn)認(rèn)證所要求的所有技術(shù)，還可以基于各種模塊，按照自身需求進(jìn)行獨(dú)特設(shè)計(jì)，融合各種技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新試驗(yàn)及項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)。建設(shè)一個(gè)完整的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)室，進(jìn)行各種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、智能視頻技術(shù)等教學(xué)實(shí)驗(yàn)，模擬典型智慧校園、智能追溯等實(shí)際應(yīng)用。通過(guò)實(shí)訓(xùn)培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)方面的高技能技術(shù)人才。學(xué)生、學(xué)員可就業(yè)于與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的企業(yè)，從事與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的工作。物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)，應(yīng)在物聯(lián)網(wǎng)的識(shí)別、感知、通訊傳輸、組網(wǎng)技術(shù)以及數(shù)據(jù)分析方面，衍生至物聯(lián)網(wǎng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，以專業(yè)建設(shè)、人才培養(yǎng)、物聯(lián)網(wǎng)核心課程教學(xué)、提高學(xué)生實(shí)訓(xùn)水平為目標(biāo)，建立一個(gè)完整的、基礎(chǔ)的實(shí)訓(xùn)架構(gòu)體系。
實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)需滿足以下基本要求：
（1）滿足農(nóng)業(yè)院校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的人才培養(yǎng)規(guī)范和教學(xué)基本要求；
（2）能夠支撐學(xué)校相關(guān)專業(yè)課程教學(xué)；
（3）能夠支撐學(xué)校物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)實(shí)訓(xùn)，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)各知識(shí)點(diǎn)的實(shí)訓(xùn)；
（4）能夠滿足物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)綜合創(chuàng)新的實(shí)訓(xùn)，如智慧城市、智能家居、智慧農(nóng)業(yè)等。
DB-NY01 智能農(nóng)業(yè)實(shí)訓(xùn)沙盤
智能農(nóng)業(yè)實(shí)訓(xùn)沙盤是一個(gè)鋁合金金屬骨架和有機(jī)玻璃墻壁組成的溫室系統(tǒng)，與其他感知、控制及執(zhí)行系統(tǒng)一起，構(gòu)成完整的溫室大棚系統(tǒng)。包括：透明溫室大棚、排風(fēng)系統(tǒng)、光照調(diào)節(jié)系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)等。是針對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域自動(dòng)化與智能化應(yīng)用的一款實(shí)景模擬系統(tǒng)，依托各種傳感節(jié)點(diǎn)（環(huán)境溫濕度、土壤水分、二氧化碳、風(fēng)速、雨雪等），和無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的智能感知、智能預(yù)警、智能調(diào)控，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供精準(zhǔn)化種植、可視化管理。為院校在物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)方面提供了一個(gè)真實(shí)的農(nóng)業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，使學(xué)生在實(shí)訓(xùn)中實(shí)現(xiàn)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)綜合技術(shù)應(yīng)用的理解并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新應(yīng)用能力，充分滿足了高校培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)人才的需求。
