智慧农业实验实训平台，智慧农业虚拟仿真实训室

时间：2026-09-02 11:23:22

SG-NYWL02 智慧农业实验实训平台

一、产品概述
“SG-NYWL02智慧农业实验实训平台 v2.0”是一款基于前沿物联网感知层技术精心打造的高端综合型沙盘系统，专为模拟智慧农田与温室场景而设计，旨在为智慧农业领域的教学、科研与实践提供全方位支持。该系统在通信架构上采用了先进的Zigbee与WiFi-mesh双路无线组网技术，并兼容RS-485有线监控，实现了无线与有线通信的深度融合，确保了数据传输的高效性、稳定性和可靠性，满足复杂环境下的多样化通信需求。系统整体尺寸为2000mm×1000mm×1500mm（含底座支架高度），其传感节点具备强大的环境感知能力，能够精准采集包括环境温度与湿度、土壤温度与湿度、光照强度、二氧化碳浓度、风向风速以及雨雪状态在内的多维度环境参数。同时，系统支持对通风风扇、植物补光灯、遮阳帘、灌溉设备、加热器、声光报警器等关键设备的无线与有线控制，实现了对农业环境的精细化调控与自动化管理。
在平台部署方面，SG-NYWL02平台展现了卓越的兼容性与灵活性。它支持Windows和Linux双端物联平台，以及基于Android平台的网关部署，能够无缝对接多种操作系统与设备，为用户提供了高度自由的开发与应用环境。通过该平台的实验与实训，学生不仅能够深入理解单片机、传感器、执行器以及操作系统的底层原理，还能在实践中灵活运用这些技术，培养其解决复杂问题的综合能力。此外，该平台为教师和学生提供了一个集系统教学、技能竞赛与科研探索于一体的多功能开发环境。它不仅是智慧农业教学的重要工具，更是激发学生创新思维、培养科研能力的实验平台，为智慧农业领域的人才培养提供了坚实的技术支撑与实践基础。SG-NYWL02智慧农业实验实训平台以其卓越的技术性能、强大的功能集成与前瞻性的设计理念，为智慧农业的未来发展奠定了坚实基础，助力行业迈向智能化、高效化的新纪元。

二、产品特点
1、基于热门国产微处理器开发，与目前企业应用平台同步衔接
平台采用热门国产ESP32系列微处理器作为核心控制器，这些微处理器在国内企业中广泛应用，具有高性能、低功耗、高可靠性的特点，能够满足智慧农业场景下的复杂计算与控制需求。通过使用与企业实际产品相同的微处理器架构，学生在实训过程中能够直接接触到行业内主流的技术体系。这种无缝衔接使得学生在毕业后能够快速适应企业的工作环境，降低企业培训成本，同时也为学生的职业发展提供了更广阔的空间。国产微处理器的不断发展和更新为平台带来了持续的技术升级潜力。平台的设计紧跟国产微处理器的最新发展趋势，确保学生能够学习到前沿的技术知识，同时这些技术又具有很强的实用性，能够直接应用于实际的智慧农业项目中。
2、“模块化+可视化”架构，助力相关学科落实“理论-实践”培养
平台将复杂的智慧农业系统分解为多个功能模块，如环境监测模块、设备控制模块、通信模块等。每个模块都具有明确的功能和独立的接口，学生可以根据教学进度逐步学习和掌握各个模块的功能。模块化设计使得平台具有很强的扩展性，教师可以根据教学需求灵活组合模块，构建不同的实验场景。学生也可以在完成基础实验后，自主添加或更换模块，进行更复杂的系统设计与开发。
理论学习：模块化和可视化的平台设计为学生提供了丰富的理论学习资源，教师可以结合平台的各个模块，系统地讲解智慧农业相关的理论知识，如传感器原理、通信协议、控制算法等。
理解深化：通过可视化界面，学生能够将理论知识与实际的系统运行状态相结合，直观地看到理论在实际中的应用效果，从而加深对理论知识的理解。
实践应用：学生可以在平台上进行实际操作，将所学的理论知识应用到具体的实验项目中，完成从理论学习到实践应用的闭环，培养学生的动手能力和解决实际问题的能力。
3、二次开发程度高，提升学生独立思考与创新意识
平台提供了丰富的硬件接口，如GPIO接口、UART接口、I2C接口等，学生可以根据自己的需求连接外部设备或开发新的硬件模块，实现对平台硬件的二次开发。平台的软件系统具备良好的开放性，提供了详细的API文档和开发工具支持。学生可以在平台提供的基础软件框架上进行二次开发，编写自己的应用程序，实现对系统功能的扩展和优化。
二次开发的过程要求学生自主思考和探索，面对开发过程中遇到的问题，学生需要自己查找资料、分析问题、设计解决方案并进行验证。这种自主探索的过程能够有效提升学生的独立思考能力和问题解决能力。平台的高二次开发程度为学生提供了广阔的创新空间。学生可以根据自己的兴趣和想法，设计独特的功能模块或系统应用，将创新思维融入到实际开发中，培养学生的创新意识和创新能力。

