智慧農業應用實訓系統具有感知層、網絡層、應用層三層體系結構。

感知層主要包括溫濕度、光線、二氧化碳、土壤溫濕度、風速、風向、雨雪等各種傳感器節點，以及通風扇、噴灌、補光燈、警笛、卷簾等控制設備，實現農業農業大棚信息的實時監測、農用設施的狀態檢測、以及自動化控制。

網絡層包括無線傳感器網絡和接入網絡。無線傳感器網絡采用ZigBee，負責感知層傳感器節點、控制器節點與網關之間的數據通信，由網關匯聚信息。接入網絡可使用以太網、WIFI、4G任一種，負責網關與云服務平臺之間的數據交互，將匯聚的感知層設備信息接入到云服務平臺。

應用層主要設計面向用戶，具有多種訪問終端，如本地網關、Web客戶端、Android客戶端等，運行與農業大棚有關的軟件系統，如大棚溫濕度自動調節、光照自動調節、土壤濕度自動調節、二氧化碳濃度自動調節、視頻監控等。

系統整體架構如圖所示。

? 環境監測

ZigBee傳感設備實時采集大棚內空氣溫濕度、CO2濃度、光照強度、土壤溫濕度、土壤水分，大棚外風速、風向、雨雪等數據，通過ZigBee無線傳感器網絡傳輸給物聯網網關，由網關的智能農業管理平臺對數據進行分析處理。

? 智能控制

ZigBee控制設備接收網關管理軟件的控制命令，對大棚內排風扇、噴灌、補光燈、報警器等進行控制，同時向網關管理軟件反饋設備的運行狀態。

? 聯動控制

具有傳感器與控制器的聯動策略設置功能。設定傳感器的上限值和下限值，以及當傳感器采樣低至下限值或高至上限值時，控制設備的動作。具有（1）大棚內溫度自動調節功能，（2）大棚濕度自動調節功能，（3）大棚土壤濕度自動調節功能，（4）大棚光照強度自動調節功能，（5）大棚CO2自動調節功能等。

? 視頻監控

系統提供本地網關、遠程Android手機端的視頻監控功能。通過視頻傳輸，直觀地查看農作物生長情況。

? 遠程監控

系統提供WEB端、Android手機端的農業監控功能。

web端功能：具有多用戶管理、大棚網關設備的增刪改查、傳感器設備的增刪改查、傳感器采樣數據的實時顯示、執行器的手動開關、農業場景自控策略設置、報警記錄查詢、歷史數據按照時間段以表格/曲線方式展示、數據導出excel文件、IP/關鍵詞地圖定位等功能，還具有服務器地址編輯和自動切換功能。

Android功能：包括用戶登錄、網關設備添加、傳感器采樣數據的實時顯示、執行器的遠程開關、農業場景自控策略設置、報警信息振動與語音雙重提醒、遠程視頻瀏覽、以及服務器地址編輯和自動切換等功能。

? 數據查詢

系統提供實時數據和歷史數據查詢兩種功能。實時數據可在本地網關、WEB端、Android手機端的軟件平臺上查詢。歷史數據可在WEB端界面通過表格、曲線顯示，支持數據導出功能。

? 閾值超出警告

系統實時采集的各項環境參數，超出設置的上下限閾值時，會有報警產生，自動提醒用戶，同時寫入報警日志。Android手機端也會震動提醒，語音提醒。

? 地圖定位

系統Web端提供外網IP定位和關鍵詞定位兩種功能。地圖上除了實現放大、縮小、顯示詳細信息等地圖的基本功能外，還可以瀏覽物聯網網關的監測信息。

? 多用戶管理

系統提供管理員用戶和普通用戶兩種。管理員用戶可以分配多個普通用戶，同時可以查看所有物聯網網關管理的傳感器數據。