智能農(nóng)業(yè)實(shí)訓(xùn)沙盤是以農(nóng)業(yè)大棚為原型，通過(guò)實(shí)景＋實(shí)訓(xùn)的方式，綜合運(yùn)用無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)、單片機(jī)、RFID射頻識(shí)別、傳感器與控制器、云計(jì)算等技術(shù)，依托部署在實(shí)景沙盤中的在農(nóng)業(yè)傳感器與控制器、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、RFID以及智能網(wǎng)關(guān)等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)智能農(nóng)業(yè)的控制與管理，幫助學(xué)生熟悉智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)相關(guān)項(xiàng)目的開發(fā)與應(yīng)用。
二、沙盤特點(diǎn)：
u 智能農(nóng)業(yè)沙盤采用高強(qiáng)度鋁合金骨架，外形尺寸0.8m*0.8m*0.5m；
u 智能農(nóng)業(yè)沙盤包含智能燈光系統(tǒng)、排風(fēng)系統(tǒng)、智能灌溉系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、執(zhí)行器系統(tǒng)、云平臺(tái)系統(tǒng)等，均可通過(guò)沙盤內(nèi)實(shí)驗(yàn)?zāi)K進(jìn)行采集和控制；
u 智能農(nóng)業(yè)沙盤采用一體式供電結(jié)構(gòu)，整個(gè)沙盤只需連接一根電源線即可，通過(guò)一根電源線可以為12路模塊供電，省去繁雜的接線工作，便于學(xué)生使用操作；
u 智能農(nóng)業(yè)沙盤表面集成12個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K插槽，所有實(shí)驗(yàn)插槽均可進(jìn)行磁吸式連接，并且集成防短路設(shè)計(jì)，支持至多個(gè)模塊的聯(lián)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，可在單個(gè)知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行多模塊綜合應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，可完成無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)等多種復(fù)雜的聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)；
u 智能農(nóng)業(yè)沙盤內(nèi)部硬件與物聯(lián)網(wǎng)模塊底板連接，可通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)模塊直接控制智能農(nóng)業(yè)的燈光和風(fēng)扇，代碼開源，支持二次開發(fā)；
u 提供NewIOT物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，用于實(shí)驗(yàn)調(diào)試及相關(guān)物聯(lián)網(wǎng)模塊基礎(chǔ)配置；
三、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)模塊:
u 采用磁吸式可拆卸結(jié)構(gòu)，集成防呆設(shè)計(jì)，避免短路；
u 可以無(wú)縫吸附到智能農(nóng)業(yè)實(shí)訓(xùn)沙盤上，插槽集成供電功能，無(wú)需單獨(dú)外接電源；
u 實(shí)驗(yàn)?zāi)K表面集成電路圖（下圖），便于學(xué)生更直觀的了解元器件的組成及模塊的運(yùn)行原理：
u 模塊均采用磁吸式接口設(shè)計(jì)+搭積木式結(jié)構(gòu)，集成標(biāo)準(zhǔn)的12路彈性插針，可以實(shí)現(xiàn)供電、仿真調(diào)試、數(shù)據(jù)通信、IO口拓展等功能，同時(shí)支持搭積木式的多級(jí)磁吸聯(lián)接，通過(guò)彈性插針即可通信，無(wú)須外接跳線，通過(guò)模塊相互搭積木，組成一套完整的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，如：STM32處理器+ZigBee無(wú)線模塊+傳感器模塊（3層垂直積木，無(wú)須額外接線），可拓展性強(qiáng)，如下圖所示：
四、硬件組成：
| 序號(hào) | 項(xiàng)目 | 名稱 | 數(shù)量 | 備注 |