三、实验例程
（1）、Zigbee组网监控实验
1、基于Zigbee协议的环境温湿度传感器组网无线监测实验；
2、基于Zigbee协议的土壤温湿度传感器组网无线监测实验；
3、基于Zigbee协议的光照度传感器组网无线监测实验；
4、基于Zigbee协议的二氧化碳传感器组网无线监测实验；
5、基于Zigbee协议的风速传感器组网无线监测实验；
6、基于Zigbee协议的风向传感器组网无线监测实验；
7、基于Zigbee协议的雨雪传感器组网无线监测实验；
8、基于Zigbee协议的红外热成像传感器监测实验；
9、基于Zigbee协议的火焰传感器组网无线监测实验；
10、基于Zigbee协议的一氧化碳传感器组网无线监测实验；
11、基于Zigbee协议的烟雾传感器组网无线监测实验；
12、基于Zigbee协议的土壤PH传感器组网无线监测实验；
13、基于Zigbee协议的遮阳设备组网无线控制实验；
14、基于Zigbee协议的植物补光灯组网无线控制实验；
15、基于Zigbee协议的通风风扇组网无线控制实验；
16、基于Zigbee协议的滴灌设备组网无线控制实验；
17、基于Zigbee协议的铝合金加热器组网无线控制实验；
18、基于Zigbee协议的声光报警器组网无线控制实验；
19、基于Windows/Linux双端Zigbee网关与节点综合监控实验；
（2）WiFi组网监控实验
1) 基于WiFi协议的环境温湿度传感器组网无线监测实验；
2) 基于WiFi协议的土壤温湿度传感器组网无线监测实验；
3) 基于WiFi协议的光照度传感器组网无线监测实验；
4) 基于WiFi协议的二氧化碳传感器组网无线监测实验；
5) 基于WiFi协议的风速传感器组网无线监测实验；
6) 基于WiFi协议的风向传感器组网无线监测实验；
7) 基于WiFi协议的雨雪传感器组网无线监测实验；
8) 基于WiFi协议的红外热成像传感器监测实验；
9) 基于WiFi协议的火焰传感器组网无线监测实验；
10) 基于WiFi协议的一氧化碳传感器组网无线监测实验；
11) 基于WiFi协议的烟雾传感器组网无线监测实验；
12) 基于WiFi协议的土壤PH传感器组网无线监测实验；
13) 基于WiFi协议的遮阳设备组网无线控制实验；
14) 基于WiFi协议的植物补光灯组网无线控制实验；
15) 基于WiFi协议的通风风扇组网无线控制实验；
16) 基于WiFi协议的滴灌设备组网无线控制实验；
17) 基于WiFi协议的铝合金加热器组网无线控制实验；
18) 基于WiFi协议的声光报警器组网无线控制实验；
19) 基于Windows/Linux双端WiFi网关与节点综合监控实验；
（3）有线监控实验
1) 基于485协议的环境温湿度传感器有线监测实验；
2) 基于485协议的土壤温湿度传感器有线监测实验；
3) 基于485协议的光照度传感器有线监测实验；
4) 基于485协议的二氧化碳传感器有线监测实验；
5) 基于485协议的风速传感器有线监测实验；
6) 基于485协议的风向传感器有线监测实验；
7) 基于485协议的雨雪传感器有线监测实验；
8) 基于485协议的火焰传感器有线监测实验；
9) 基于485协议的一氧化碳传感器有线监测实验；
10) 基于485协议的烟雾传感器有线监测实验；
11) 基于485协议的土壤PH传感器有线监测实验；
12) 基于485协议的遮阳设备有线控制实验；
13) 基于485协议的植物补光灯有线控制实验；
14) 基于485协议的通风风扇有线控制实验；
15) 基于485协议的滴灌设备有线控制实验；
16) 基于485协议的铝合金加热器有线控制实验；
17) 基于485协议的声光报警器有线控制实验；
18) 基于Windows/Linux双端485有线综合监控实验；

