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
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本作品以實現(xiàn)大面積的農田智能化灌溉為目的，以農田的土壤濕度為控制對象，以無線傳感網(wǎng)為基礎，以太陽能為系統(tǒng)電源，設計制作了智能化、高效率、低成本、綠色節(jié)能的灌溉與報警系統(tǒng)。 該系統(tǒng)適用于農田、草坪、果園等農業(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，把脈沖信號轉換成濕度數(shù)據(jù)?？刂破鲗⑥D換來的數(shù)據(jù)同預設的濕度數(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，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信息對節(jié)點進行相關的控制。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 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，減少農民勞作量，提高生產效益。 以農田的土壤濕度為控制對象，以無線傳感網(wǎng)為基礎，以太陽能為系統(tǒng)電源，設計制作了智能化、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，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。
獲獎情況及鑒定結果
- 2011年5月在海南省 獲得“海南省第五屆‘挑戰(zhàn)杯’大學生課外學術科技作品競賽”二等獎。
作品所處階段
- 實驗應用階段
技術轉讓方式
- 專利轉讓，技術合作
作品可展示的形式
- 圖片，視頻，實物
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測
- ●技術特點和優(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，農田和農場的智能自動灌溉，還可以應用到自然和人為災害（如洪水和火災）的檢測與報警。 ●市場分析和經濟效益預測：此技術利用無線傳感網(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，進而推廣應用在現(xiàn)代化精準農業(yè)。中國是一個農業(yè)大國，發(fā)展現(xiàn)代化農業(yè)是一個必然的趨勢，我們可以推測本產品能為相關的企業(yè)帶來巨大的經濟效益。
同類課題研究水平概述
- ●國內研究水平概述：我國灌溉技術起步較晚，上世紀七十年代開始從國外引進節(jié)水灌溉設備。在引進、消化、吸收國外先進技術的基礎上，結合我國的國情，本著經濟實用，易于安裝和便于推廣的精神，在全國水利等部門，各地相關部門的密切合作和共同努力之下，灌溉技術的開發(fā)、設備的研制生產和科學試驗等方面都取得了一定的成果。但目前國內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)絡技術在灌溉技術中的應用，普及率更低，部分農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)依靠手動及自身經驗控制灌溉，像這種憑經驗控制灌溉方式，不能根據(jù)土壤含水量及農作物的需水量來科學地進行灌溉控制，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，農業(yè)用水量占總供水量的62%，為了提高灌溉水效率，所有農田都采用噴灌和滴灌現(xiàn)代灌溉技術和自動智能控制技術，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。