| 1 | 沙盤 | 智能農(nóng)業(yè)實(shí)訓(xùn)沙盤 | 1 | 一體化供電平臺(tái) |
| 2 | 調(diào)試平臺(tái) | 物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái) | 1 | 一體化供電平臺(tái) |
| 3 | 供電底板 | 3.3V/5V供電底板 | 12 | 支持磁吸搭積木 |
| 4 | 單片機(jī)模塊 | 嵌入式STM32模塊 | 12 | 支持磁吸搭積木 |
| 5 | 無(wú)線通訊模塊 | ZigBee無(wú)線通信模塊 | 12 | 支持磁吸搭積木 |
| WIFI無(wú)線通信模塊 | 1 | 支持磁吸搭積木 | ||
| 6 | 傳感器模塊 | 空氣溫濕度傳感器 | 1 | 支持磁吸搭積木 |
| 光照傳感器 | 1 | 支持磁吸搭積木 | ||
| 二氧化碳傳感器 | 1 | 支持磁吸搭積木 | ||
| 風(fēng)速傳感器 | 1 | 支持磁吸搭積木 | ||
| 雨雪傳感器 | 1 | 支持磁吸搭積木 | ||
| 土壤濕度傳感器 | 1 | 支持磁吸搭積木 | ||
| 電導(dǎo)率傳感器 | 1 | 支持磁吸搭積木 | ||
| PH值傳感器 | 1 | 支持磁吸搭積木 | ||
| 火焰?zhèn)鞲衅?/span> | 1 | 支持磁吸搭積木 | ||
| 煙霧傳感器 | 1 | 支持磁吸搭積木 | ||
| 紅外對(duì)射傳感器 | 1 | 支持磁吸搭積木 | ||
| 7 | 執(zhí)行控制器模塊 | 雙路繼電器執(zhí)行器 | 2 | 支持磁吸搭積木 |
| 8 | 云平臺(tái) | 公有云平臺(tái) | 1 | 支持上云 |
| 9 | 其他配件 | 電源線、香蕉線等 | 1 |
五、硬件參數(shù)：
六、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)：
通過(guò)將各個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K與智能農(nóng)業(yè)實(shí)訓(xùn)沙盤相結(jié)合，可進(jìn)行多種實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)：
實(shí)驗(yàn)中提供開源的實(shí)驗(yàn)代碼，可自行修改、編譯代碼，支持二次開發(fā)，可根據(jù)以上基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，自行拓展更多智能農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用；
| 智能農(nóng)業(yè)實(shí)訓(xùn)沙盤參數(shù) | |||
| 序號(hào) | 名稱 | 參數(shù) | 圖片 |
| 1 | 智能農(nóng)業(yè)實(shí)訓(xùn)沙盤 |
l 采用鋁合金骨架，尺寸0.8m*0.8m*0.5m； l 采用5V-12V安全電壓，提供1路電源總開關(guān)； l 內(nèi)置農(nóng)業(yè)大棚模型，包含燈光、排風(fēng)扇、溫濕度、光照度、雨雪、風(fēng)速、二氧化碳、土壤濕度、電導(dǎo)率、PH值、火焰、煙霧、紅外對(duì)射等傳感器。 l 提供2路傳感器接口； l 提供2路接線插座，用于接線連接； l 提供12路磁吸模塊連接板，支持物聯(lián)網(wǎng)模塊磁吸搭積木連接，至少支持3層模塊疊加； |
 |
| 2 | 物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái) |
l 外觀尺寸：長(zhǎng)415*寬310*高50（mm），材質(zhì)：鋁合金楔形結(jié)構(gòu)； l 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)采用一體式供電結(jié)構(gòu)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程只需連接一根電源線和數(shù)據(jù)線即可。 l 采用全新的教學(xué)模式：磁吸積木式教學(xué)，所有模塊可以進(jìn)行疊羅漢式(搭積木)的組裝連接，支持多層模塊疊加，無(wú)需外數(shù)據(jù)線與電源線； l 提供5V供電接口（Type-C）、以太網(wǎng)接口、雙路USB接口、J-link下載器接口、CC-Debugger下載器接口、RS232/RS485串口，其中J-link下載器、CC-Debugger下載器均為平臺(tái)內(nèi)置，下載程序時(shí)只需將模塊吸附到平臺(tái)對(duì)應(yīng)下載端即可，無(wú)需接線； l 內(nèi)置USB串口服務(wù)設(shè)備,通過(guò)1路USB虛擬出多路串口，根據(jù)端口虛擬出不同的串口，最多可拓展8路串口接口，其中包含普通TTL串口4路，485串口4路； l 