（4）云端互联网实验项目举例
1、基于无线组网技术的农业温室（大棚）温湿度无线采集实验
2、基于无线组网技术的农业温室（大棚）光照强度无线采集实验
3、基于无线组网技术的农业温室（大棚）土壤湿度无线采集实验
4、基于无线组网技术的农业温室（大棚）光源控制实验
5、基于无线组网技术的农业温室（大棚）水泵控制实验
6、基于无线组网技术的农业温室（大棚）排风扇控制实验
7、基于无线组网技术的农业温室（大棚）环境温控实验
8、基于无线组网技术的农业温室（大棚）热释电红外检测实验
9、基于无线组网技术的农业温室（大棚）CO2气体含量检测实验
10、基于无线组网技术的农业温室（大棚）气压海拔检测实验

（5）AI智慧农业与农业机器人实训
1、水果识别与机器人控制协同分拣
2、AI机器视觉植物智能识别与病虫害防治
3、动物养殖体温热成像测量
4、智慧农业传感器与模拟量传感器应用实验
5、耕种农作与播种贯导定位实验
6、基于Qt平台的农业土壤湿度上位机采集实验
7、基于Qt平台的农业温室（大棚）视觉检测实验
8、基于Qt平台的农业光照强度上位机采集实验
9、基于Qt平台的农业温湿度上位机采集实验
10、基于国产微处理器的WEB端界面嵌入式开发实验
11、基于国产微处理器的多传感器嵌入式开发实验
12、基于国产微处理器的组网通信开发实验

四、智慧农业实验实训平台技术参数
1、实验平台主体
主体采用一个钣金骨架和有机玻璃墙壁组成的农业大棚，整体尺寸：长×宽×高≥ 2000×1000×1500mm（含底座支架高度），与物联网网关、感知节点、控制设备以及执行系统一起，构成完整的农业大棚系统。包括但不限于：透明温湿度大棚、自动遮阳罩、水泵及喷头（滴灌系统）、仿真植物、水循环系统、通风系统、光照调节系统、温度调节系统、无线传感器网络设备等。
2、物联网智能网关
1) 智慧农业实验实训平台的智能网关，基于安卓操作系统开发，可以与农业传感器与执行器完成Zigbee或WiFi方式进行组网通信，或采用485有线的方式完成数据监控，采用独立化模块设计，实现与云平台的联动。
2) 智能网关采用22nm制程、4核Cortex-A55平台打造，主频高达2.0 GHz，运行内存2 GB，Flash为32 GB，GPU为Mali G52 4核心，工作频率最高可达600MHz ，支持OpenGL ES3 .0、DirectX 11.1 API，以及OpenCL 1.1 API。
3) 智能网关采用10.1寸电容式全视角触摸屏，MIPI通信协议，分辨率为800*1280，支持双屏异显。
4) 集成蓝牙/Wi-Fi二合一模块，采用双核的Tensilica LX6微控制器，支持WiFi 802.11 b/g/n，支持蓝牙4.2协议，可支持4G扩展。至少配置4路RS232 ，2路RS485接口，至少配置4路USB HOST ，1 路10/100Mbps自适应网络接口。1路HDMI2 .0通用接口，1路TF卡接口，1路标准SIM卡，4路IO接口。

5）Qt系统基于ESP32-WROOM-32UE模组，该模组采用双核的Tensilica LX6微控制器，主频高达240MHz。此外，该处理器自集成WiFi、蓝牙的通信射频功能，也具有丰富的外设接口，具有片内4 MB Flash；内置串口、A/D转换模块、SPI接口和I/O等多种接口；天线接口：2.4GHz 外接天线，预留SMA天线接口；智能网关QT支持多种编程语言和框架。在开发ESP32处理器时，开发者可以通过Visual Studio Code的丰富插件生态系统扩展其功能。在Visual Studio Code中开发ESP32处理器应用程序，Qt软平台支持多线程编程。宿主机开发环境：Windows或Ubuntu12.04.4 LTS、Ubuntu14.04 LTS
宿主机交叉编译链：arm-2009q3.tar.gz
智能网关Linux启动代码：Uboot-1.3.4.tar.gz
智能网关Linux操作系统：Linux2.6.35.tar.gz

