基本信息
- 項目名稱：
- 基于無線傳感網(wǎng)的智能灌溉與報警系統(tǒng)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本作品以實現(xiàn)大面積的農(nóng)田智能化灌溉為目的，以農(nóng)田的土壤濕度為控制對象，以無線傳感網(wǎng)為基礎(chǔ)，以太陽能為系統(tǒng)電源，設(shè)計制作了智能化、高效率、低成本、綠色節(jié)能的灌溉與報警系統(tǒng)。 該系統(tǒng)適用于農(nóng)田、草坪、果園等農(nóng)業(yè)環(huán)境的智能灌溉與報警。
- 詳細介紹：
- 本作品利用太陽能供電，利用NE555制作了土壤濕度檢測器，用熱釋電傳感器和外圍電路制作了報警器，用無線射頻收發(fā)器nRF905組成了無線傳感網(wǎng)。本系統(tǒng)還采用集散控制原理，共設(shè)置了兩個節(jié)點一個中控基站。每個節(jié)點的土壤濕度檢測器可以把土壤電阻轉(zhuǎn)換成脈沖信號，然后傳給節(jié)點微控制器，微控制器通過處理，把脈沖信號轉(zhuǎn)換成濕度數(shù)據(jù)?？刂破鲗⑥D(zhuǎn)換來的數(shù)據(jù)同預(yù)設(shè)的濕度數(shù)值相比較，從而實現(xiàn)每個節(jié)點灌溉的自動控制。當(dāng)有人闖入報警區(qū)時，熱釋電傳感器D203S會輸出一個高電平從而觸發(fā)報警開關(guān)，實現(xiàn)自動報警，同時將報警信息傳給節(jié)點控制器。微控制器和射頻收發(fā)器nRF905組成無線傳感網(wǎng)，由于多個節(jié)點同時向基站發(fā)送信號時會造成沖突進而使數(shù)據(jù)包丟失，因此本系統(tǒng)采用了CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 載波監(jiān)聽防沖撞協(xié)議，成功的實現(xiàn)了在空曠處400m無數(shù)據(jù)丟失的無線通信。每個節(jié)點的微控制器把實時檢測到的土壤濕度信息,報警信息通過編程設(shè)置成數(shù)據(jù)包然后通過射頻收發(fā)器nRF905發(fā)射出去。中控基站能無失真的接收每個節(jié)點的信息并通過LCD1602實時顯示出來。工作人員可以通過液晶上顯示的相關(guān)信息對節(jié)點進行相關(guān)的控制。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 目的是為了利用太陽能這一純凈無污染的自然資源，減少對不可再生能源的消耗;為了實現(xiàn)灌溉的智能自動控制，提高水資源的利用率，減少農(nóng)民勞作量，提高生產(chǎn)效益。 以農(nóng)田的土壤濕度為控制對象，以無線傳感網(wǎng)為基礎(chǔ)，以太陽能為系統(tǒng)電源，設(shè)計制作了智能化、高效率、低成本、綠色節(jié)能的灌溉與報警系統(tǒng)。通過NE555定時器制作的土壤濕度檢測器極大的節(jié)約了系統(tǒng)成本。用熱釋電紅外傳感器制作的報警器可以精確報警。中控基站還有液晶顯示方便工作人員管理。
科學(xué)性、先進性
- （1）能滿足大部分室外灌溉的需求，控制范圍廣；（2）以太陽能作為系統(tǒng)電源，清潔、無污染。節(jié)約了能源，減少對環(huán)境的污染；（3）能根據(jù)不同作物在不同季節(jié)、不同生長期對水份的不同需求量進行灌溉，實現(xiàn)了智能化灌溉和對水資源的最優(yōu)化利用。（4）本系統(tǒng)運用成熟的無線傳感網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，避免了因布線困難而造成的一系列麻煩。（5）本作品能滿足大部分室外灌溉的需求，控制范圍廣。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2011年5月在海南省 獲得“海南省第五屆‘挑戰(zhàn)杯’大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽”二等獎。
作品所處階段