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)具備8個(gè)通用實(shí)驗(yàn)?zāi)K插槽，每個(gè)插槽集成12路接觸點(diǎn)，供模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊及供電，并且插槽集成防短路功能，可直接將模塊吸附到插槽內(nèi),支持最多8個(gè)模塊聯(lián)動(dòng)實(shí)驗(yàn)； l 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上集成了485選擇鍵、ZigBee仿真器復(fù)位鍵、J-Link仿真器啟動(dòng)鍵和虛擬儀器啟動(dòng)鍵，在使用不同功能的時(shí)候，方便切換和使用，同時(shí)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)內(nèi)部集成還原功能模塊，當(dāng)通訊及仿真調(diào)試出現(xiàn)混亂時(shí)，只需關(guān)閉電源再重啟，即可恢復(fù)出廠設(shè)置； |
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| 3 | 3.3v/5v供電底板 |
l 提供3.3v/5v供電觸點(diǎn)，為上層模塊進(jìn)行持續(xù)供電； l 提供“通用平臺(tái)”彈性探針接觸點(diǎn)，用于程序下載、串口調(diào)試、供電等作用。提供搭積木彈性接觸針，用于搭積木形式教學(xué)。 |
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| 4 | 嵌入式STM32處理器 |
l 采用STM32F103處理器，內(nèi)核：ARM 32位的Cortex™-M3 CPU；最高72MHz工作頻率，在存儲(chǔ)器的0等待周期訪問(wèn)時(shí)可達(dá)1.25DMips/MHz (Dhrystone 2.1)； l 存儲(chǔ)器： l 從16K到32K字節(jié)的閃存程序存儲(chǔ)器； l 從6K到10K字節(jié)的SRAM； l 支持USB、CAN、6個(gè)定時(shí)器、2個(gè)ADC 、6個(gè)通信接口； l 提供485選擇端、BOOT0兩路接口；提供1個(gè)復(fù)位鍵； l 程序下載方式為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)內(nèi)部下載，即無(wú)須外部接線，節(jié)省接線操作時(shí)間，帶有電源保護(hù)電路； l 提供“通用平臺(tái)”彈性探針接觸點(diǎn)，用于程序下載、串口調(diào)試、供電等作用。提供搭積木彈性接觸針，用于搭積木形式教學(xué)。 |
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| 5 | ZigBee無(wú)線通信模塊 |
l 主芯片：CC2530F256，256K Flash，8K RAM，內(nèi)置8051單片機(jī)及無(wú)線收發(fā)器，支持11-26信道更改，支持點(diǎn)播、組播、廣播多種類型數(shù)據(jù)通信，支持自動(dòng)組網(wǎng)及網(wǎng)絡(luò)自愈功能； l 串行速率：9600-115200bps多種速率可選； l 無(wú)線頻率：2.4GHz； l 無(wú)線協(xié)議：ZigBee2007/PRO； l 通訊接口：UART； l 無(wú)障礙傳輸距離：200米； l 集成串口切換功能，通過(guò)跳線方式，可將通訊線路進(jìn)行切換； l 具備協(xié)調(diào)器、路由器及終端功能，可通過(guò)串口指令讓設(shè)備在三種類型中自由切換； l 提供“通用平臺(tái)”彈性探針接觸點(diǎn)，用于程序下載、串口調(diào)試、供電等作用。提供搭積木彈性接觸針，用于搭積木形式教學(xué)。 |
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| 6 | Wifi無(wú)線通信模塊 |
l 主芯片集成MAC、基頻芯片及射頻收發(fā)單元，內(nèi)置低功耗運(yùn)行機(jī)制，可以有效的降低功耗運(yùn)行； l 支持WiFi@2.4GHz802.11b/g/n無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)； l 支持WEP/WPA-PSK/WPA2-PSK安全模式； l 支持AP、STA、AP+STA工作模式； l 完全集成的串口轉(zhuǎn)無(wú)線TCP/UDP傳輸功能，多個(gè)串口速率選擇； l 支持TCP/UDPClient注冊(cè)包機(jī)制； l 支持SimpleConfig/Airkiss/usrlink快速聯(lián)網(wǎng)配置； l 支持AT+指令集配置； l 集成串口切換功能，通過(guò)跳線方式，可將通訊線路進(jìn)行切換； l 通過(guò)參數(shù)配置，可通過(guò)WiFi無(wú)線節(jié)點(diǎn)，將傳感器數(shù)據(jù)傳入云端； l 提供“通用平臺(tái)”彈性探針接觸點(diǎn)，用于程序下載、串口調(diào)試、供電等作用。提供搭積木彈性接觸針，用于搭積木形式教學(xué)。 |