3、协调器
1) 协调器由Zigbee模组+WiFi/蓝牙模组及底板组成，底板通过USB的方式与物联网智能网关连接，完成节点数据的汇总与传输。除了无线方式与节点通信之外，同时支持485总线的方式与上位机完成数据传输。协调器整体布局如下图所示：

2) 协调器的底板具有仿真与调试接口，学生可以通过该接口下载烧录程序，完成二次开发，同时底板板载资源包括但不限于：2个组网传输指示灯，2个状态指示灯、2个功能按键，1 个复位按键，1个电源拨动开关。
3) Zigbee通信模组性能：RAM容量≥8KB，Flash容量≥256KB，默认采用ZigBee2007协议，兼容ZigBee2006协议，传输速率约为20 ~250kbps，单节点组网设备≥32个，采用外接高功率天线，发射功率可达27 dBm，空旷传输距离可达2500米。
4) WiFi/蓝牙模组性能：Flash容量≥4MB，双向延时平均3毫秒，丢包率低于0.02%，单节点组网设备≥20个，采用外接高功率天线，WiFi传输距离不小于100米。

4、智能节点
1) 智能节点与协调器布局相似，可参考协调器整体布局。由Zigbee模组+WiFi/蓝牙模组及底板组成，除了无线方式与智能网关通信之外，同时支持485总线的方式与网关完成数据传输。
2) 协调器的底板具有可扩展的外设接口，包括但不限于本平台涉及的农业传感器：空气温湿度变送器、土壤温湿度传感器、光照度变送器、二氧化碳传感器、风速传感器、风向传感器、雨雪传感器等。学生可以通过该接口下载烧录程序，完成二次开发，同时底板板载资源包括但不限于：4个功能按键，4个LED指示灯，不小于2寸的全彩液晶显示屏，用于显示节点的状态。
3) Zigbee通信模组支持ZigBee3 .0技术规范，可实现节点与网关之间组网与互联。
4) WiFi/蓝牙模组支持WiFi及蓝牙协议技术规范，同样可实现节点与网关之间组网与互联。
5) 485通信单元支持有线方式与网关完成数据传输功能。

