基于工业级 4G 路由器网关大田应用方案 一、整体方案概述 1、概述 在现有的耕地、草场、林木等土地、山地上，按照需求布置相应测量点，对区域内不 同深度的土壤温度、土壤水分等关系到植物、作物、林木等长势相关的信息数据进行测量和 采集，并进行数据的积累和挖掘，可以实现对每个地区、地块的布局，如：什么样的田适合 种植什么样的作物，什么样的山地适合种植什么样的树木。同时，还可以实现节水、节能、 提高单产和成活率，最终达到增收的目的。 2、特点 ①实现对地面温度、湿度、光照、雨量、风速、风向、气压等信息的采集； ②实现对地下或水下土壤温度、土壤水分、氮磷钾、水位、溶氧、PH 值的信息采集； ③具有 3G 无线通讯功能，ZigBee 网络覆盖面积广，采集数据方便； ④电池、太阳能、市电等多种供电方式，布置监测点不受电源限制； ⑤高可靠、宽温度工作范围和室外防护设计，满足野外室外环境部署； ⑥智能化管理软件，可反应每个终端盒监测点工作状态，省去维护烦恼； 二、具体实施方案 1、概述 本实例为某省农场大田监测系统。此大田的主要作物是水稻，此项目通过物联网网关， 获取相应传感器的环境值，监测大田的空气温湿度、土壤温度、照度以及风速、风向等，运 用摄像头观察大田作物生长状况，无线遥控大田机械设备。主要目的是长时间监测这些环境 值，通过数据作出具体的种植方案和农场土地现代化方案，实现增产增收。 2、现场环境 农场为开阔大田，水稻为主要种植作物，大田相对空旷，行人稀少，干扰源少，有利 于 ZigBee/工业 4G 路由器无线网通讯。但是大田 AC 220V 电源稀少，只有在大田中心处有 一处外供电，其他位置无供电。 3、主要设备 ①CM520-87X 物联网网关 ②CM-013-D 1只 温度、湿度、照度、土壤温度无线传感器 ③CM-011-D 温度、湿度、土壤温度无线传感器 ④JQYB-A 大气压力变送器 ⑤JZH-314 无线采集模块 ⑥风速传感器 1只 ⑦风向传感器 1只 ⑧简易雨量传感器 2只 8只 1只 1只 1只 ⑨环境防护箱若干只 注：CM-013-D、CM-011-D 为节点型无线传感器。 4、布点方案 ①将 CM520-87X 物联网网关作为主站放在有 AC 220V 电源供电处。 ②将 CM550-314 采集模块和大气压力变送器、风速传感器、风向传感器、简易雨量传感器组 成小型气象站，放到主站附近。 ③将 CM-011-D 和 CM-013-D 分别以基站为中心辐射开来，距离主站<400 米，如需放到更远 的地方，则需要中间加入太阳能供电的路由型传感器。 注：需要把传感器以及网关放在防护箱中。 5、硬件安装方案 ①将放有 CM520-87X 物联网网关的防护箱挂在高处，易于接受传感器信号。 ②传感器防护箱需要挂到立杆上，或者自己做三脚架支撑防护箱。 ③可在整块大田中加入路由型传感器，增强网络稳定性和传输距离。 注：由于大田地面较软，在没有立杆的情况下，建议客户用三脚架。 6、设备的防护 在实际应用当中，由于网关和传感器不是完全密封的，因此，需要防护箱来保护设备。 ①防护箱的制作 防护箱的大小可根据设备大小来决定，如果一个防护箱只需要保护一只传感器，箱子 可以适当选择小一点，如果在一个监控点需要多只传感器，箱体可以适当的放大。网关和传 感器背部都有两个葫芦孔，可用来悬挂在立体壁上，所以需要在箱体内部安装 2 个固定悬挂 点，完成设备的悬挂。由于箱体中影响信号的传输，因此需要用天线延长线将天线引到箱体 外部，来解决信号的传输问题。 ②天线延长线的规格要求 天线延长线采用 2.4G 馈线，延长线距离不大于 20 厘米，接头为 SAM 转 SMAKY 铜质接 头。 ③箱体中传感器为 JZH-0 系列传感器，也可将箱中传感器换为网关，也可以在箱体中 放两只设备。 7、工业级 4G 路由器组网 详见 CM520-87X 工业路由器的物联网网关说明书。 ①网关登陆 首先用交叉网线使网关和 PC 机直连，打开网页输入 IP192.168.0.222， web 配置页面，进入网关配置页。 登录页面： 用户名：admin 密 码：admin ②设置网络参数（时间） 进入网关的 ③设置网关网络频点和网络 ID 网络频点为“0x04”、“0x09”、“0x0E”、“0x0F”时网络状况最好，干扰源最少。 此网络频点和网络 ID 设置为“0x09”和“0x0020”。 ④设置传感器网络频点和网络 ID 用手操器设置传感器网络频点和网络 ID,分别为 0x09 和 0x0020，详细设置步骤见 “ZigBee 网络配置器使用说明书”。 ⑤传感器入网 在新节点列表里查看传感器，并进行入网配置。 在节点映射表中，设置传感器的设备地址（各只传感器不能重复），设备名称为客户 自定义，掉线时间为传感器主动上报时间的两到三倍，例如，传感器主动上报时间为 60 秒， 网关掉线时间可设置为 180 秒。传感器主动上报时间设置见传感器说明书。 不断重复上述步骤，直到所有传感器入网。 ZigBee 网络配置完毕，回到 ZigBee 网络参数页，保存 ZigBee 网络 可以在节点数据显示页查看传感器的监控值。 ⑥网关服务模式及 3G 参数设置 因为在大田不方便建造机房、拉网线，所以网关服务以 3G 无线为主。3G 上网卡为电信 EC122 上网卡。工作模式为服务器模式，3G 上网通过绑定域名，用域名来实现网络访问。 3G 接入： 添加域名： 服务器模式： 8、布点微调 如果出现有的传感器没有上报数据，可对传感器位置进行调整，将传感器位置拉近， 如果还不能上报数据，可增加路由型传感器，来增大传输距离。 9、软件监控 ①用户可基于 Modbus TCP 通讯协议开发上位机软件。 ②用户可基于数据库的二次开发来编写上位机软件。