物聯(lián)網(wǎng)智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)集成和應(yīng)用（初級(jí)）課件 任務(wù)二 認(rèn)知農(nóng)業(yè)信息傳輸層設(shè)備

任務(wù)二認(rèn)知智慧農(nóng)業(yè)感知層設(shè)備設(shè)計(jì)智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)CONTENTS目錄任務(wù)描述01任務(wù)分析02任務(wù)實(shí)施03知識(shí)鏈接04思考與練習(xí)05任務(wù)描述智慧農(nóng)業(yè)信息傳輸以網(wǎng)絡(luò)為載體,高效、及時(shí)、穩(wěn)定、安全的傳遞智慧農(nóng)業(yè)“端”層獲取的數(shù)據(jù)和智慧農(nóng)業(yè)“云”層加工后的數(shù)據(jù),在“云”層和“端”層之間起承上啟下作用。目前智慧農(nóng)業(yè)信息傳輸主要包括有線傳輸和無線傳輸兩種數(shù)據(jù)交換形式。本任務(wù)主要目的是掌握本實(shí)驗(yàn)套件中幾種通訊模塊的使用，同時(shí)了解其他典型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)應(yīng)用。01任務(wù)分析認(rèn)知農(nóng)業(yè)信息傳輸層，首先熟悉路由器配置調(diào)試方法，其次掌握傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)調(diào)試方法，最后掌握網(wǎng)關(guān)與本地終端、云端連接調(diào)試方法。02任務(wù)實(shí)施03路由器配置調(diào)試方法本套設(shè)備采用的路由器外形尺寸如圖1-1、1-2所示，該路由器默認(rèn)AP模式，即插即用、提供AP、Router、Client、Repeater、Bridge共五種工作模式。使用MicroUSB電源接口提供電源，具備豐富實(shí)用的管理功能。圖1-1圖1-2任務(wù)實(shí)施03五種模式分別為：AP（無線接入點(diǎn)）、Router（無線路由）、Client（無線客戶端）、Repeater（無線中繼）、Bridge（無線橋接）。這里介紹AP(無線接入點(diǎn))模式。無線路由器通電，操作電腦連接到任意下面的網(wǎng)絡(luò)，在瀏覽器中輸入192.168.1.1（可查看路由器背面的標(biāo)注）輸入用戶名和密碼為：admin，并進(jìn)入管理界面，如下列圖1-3、圖1-4所示。圖1-3路由器熱點(diǎn)圖1-4路由器管理界面進(jìn)入無線設(shè)置>>基本設(shè)置，在ssid號(hào)中設(shè)置無線網(wǎng)絡(luò)名稱。如下圖1-5所示。任務(wù)實(shí)施03圖1-5路由器AP設(shè)置一進(jìn)入無線安全設(shè)置，在認(rèn)證類型選擇wpa-psk/wpa2-psk，并在psk密碼中設(shè)置不小于8位的無線密碼，如下圖1-6、1-7所示。圖1-6路由器AP設(shè)置二任務(wù)實(shí)施03圖1-7路由器AP設(shè)置三任務(wù)實(shí)施03進(jìn)入無線設(shè)置>>基本設(shè)置，在ssid號(hào)中設(shè)置無線網(wǎng)絡(luò)名稱。如下圖1-8所示圖1-8路由器AP設(shè)置一任務(wù)實(shí)施03進(jìn)入無線安全設(shè)置，在認(rèn)證類型選擇wpa-psk/wpa2-psk，并在psk密碼中設(shè)置不小于8位的無線密碼，如下圖1-9所示。圖1-9

路由器AP設(shè)置二任務(wù)實(shí)施036.進(jìn)入無線安全設(shè)置，在認(rèn)證類型選擇wpa-psk/wpa2-psk，并在psk密碼中設(shè)置不小于8位的無線密碼，如下圖1-9、1-10所示。圖1-9

路由器AP設(shè)置二圖1-10路由器AP設(shè)置三任務(wù)實(shí)施037.點(diǎn)擊dhcp服務(wù)器，選擇不啟用。如下圖1-11所示。圖1-11路由器AP設(shè)置三任務(wù)實(shí)施038.進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)參數(shù)>>lan口設(shè)置，將ip地址修改為與主路由器的lan口ip在同一網(wǎng)段但不沖突。比如前端路由器的ip地址為192.168.1.1，那么無線路由器的ip地址修改為192.168.1.x（x位于2-254之間）。保存并重啟路由器。如下圖1-12所示。圖1-12路由器AP設(shè)置五知識(shí)鏈接

圖1-3504農(nóng)業(yè)信息有線傳輸技術(shù)

農(nóng)業(yè)信息傳輸按照傳輸介質(zhì)分類,可以分為有線通信和無線通信。有線通信是指通過雙絞線、同軸電纜、光纖等有形媒質(zhì)傳輸信息的技術(shù)。常用的農(nóng)業(yè)信息有線傳輸技術(shù)有以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線。無線通信是利用電磁波信號(hào)在空間中直接傳播而進(jìn)行信息交換的通信技術(shù),進(jìn)行通信的兩端之間不需要有形的媒介連接,如RFID、NFC、IRdA、Zigbee、Wi-Fi、LoRa、Bluetooth、NB-lot及3G、4G、5G等。通信技術(shù)主要是強(qiáng)調(diào)信息從信息源到目的地的傳輸過程所使用的技術(shù),各通信技術(shù)之間的協(xié)同工作依據(jù)開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型OSI?，F(xiàn)場總線(Fieldbus)

