物联网智慧农业系统集成和应用（初级）课件 任务二 认知农业信息传输层设备

任务二认知智慧农业感知层设备设计智慧农业系统CONTENTS目录任务描述01任务分析02任务实施03知识链接04思考与练习05任务描述智慧农业信息传输以网络为载体,高效、及时、稳定、安全的传递智慧农业“端”层获取的数据和智慧农业“云”层加工后的数据,在“云”层和“端”层之间起承上启下作用。目前智慧农业信息传输主要包括有线传输和无线传输两种数据交换形式。本任务主要目的是掌握本实验套件中几种通讯模块的使用，同时了解其他典型网络技术在智慧农业应用。01任务分析认知农业信息传输层，首先熟悉路由器配置调试方法，其次掌握传感器节点网络调试方法，最后掌握网关与本地终端、云端连接调试方法。02任务实施03路由器配置调试方法本套设备采用的路由器外形尺寸如图1-1、1-2所示，该路由器默认AP模式，即插即用、提供AP、Router、Client、Repeater、Bridge共五种工作模式。使用MicroUSB电源接口提供电源，具备丰富实用的管理功能。图1-1图1-2任务实施03五种模式分别为：AP（无线接入点）、Router（无线路由）、Client（无线客户端）、Repeater（无线中继）、Bridge（无线桥接）。这里介绍AP(无线接入点)模式。无线路由器通电，操作电脑连接到任意下面的网络，在浏览器中输入192.168.1.1（可查看路由器背面的标注）输入用户名和密码为：admin，并进入管理界面，如下列图1-3、图1-4所示。图1-3路由器热点图1-4路由器管理界面进入无线设置>>基本设置，在ssid号中设置无线网络名称。如下图1-5所示。任务实施03图1-5路由器AP设置一进入无线安全设置，在认证类型选择wpa-psk/wpa2-psk，并在psk密码中设置不小于8位的无线密码，如下图1-6、1-7所示。图1-6路由器AP设置二任务实施03图1-7路由器AP设置三任务实施03进入无线设置>>基本设置，在ssid号中设置无线网络名称。如下图1-8所示图1-8路由器AP设置一任务实施03进入无线安全设置，在认证类型选择wpa-psk/wpa2-psk，并在psk密码中设置不小于8位的无线密码，如下图1-9所示。图1-9

路由器AP设置二任务实施036.进入无线安全设置，在认证类型选择wpa-psk/wpa2-psk，并在psk密码中设置不小于8位的无线密码，如下图1-9、1-10所示。图1-9

路由器AP设置二图1-10路由器AP设置三任务实施037.点击dhcp服务器，选择不启用。如下图1-11所示。图1-11路由器AP设置三任务实施038.进入网络参数>>lan口设置，将ip地址修改为与主路由器的lan口ip在同一网段但不冲突。比如前端路由器的ip地址为192.168.1.1，那么无线路由器的ip地址修改为192.168.1.x（x位于2-254之间）。保存并重启路由器。如下图1-12所示。图1-12路由器AP设置五知识链接

图1-3504农业信息有线传输技术

农业信息传输按照传输介质分类,可以分为有线通信和无线通信。有线通信是指通过双绞线、同轴电缆、光纤等有形媒质传输信息的技术。常用的农业信息有线传输技术有以太网和现场总线。无线通信是利用电磁波信号在空间中直接传播而进行信息交换的通信技术,进行通信的两端之间不需要有形的媒介连接,如RFID、NFC、IRdA、Zigbee、Wi-Fi、LoRa、Bluetooth、NB-lot及3G、4G、5G等。通信技术主要是强调信息从信息源到目的地的传输过程所使用的技术,各通信技术之间的协同工作依据开放系统互联参考模型OSI。现场总线(Fieldbus)

作为智慧农业数字通信网络的基础,沟通了生产过程现场及控制设备之间、传感器之间及其与更高控制管理层次之间的联系。知识链接04控制器局域网(CAN)总线CAN是一种用于车辆内部通信的通信系统。该总线允许许多微控制器和不同类型的设备在没有主机的情况下进行实时通信。知识链接04RS-485总线

采用平衡发送和差分接收的半双工工作方式:发送端将UART口的TTL信号经过RS-485芯片转换成差分信号A、B输出,经过线缆传输之后在接收端经过RS-485芯片将A、B信号还原成TTL电平信号。知识链接04SDI-12总线

是美国水文和气象管理局所采用的数据记录仪(DataLogger)和基于微处理器的传感器之间的串行数据接口标准。SDI-12总线技术属于单线总线技术,即在一根数据线上进行双向半双工数据交换。知识链接04以太网(Ethernet)是应用最广泛的局域网通信方式,同时也是一种协议。以太网接口就是网络数据连接的端口。以太网使用总线型拓扑和CSMA/CD(即载波多重访问/碰撞侦测)的总线技术。知识链接04二、农业信息无线传输技术

无线通信是指利用电磁波信号在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式。无线通信技术有诸多优点,使用无线通信技术的设备之间无须铺设线缆,通信不受农业环境限制,抗干扰能力强,网络维护成本低,且易于扩展。无线通信技术沟通了农业各要素之间的联系,使得智慧农业中的各种固定农业机械、移动机器人、传感器、机器视觉以及遥感监测平台之间的信息交互变得更加简单、高效和智能。

常见的无线通信传输牛按照传输距离的不同分为三种:近距离无线通信技术、短距离无线通信技术和远距离无线通信技术。知识链接04近距离无线传输技术（1）射频识别(RFID)

利用电磁波自动识别和跟踪附着在物体上的标签。RFID标签由一个微型无线电转发器、一个无线电接收器和一个发射器组成。知识链接04（2）近场通信(NFC)

顾名思义是射频识别(RFID)技术的一个子集。随着当今消费电子的不断发展,它越来越受到人们的欢迎。这种无线通信技术提供的是低带宽和高频率,允许在厘米范围内传输数据。知识链接04（3）IrDA

是红外数据协会的缩写,该协会制定了近距离红外通信标准。IrDA红外通信是一种廉价、安全且广泛采用的视距无线传输技术,允许设备之间轻松地点对点定向“通话”。知识链接04短距离无线传输技术（1）Zigbee通信

是在IEEE802.15.4无线个人局域网(WPANs)标准上专门为控制和传感器网络而构建的,是Zigbee联盟的产品。知识链接04（2）蓝牙(Bluetooth)

是一种基于IEEE802.15.1无线技术标准的短程通信技术,旨在取代连接便携式设备的电缆,保持高度的安全性。知识链接04（3）Wi-Fi

是一种WLAN(无线局域网)技术。它在移动数据设备(如笔记本计算机、平板计算机或电话)和附近的Wi-Fi接入点(连接到有线网络的特殊硬件)之间提供短程无线高速数据连接。知识链接04（4）Lo-Ra

是LPWAN通信技术中的一种,是美国Semtech公司于2013年发布的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案,主要工作在全球各地的ISM免费频段(即非授权频段),包括主要的433MHz、470MHz、868MHz、915MHz等。知识链接04远距离无线传输技术

全球移动通信系统(GSM)是移动电话用户广泛使用的数字移动网络。GSM使用时分多址(TDMA