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| 7 | 空氣溫濕度傳感器 |
l 采用DHT11傳感器； l 溫度：檢測(cè)范圍0-50度，精確到可以達(dá)到0.5℃； l 濕度： l 檢測(cè)范圍20%RH-95%RH, 精確到可以達(dá)到2%RH； l 支持電容型濕度傳感實(shí)驗(yàn)； l 支持濕度值脈沖信號(hào)輸出； l 輸出形式：數(shù)字量； l 提供“通用平臺(tái)”彈性探針接觸點(diǎn)，用于程序下載、串口調(diào)試、供電等作用。提供搭積木彈性接觸針，用于搭積木形式教學(xué)。 |
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| 8 | 光照度傳感器 |
l 采用ROHM原裝BH1750FVI芯片； l 輸出形式:數(shù)字量、模擬量； l 使用寬電壓LM393電壓比較器,工作穩(wěn)定； l 光照度范圍：0-65535lx l 傳感器內(nèi)置16bitAD轉(zhuǎn)換器，直接數(shù)字輸出，省略復(fù)雜的計(jì)算，省略標(biāo)定，不區(qū)分環(huán)境光源，接近于視覺(jué)靈敏度的分光特性，可對(duì)廣泛的亮度進(jìn)行1勒克斯的高精度測(cè)定； l 提供“通用平臺(tái)”彈性探針接觸點(diǎn)，用于程序下載、串口調(diào)試、供電等作用。提供搭積木彈性接觸針，用于搭積木形式教學(xué)。 |
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| 9 | 二氧化碳傳感器 |
l 測(cè)量范圍：0-10000ppm； l 測(cè)量精度：±（50ppm+5%讀數(shù)值）； l 輸出信號(hào)：UART； l 響應(yīng)時(shí)間：＜120s； l 提供“通用平臺(tái)”彈性探針接觸點(diǎn)，用于程序下載、串口調(diào)試、供電等作用。提供搭積木彈性接觸針，用于搭積木形式教學(xué)。 |
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| 10 | 風(fēng)速傳感器 |
l 測(cè)量范圍：0-30m/s； l 測(cè)量精度：±1m/s； l 響應(yīng)時(shí)間：<5s； l 波特率：2400/4800/9600； l 材質(zhì)：優(yōu)質(zhì)鋁合金/聚碳酸酯； l 工作濕度環(huán)境：0-100%RH(15-95%RH)； l 通訊端口：脈沖/rs485/4-20mA/0-5V/0-10V； l 啟動(dòng)風(fēng)力 0.2-0.4m/s提供“通用平臺(tái)”彈性探針接觸點(diǎn)，用于程序下載、串口調(diào)試、供電等作用。提供搭積木彈性接觸針，用于搭積木形式教學(xué)。 |
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| 11 | 雨雪傳感器 |
l 采用長(zhǎng)方形設(shè)計(jì)，方便安裝，檢測(cè)面積：1500mm2； l 測(cè)量參數(shù)：雨雪含水率； l 濕度范圍：0～100%RH； l 測(cè)量精度：±3%RH； l 輸出形式：模擬量、開關(guān)量； l 提供“通用平臺(tái)”彈性探針接觸點(diǎn)，用于程序下載、串口調(diào)試、供電等作用。提供搭積木彈性接觸針，用于搭積木形式教學(xué) |
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| 12 | 土壤濕度傳感器 |
l 采用叉形設(shè)計(jì)，方便插入土壤，檢測(cè)深度38mm； l 測(cè)量參數(shù)：土壤容積含水率； l 濕度范圍：0～100%RH； l 測(cè)量精度：±3%RH； l 輸出形式：模擬量、開關(guān)量； l 提供“通用平臺(tái)”彈性探針接觸點(diǎn)，用于程序下載、串口調(diào)試、供電等作用。提供搭積木彈性接觸針，用于搭積木形式教學(xué)。 |
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| 13 | 電導(dǎo)率傳感器 |
l 輸出電壓：0-3.4V； l 測(cè)量范圍：0-20ms/cm； l 測(cè)量精度：±5%F.S.； l 電級(jí)接口：BNC接口； l 提供“通用平臺(tái)”彈性探針接觸點(diǎn)，用于程序下載、串口調(diào)試、供電等作用。提供搭積木彈性接觸針，用于搭積木形式教學(xué)。 |
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| 14 | PH值傳感器 |