5、农业用传感器
1) 环境温湿度传感器：温度范围：-40 ~125℃ , 温度精度：±0 .2℃，分辨率可达0.01℃；相对湿度范围：0 ~ 100%RH（非结露），湿度精度：±2%，分辨率可达0.01%RH；响应时间约8秒。
2) 土壤温湿度传感器：温度范围：-40 ~125℃, 温度精度：±0.2℃(5~60℃)；湿度范围：0 ~ 100%RH（非结露），湿度精度：±2%；响应时间约8秒。
3) 光照度传感器：测量范围：0 ~65535 lx，分辨率达1 lx最小误差约为±20%，支持50Hz/60Hz光噪声抑制功能。
4) 二氧化碳传感器：测量范围：400-5000ppm，测量精度：±(40ppm+5%MV)，响应时间 (τ63%)≈60秒，工作温度：-20 ~ +60℃ , 0% ~80%RH。
5) 风速传感器：测量范围：0-70m/s，测量精度：±(0 .2+0 .03V）m/s，分辨率：0. 1m/s，响应时间：1s，工作温度：-20 ~ +60℃ , 0% ~80%RH。
6) 风向传感器：测量范围：8个指示方向或0-360 °，分辨率： ±1 °（360°型）；启动风速： 0 .2m/s，响应时间：0.5s，工作温度：-20 ~ +60℃, 0% ~80%RH。
7) 雨雪传感器：输出信号为报警或正常，启动环境温度： 15℃，工作温度：-20 ~ +60℃。
8) 畜牧动物体温红外热成像检测传感器：像素尺寸32*24；温度检测精度：±1℃，刷新速率：0.5-64Hz，目标温度：-40℃～+300℃，视场角(水平视角×垂直视角) ：110°×75°，具有Windows上位机软件,能在计算机上显示热源图像、温度数值。支持二次开发。采集成像养殖动物如牛羊猪的体温辐射强度数据；采集成像物体横向辐射强度数据；电脑上将会显示全部的采集数据点以及成像图，软件具体操作详见软件界面上的帮助文档。
9) 火焰检测传感器：由比较器LM393、火焰传感器与可调电阻组成。可检测波长在760~1100纳米范围的光源，探测角度60度左右对火焰光谱特别灵敏。可调电阻用于调节比较器的阈值翻转电压，实现火焰探测灵敏度调节，供电：默认DC 3.3V；
10) 烟雾探测器：采用先进的单片机技术制造，为开放区域提供保护。探测器实时采集现场烟雾浓度，当探测到烟雾达到一定浓度时，工作指示灯变成快速连续闪烁，蜂鸣器发出持续报警声音，同时通过无线方式向报警器发出报警信号，。工作环境：温度-10℃~+50℃。
11) 一氧化碳传感器：适合气体：天然气、人工煤气、液化石油气；报警设定值：＜25%LEL；环境温度范围：-10℃～55℃（室内使用）；湿度范围：＜95/%；输入电压范围：AC180～270V/50Hz；贮存温度范围：-25℃～55℃，压力限制：86～106KPa；功耗：静态功耗＜1.2W，动态功耗＜2W。
12) 土壤PH传感器：供电DC:5V, 测量范围：0—14PH,响应时间：小于1min。
13) 农作物及物体图像检测系统：目标物体识别，目标物体自动辨别与显示，自动识别物体不低于20种。
14) 无线光电烟雾探测器：工作环境：温度-10℃~+50℃，相对湿度<95%无冷凝；
发射距离：空旷场合下无线信号距离可达100米，屏蔽50米。
15) 无线可燃气体泄漏探测器：适合气体：天然气、人工煤气、液化石油气；
湿度范围：＜95/%；输入电压范围：AC180～270V/50Hz；
16）、Ai作物生长数据分析模型：通过深度学习模型分析土壤湿度、pH值和养分含量，预测土壤肥力和健康状况，从而优化施肥和灌溉策略，如基于LSTM（长短时记忆网络）分析历史气象数据、土壤数据与作物生长趋势，预测灌溉需求。
17）、Ai病虫害检测与预警模型：Ai图像识别技术结合传感器数据，能够实时监测作物健康状况，识别病虫害问题，如通过CNN识别作物生长阶段和病虫害迹象，指导农民采取针对性防治措施。
18）、模拟水果采摘分拣协同训练机器人：可抓举至少8种模型，6自由度机器人，采用USB与上位机通讯，具有语音控制分拣、水果识别分拣、动物图像识别分拣，自由度转向采用舵机形式，控制CPU可采用嵌入式、树莓派或可编程控制器等任意形式不限，支持二次开发。
19）、基于RFID农产品溯源标签传感器，实现物流节点跟踪，在网络的通信过程中，首先定位产品流通信息传输到网关节点，最后传输到上位机中。
20）气压海拔传感器：BMP180气压海拔传感器，支持压强范围为：300至1100 hPa（海拔9000m至-500m）的大气压。
21）空气质量PM2.5检测传感器：AQI指数检测，利用空气的压力，测量出物体所在位置的高度。
22）空气氧气传感器：封装在标准86型PVC明线盒内，面板具有单路开关，二三极插座；485通讯接口
23）水产养殖液位传感器：不锈钢探头0—3Kpa,4—20mA输出，配置储水箱和液位检测控制水箱，含水泵DC24V,闭环液位可控。
24）水溶解氧传感器：通过蓝光激发氧分子探针并测量相位差计算氧浓度，具备无膜维护、响应速度较快（T90为60秒）等特性 [2-3]。内置数字信号处理系统支持温度补偿与远程标定，兼容Modbus等通信协议，可集成RS485、WiFi等接口实现数据实时传输。部分型号支持空气校准与长期存储校准参数，降低现场部署复杂度.
上海朔光科教设备有限公司专业从事教学设备，教学仪器，人工智能与物联网专业实训实验设备，化工原理实验装置,流体力实验装置,热工实训装置,环境工程实验装置，PLC控制液压气动实验室设备，电工电子实验室设备生产销售服务为一体的专业化综合性企业。销售热线:021-56355661，联系手机：15901901049

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