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第一章农业物联网概述
本章主要介绍智慧农业的内涵、作用及特点;智慧农业在国内、外的发展现状以及我国智慧农业的主要应用及其发展前景。
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●1.1种地是种脑力活儿
本节主要介绍智慧农业的内涵、特点和作用。
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●1.2国内外智慧农业发展现状
本节主要讲述智慧农业在国内外的发展现状,并对我国的智慧农业做了特色分析。
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●1.3物联网在农业中的应用和发展
本节首先详细介绍了农业物联网的三层体系架构,然后讲解了农业物联网急需解决的一些关键技术,最后介绍了制约我国智慧农业发展的主要因素。
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第二章传感与传输
本章主要讲述农业物联网系统核心技术—传感及传输方面的内容,主要包括有线传输技术(如ModBus等)和无线传输技术。无线传输技术包含了短距离无线传输技术,如WiFi、蓝牙、ZigBee等技术,无线远距离技术包括NB-IOT及LoRa技术。本章除了讲述相关技术的基本原理之外,还安排了相关实验课程。
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●2.1MODBUS协议及有线传感节点
本节主要讲述农业物联网的有线传输技术及有线传感节点,重点介绍了ModBus协议规范及其实现,并对其他有线传输技术做了简单介绍。
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●2.2WIFI、blueteeh等基本传输技术
本节主要介绍两种无线短距离传输技术:WiFi和蓝牙,并对常见的无线短距离传输技术从与原理到应用场合做了比较。
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●2.3RFID技术
本节首先讲述自动识别技术、RFID技术的基本概念和RFID技术的特点与发展历程,然后介绍RFID技术的基本工作原理和RFID系统的基本组成,以及RFID系统各组成部分的特点和分类,最后详细讲解RFID系统组成中的读写器和系统高层部分。
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●2.4ZigBee无线传感器节点
本节首先讲述ZigBee技术体系的基本原理,然后介绍了ZigBee无线传感器节点开发环境和硬件设计,最后通过开关LED灯实验讲述了ZigBee技术在农业物联网中的具体应用。
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●2.5NB-IOT技术
本节主要讲述NB-IOT技术的基本概念, NB-IOT技术的发展历程和NB-IOT技术的优势与不足,最后详细介绍了NB-IOT技术的相关应用。
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●2.6LoRa技术
本节主要讲述LORA技术的基本概念,LoRa技术的实际应用, LoRa和LoRaWan的区别与联系,并通过实验描述了LORA通信的基本原理和基本过程。
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第三章管理与应用
本章结合多个实验,从网关、路由器的基本原理和具体配置,云计算基本知识、私有云、公有云的配置到移动端App开发和基于C#的客户端创新开发,详细讲解农业物联网系统应用中管理与应用系统的实现过程。
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●3.1路由与网关
本节主要讲述网关和路由器的基本理论,并通过实验实现网关和无线传感器节点连接以及网关设备和云服务平台的互联。
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●3.2云架构、服务器配置及数据库配置
本节主要介绍云计算与物联网的关系、云计算与物联网的结合方式、典型物联网云平台的功能,以及物联网云平台的架构,详细讲解了物联网云平台的搭建过程,利用云平台进行监测和控制等功能。
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●3.3移动终端程序开发
本节主要通过讲述Android开发环境的搭建与使用、"智慧农业"app功能设计、系统结构设计以及核心代码的实现,向同学们展示了移动终端程序开发的完整过程。
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●3.4C#客户端程序开发
本节通过温度传感器实验开发案例,介绍了C#客户端程序开发的过程。
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第四章典型应用系统
本章通过种植类物联网系统应用、果园物联网系统应用、养殖物联网系统应用以及农产品加工物联网系统应用等实际应用案例的介绍,来展示农业物联网在现代农业中的具体应用。
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●4.1种植类物联网系统应用
本节首先介绍了大田农业物联网及设施农业物联网的特点及系统组成,重点介绍了种植类物联网系统应用的几个案例:土壤墒情监控系统、农田环境监测系统、施肥管理测土配方系统、作物病虫害诊断与预警系统等,以便学习者能够对种植类物联网应用有一个全面的认识,学会设计农业物联网系统的方法。
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●4.2果园物联网系统应用
本节介绍了果园农业物联网总体结构,包括果园物联网感知层、传输层、物联网服务层和应用层,着重介绍了果园环境监测系统、果园害虫预警系统及果园土壤水分和养分检测系统具体设计方案及系统构成和各部分功能。
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●4.3养殖物联网系统应用
本节介绍了水产和畜禽农业物联网系统的架构及其相关子系统的构成;详细介绍了养殖环境监测系统、精细投喂系统和疾病预防系统三个子系统需要检测的各项参数、主要传输技术及其管理系统,学会设计养殖类农业物联网系统的方法。
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●4.4农产品加工物联网系统应用
本节从农产品加工的意义及现状引出大力发展农产品加工物联网系统应用的原因,并给出了农产品加工物联网系统的总体架构;然后以畜禽产品跟踪与追溯系统、畜禽批发市场管理系统、畜禽快速检疫系统以及畜禽屠宰加工管理系统四个方面,详细分析了农产品加工物联网系统的组成及功能。
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第五章虚拟仿真系统
本章主要介绍智慧大棚的构成,让学生练习智慧大棚的模拟构成联系,了解智慧大棚的组成,模拟连线,并以此为基础进行实物的连线、构成。
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●5.1风机控制实验
本实验旨在让学生了解数字量采集器ADAM-4150的使用,掌握相关仪器的连线、使用方法,并用4150控制风机的转动,调节大棚内的CO2浓度和温度。
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●5.2补光控制实验
本实验旨在让学生进一步了解数字量采集器ADAM-4150的使用,掌握相关仪器的连线、使用,并用4150控制补光灯为大棚作物进行补光,保证作物的正常生长。
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●5.3气象站数据采集实验
本实验旨在让学生了解模拟量采集器ADAM-4017的使用,掌握相关仪器的连线、使用,并用4017采集大气数据,了解作物生长环境。
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●5.4智慧农业综合仿真实验
本实验旨在让学生通过智慧大棚的模拟实训,了解智慧大棚的构成及各部分组成,学会智慧大棚的组建及架设,了解各部分的作用。