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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于無(wú)線傳感網(wǎng)的智能灌溉與報(bào)警系統(tǒng)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 本作品以實(shí)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(duì)象，以無(wú)線傳感網(wǎng)為基礎(chǔ)，以太陽(yáng)能為系統(tǒng)電源，設(shè)計(jì)制作了智能化、高效率、低成本、綠色節(jié)能的灌溉與報(bào)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(bào)警。
- 詳細(xì)介紹：
- 本作品利用太陽(yáng)能供電，利用NE555制作了土壤濕度檢測(cè)器，用熱釋電傳感器和外圍電路制作了報(bào)警器，用無(wú)線射頻收發(fā)器nRF905組成了無(wú)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(gè)節(jié)點(diǎn)一個(gè)中控基站。每個(gè)節(jié)點(diǎn)的土壤濕度檢測(cè)器可以把土壤電阻轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)，然后傳給節(jié)點(diǎn)微控制器，微控制器通過(guò)處理，把脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成濕度數(shù)據(jù)?？刂破鲗⑥D(zhuǎn)換來(lái)的數(shù)據(jù)同預(yù)設(shè)的濕度數(shù)值相比較，從而實(shí)現(xiàn)每個(gè)節(jié)點(diǎn)灌溉的自動(dòng)控制。當(dāng)有人闖入報(bào)警區(qū)時(shí)，熱釋電傳感器D203S會(huì)輸出一個(gè)高電平從而觸發(fā)報(bào)警開關(guān)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警，同時(shí)將報(bào)警信息傳給節(jié)點(diǎn)控制器。微控制器和射頻收發(fā)器nRF905組成無(wú)線傳感網(wǎng)，由于多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向基站發(fā)送信號(hào)時(shí)會(huì)造成沖突進(jìn)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(shí)現(xiàn)了在空曠處400m無(wú)數(shù)據(jù)丟失的無(wú)線通信。每個(gè)節(jié)點(diǎn)的微控制器把實(shí)時(shí)檢測(cè)到的土壤濕度信息,報(bào)警信息通過(guò)編程設(shè)置成數(shù)據(jù)包然后通過(guò)射頻收發(fā)器nRF905發(fā)射出去。中控基站能無(wú)失真的接收每個(gè)節(jié)點(diǎn)的信息并通過(guò)LCD1602實(shí)時(shí)顯示出來(lái)。工作人員可以通過(guò)液晶上顯示的相關(guān)信息對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行相關(guān)的控制。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目的是為了利用太陽(yáng)能這一純凈無(wú)污染的自然資源，減少對(duì)不可再生能源的消耗;為了實(shí)現(xiàn)灌溉的智能自動(dòng)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(duì)象，以無(wú)線傳感網(wǎng)為基礎(chǔ)，以太陽(yáng)能為系統(tǒng)電源，設(shè)計(jì)制作了智能化、高效率、低成本、綠色節(jié)能的灌溉與報(bào)警系統(tǒng)。通過(guò)NE555定時(shí)器制作的土壤濕度檢測(cè)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(bào)警器可以精確報(bào)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(jìn)性
- （1）能滿足大部分室外灌溉的需求，控制范圍廣；（2）以太陽(yáng)能作為系統(tǒng)電源，清潔、無(wú)污染。節(jié)約了能源，減少對(duì)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(zhǎng)期對(duì)水份的不同需求量進(jìn)行灌溉，實(shí)現(xiàn)了智能化灌溉和對(duì)水資源的最優(yōu)化利用。（4）本系統(tǒng)運(yùn)用成熟的無(wú)線傳感網(wǎng)技術(shù)，實(shí)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(jiǎng)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(jìng)賽”二等獎(jiǎng)。
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)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(shí)物
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- ●技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：（1）利用純凈無(wú)污染的太陽(yáng)能作為系統(tǒng)電源，實(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)了不同作物在不同季節(jié)、不同生長(zhǎng)期對(duì)水份的不同，進(jìn)行按需灌溉，實(shí)現(xiàn)了智能化灌溉和對(duì)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(bào)警系統(tǒng)。（4）利用nRF905組建了一個(gè)基于載波監(jiān)聽防沖撞協(xié)議的無(wú)線傳感網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)節(jié)點(diǎn)信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。 ●適用范圍：本作品可以用于城市綠化，農(nóng)田和農(nóng)場(chǎng)的智能自動(dòng)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(cè)與報(bào)警。 ●市場(chǎng)分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)：此技術(shù)利用無(wú)線傳感網(wǎng)實(shí)現(xiàn)智能自動(dòng)灌溉與報(bào)警，而且用太陽(yáng)能供電，具有前瞻性和創(chuàng)新性，潛在市場(chǎng)非常大?？梢杂迷诓萜旱闹悄転⑺?，果園的智能自動(dòng)灌溉和防盜報(bào)警，進(jìn)而推廣應(yīng)用在現(xiàn)代化精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)。中國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，發(fā)展現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)是一個(gè)必然的趨勢(shì)，我們可以推測(cè)本產(chǎn)品能為相關(guān)的企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
同類課題研究水平概述
- ●國(guó)內(nèi)研究水平概述：我國(guó)灌溉技術(shù)起步較晚，上世紀(jì)七十年代開始從國(guó)外引進(jìn)節(jié)水灌溉設(shè)備。在引進(jìn)、消化、吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)的國(guó)情，本著經(jīng)濟(jì)實(shí)用，易于安裝和便于推廣的精神，在全國(guó)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(yàn)等方面都取得了一定的成果。但目前國(guó)內(nèi)自動(dòng)化灌溉的普及率還很低，而且自動(dòng)化水平也不高，特別是無(wú)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(chǎng)引進(jìn)了國(guó)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(dòng)及自身經(jīng)驗(yàn)控制灌溉，像這種憑經(jīng)驗(yàn)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(lái)科學(xué)地進(jìn)行灌溉控制，勢(shì)必會(huì)造成水資源的浪費(fèi)，而且消耗傳統(tǒng)能源，污染環(huán)境。 ●國(guó)外的研究水平概述：國(guó)外電子技術(shù)水平高，節(jié)水灌溉發(fā)展時(shí)間長(zhǎng)與節(jié)水灌溉配套的自動(dòng)控制系統(tǒng)也比較完善和先進(jìn)，如以色列，法國(guó)，美國(guó)等。以色列是一個(gè)水資源嚴(yán)重緊缺的國(guó)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(dòng)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(guó)水資源緊張的現(xiàn)狀。法國(guó)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(wèn)題，為了緩解此問(wèn)題，法國(guó)大力發(fā)展節(jié)水智能灌溉，以提高對(duì)水資源的利用率。美國(guó)的雨鳥等灌溉公司，一直在努力推進(jìn)以可能達(dá)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(fèi)，同時(shí)傳播節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境等現(xiàn)代文明觀念。