作為智慧農(nóng)業(yè)數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ),溝通了生產(chǎn)過程現(xiàn)場及控制設(shè)備之間、傳感器之間及其與更高控制管理層次之間的聯(lián)系。知識(shí)鏈接04控制器局域網(wǎng)(CAN)總線CAN是一種用于車輛內(nèi)部通信的通信系統(tǒng)。該總線允許許多微控制器和不同類型的設(shè)備在沒有主機(jī)的情況下進(jìn)行實(shí)時(shí)通信。知識(shí)鏈接04RS-485總線

采用平衡發(fā)送和差分接收的半雙工工作方式:發(fā)送端將UART口的TTL信號(hào)經(jīng)過RS-485芯片轉(zhuǎn)換成差分信號(hào)A、B輸出,經(jīng)過線纜傳輸之后在接收端經(jīng)過RS-485芯片將A、B信號(hào)還原成TTL電平信號(hào)。知識(shí)鏈接04SDI-12總線

是美國水文和氣象管理局所采用的數(shù)據(jù)記錄儀(DataLogger)和基于微處理器的傳感器之間的串行數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)。SDI-12總線技術(shù)屬于單線總線技術(shù),即在一根數(shù)據(jù)線上進(jìn)行雙向半雙工數(shù)據(jù)交換。知識(shí)鏈接04以太網(wǎng)(Ethernet)是應(yīng)用最廣泛的局域網(wǎng)通信方式,同時(shí)也是一種協(xié)議。以太網(wǎng)接口就是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)連接的端口。以太網(wǎng)使用總線型拓?fù)浜虲SMA/CD(即載波多重訪問/碰撞偵測)的總線技術(shù)。知識(shí)鏈接04二、農(nóng)業(yè)信息無線傳輸技術(shù)

無線通信是指利用電磁波信號(hào)在自由空間中傳播的特性進(jìn)行信息交換的一種通信方式。無線通信技術(shù)有諸多優(yōu)點(diǎn),使用無線通信技術(shù)的設(shè)備之間無須鋪設(shè)線纜,通信不受農(nóng)業(yè)環(huán)境限制,抗干擾能力強(qiáng),網(wǎng)絡(luò)維護(hù)成本低,且易于擴(kuò)展。無線通信技術(shù)溝通了農(nóng)業(yè)各要素之間的聯(lián)系,使得智慧農(nóng)業(yè)中的各種固定農(nóng)業(yè)機(jī)械、移動(dòng)機(jī)器人、傳感器、機(jī)器視覺以及遙感監(jiān)測平臺(tái)之間的信息交互變得更加簡單、高效和智能。

常見的無線通信傳輸牛按照傳輸距離的不同分為三種:近距離無線通信技術(shù)、短距離無線通信技術(shù)和遠(yuǎn)距離無線通信技術(shù)。知識(shí)鏈接04近距離無線傳輸技術(shù)（1）射頻識(shí)別(RFID)

利用電磁波自動(dòng)識(shí)別和跟蹤附著在物體上的標(biāo)簽。RFID標(biāo)簽由一個(gè)微型無線電轉(zhuǎn)發(fā)器、一個(gè)無線電接收器和一個(gè)發(fā)射器組成。知識(shí)鏈接04（2）近場通信(NFC)

顧名思義是射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)的一個(gè)子集。隨著當(dāng)今消費(fèi)電子的不斷發(fā)展,它越來越受到人們的歡迎。這種無線通信技術(shù)提供的是低帶寬和高頻率,允許在厘米范圍內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)。知識(shí)鏈接04（3）IrDA

是紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)的縮寫,該協(xié)會(huì)制定了近距離紅外通信標(biāo)準(zhǔn)。IrDA紅外通信是一種廉價(jià)、安全且廣泛采用的視距無線傳輸技術(shù),允許設(shè)備之間輕松地點(diǎn)對(duì)點(diǎn)定向“通話”。知識(shí)鏈接04短距離無線傳輸技術(shù)（1）Zigbee通信

是在IEEE802.15.4無線個(gè)人局域網(wǎng)(WPANs)標(biāo)準(zhǔn)上專門為控制和傳感器網(wǎng)絡(luò)而構(gòu)建的,是Zigbee聯(lián)盟的產(chǎn)品。知識(shí)鏈接04（2）藍(lán)牙(Bluetooth)

是一種基于IEEE802.15.1無線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的短程通信技術(shù),旨在取代連接便攜式設(shè)備的電纜,保持高度的安全性。知識(shí)鏈接04（3）Wi-Fi

是一種WLAN(無線局域網(wǎng))技術(shù)。它在移動(dòng)數(shù)據(jù)設(shè)備(如筆記本計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算機(jī)或電話)和附近的Wi-Fi接入點(diǎn)(連接到有線網(wǎng)絡(luò)的特殊硬件)之間提供短程無線高速數(shù)據(jù)連接。知識(shí)鏈接04（4）Lo-Ra

是LPWAN通信技術(shù)中的一種,是美國Semtech公司于2013年發(fā)布的一種基于擴(kuò)頻技術(shù)的超遠(yuǎn)距離無線傳輸方案,主要工作在全球各地的ISM免費(fèi)頻段(即非授權(quán)頻段),包括主要的433MHz、470MHz、868MHz、915MHz等。知識(shí)鏈接04遠(yuǎn)距離無線傳輸技術(shù)

全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)是移動(dòng)電話用戶廣泛使用的數(shù)字移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。GSM使用時(shí)分多址(TDMA