- 實驗應(yīng)用階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 專利轉(zhuǎn)讓，技術(shù)合作
作品可展示的形式
- 圖片，視頻，實物
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- ●技術(shù)特點和優(yōu)勢：（1）利用純凈無污染的太陽能作為系統(tǒng)電源，實現(xiàn)了自然資源的合理利用，減少了環(huán)境的污染。（2）利用NE555自制了切實可行的土壤濕度傳感器，極大的節(jié)約了系統(tǒng)成本.（3）本作品實現(xiàn)了不同作物在不同季節(jié)、不同生長期對水份的不同，進行按需灌溉，實現(xiàn)了智能化灌溉和對水資源的最優(yōu)化利用。⑷利用熱釋電傳感器D203S和外圍控制電路制作了精確的報警系統(tǒng)。（4）利用nRF905組建了一個基于載波監(jiān)聽防沖撞協(xié)議的無線傳感網(wǎng)，實現(xiàn)多個節(jié)點信息的實時監(jiān)測。 ●適用范圍：本作品可以用于城市綠化，農(nóng)田和農(nóng)場的智能自動灌溉，還可以應(yīng)用到自然和人為災(zāi)害（如洪水和火災(zāi)）的檢測與報警。 ●市場分析和經(jīng)濟效益預(yù)測：此技術(shù)利用無線傳感網(wǎng)實現(xiàn)智能自動灌溉與報警，而且用太陽能供電，具有前瞻性和創(chuàng)新性，潛在市場非常大?？梢杂迷诓萜旱闹悄転⑺?，果園的智能自動灌溉和防盜報警，進而推廣應(yīng)用在現(xiàn)代化精準農(nóng)業(yè)。中國是一個農(nóng)業(yè)大國，發(fā)展現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)是一個必然的趨勢，我們可以推測本產(chǎn)品能為相關(guān)的企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益。
同類課題研究水平概述
- ●國內(nèi)研究水平概述：我國灌溉技術(shù)起步較晚，上世紀七十年代開始從國外引進節(jié)水灌溉設(shè)備。在引進、消化、吸收國外先進技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國的國情，本著經(jīng)濟實用，易于安裝和便于推廣的精神，在全國水利等部門，各地相關(guān)部門的密切合作和共同努力之下，灌溉技術(shù)的開發(fā)、設(shè)備的研制生產(chǎn)和科學(xué)試驗等方面都取得了一定的成果。但目前國內(nèi)自動化灌溉的普及率還很低，而且自動化水平也不高，特別是無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在灌溉技術(shù)中的應(yīng)用，普及率更低，部分農(nóng)場引進了國外的灌溉系統(tǒng)，如：雨鳥、亨特等，還有一部分地區(qū)依靠手動及自身經(jīng)驗控制灌溉，像這種憑經(jīng)驗控制灌溉方式，不能根據(jù)土壤含水量及農(nóng)作物的需水量來科學(xué)地進行灌溉控制，勢必會造成水資源的浪費，而且消耗傳統(tǒng)能源，污染環(huán)境。 ●國外的研究水平概述：國外電子技術(shù)水平高，節(jié)水灌溉發(fā)展時間長與節(jié)水灌溉配套的自動控制系統(tǒng)也比較完善和先進，如以色列，法國，美國等。以色列是一個水資源嚴重緊缺的國家，人均水資源占有量只有365立方米，農(nóng)業(yè)用水量占總供水量的62%，為了提高灌溉水效率，所有農(nóng)田都采用噴灌和滴灌現(xiàn)代灌溉技術(shù)和自動智能控制技術(shù)，大大的提高了灌溉水的利用率，緩解了本國水資源緊張的現(xiàn)狀。法國雖然水資源較為豐富，但分布極其不均勻，在地域上存在水資源緊缺的問題，為了緩解此問題，法國大力發(fā)展節(jié)水智能灌溉，以提高對水資源的利用率。美國的雨鳥等灌溉公司，一直在努力推進以可能達到的最高精度和可能采用的最恰當(dāng)方式高效用水，減少浪費，同時傳播節(jié)約資源、保護環(huán)境等現(xiàn)代文明觀念。