l 測(cè)量范圍：0-14PH； l 測(cè)量精度：±0.01PH（25℃）； l 相應(yīng)時(shí)間：≤1Min； l 傳感器接口：BNC接口； l 提供“通用平臺(tái)”彈性探針接觸點(diǎn)，用于程序下載、串口調(diào)試、供電等作用。提供搭積木彈性接觸針，用于搭積木形式教學(xué)。 |
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| 15 | 火焰?zhèn)鞲衅?/span> |
l 探測(cè)角度：60°； l 檢測(cè)波長(zhǎng)：760nm-1100nm； l 輸出形式：開關(guān)量； l 支持靈敏度可調(diào)； l 提供“通用平臺(tái)”彈性探針接觸點(diǎn)，用于程序下載、串口調(diào)試、供電等作用。提供搭積木彈性接觸針，用于搭積木形式教學(xué)。 |
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| 16 | 煙霧傳感器 |
l 采用可拆卸結(jié)構(gòu)，支持MQ系列半導(dǎo)體氣敏元件； l 支持1路數(shù)字量輸出； l 支持1路模擬量AD輸出功能； l 支持靈敏度可調(diào)； l 檢測(cè)濃度：300-10000ppm； l 提供“通用平臺(tái)”彈性探針接觸點(diǎn)，用于程序下載、串口調(diào)試、供電等作用。提供搭積木彈性接觸針，用于搭積木形式教學(xué)。 |
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| 17 | 紅外對(duì)射傳感器 |
l 采用H2010直射型光電傳感器，槽寬10mm； l 使用寬電壓LM393電壓比較器,工作穩(wěn)定； l 具有信號(hào)輸出指示燈，輸出高電平燈滅，輸出低電平燈亮； l 輸出形式：開關(guān)量； l 提供“通用平臺(tái)”彈性探針接觸點(diǎn)，用于程序下載、串口調(diào)試、供電等作用。提供搭積木彈性接觸針，用于搭積木形式教學(xué)。 |
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| 18 | 雙路繼電器執(zhí)行器 |
l 采用5V控制繼電器，實(shí)現(xiàn)雙路控制開關(guān)； l 繼電器規(guī)格3A-200VAC；3A-30VDC； l 提供NO、COM、NC三路輸出端，可外接控制設(shè)備； l 提供雙路指示燈，顯示繼電器狀態(tài)； l 提供“通用平臺(tái)”彈性探針接觸點(diǎn)，用于程序下載、串口調(diào)試、供電等作用。提供搭積木彈性接觸針，用于搭積木形式教學(xué)。 |
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| 19 | 公有云平臺(tái) |
l 支持傳統(tǒng)工業(yè)上云：可通過(guò)多種通訊方式，如: 5G（NB-IOT）、4G、GPRS（2.5G）、 Lora、 WiFi等，將工業(yè)上傳統(tǒng)硬件（包括教學(xué)傳感器模塊）接入云端，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境數(shù)據(jù)的全面監(jiān)控； l Modbus協(xié)議：采用工業(yè)上常用的Modbus協(xié)議，可將工業(yè)級(jí)別傳感器完全移植到教學(xué)實(shí)踐中，并提供源代碼，讓學(xué)生更快的與社會(huì)接軌； l 可以通過(guò)wifi、4g、nb-iot無(wú)線模塊，將傳感器數(shù)據(jù)直接采集到云端顯示； l 支持云組態(tài)設(shè)置； l 支持手機(jī)接收傳感器報(bào)警信息； l 支持微信小程序顯示組態(tài)內(nèi)容，及控制設(shè)備等功能； |
 |
通過(guò)將各個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K與智能農(nóng)業(yè)實(shí)訓(xùn)沙盤相結(jié)合，可進(jìn)行多種實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)：
| 智能農(nóng)業(yè)沙盤實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目 | |
| 實(shí)驗(yàn)一、農(nóng)業(yè)傳感器采集實(shí)訓(xùn) | 實(shí)驗(yàn)六、云平臺(tái)配置與應(yīng)用實(shí)訓(xùn) |
| 實(shí)驗(yàn)二、農(nóng)業(yè)執(zhí)行器控制實(shí)訓(xùn) | 實(shí)驗(yàn)七、農(nóng)業(yè)報(bào)警實(shí)訓(xùn) |
| 實(shí)驗(yàn)三、農(nóng)業(yè)傳感器聯(lián)動(dòng)控制實(shí)訓(xùn) | 實(shí)驗(yàn)八、RFID讀卡與應(yīng)用實(shí)驗(yàn) |
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