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基本信息
- 項目名稱：
- 土壤溫濕度在線監(jiān)測與控制系統(tǒng)
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實現(xiàn)了農(nóng)田土壤溫濕度的遠(yuǎn)程在線監(jiān)測與控制。所有監(jiān)空操作均借助電腦實現(xiàn)，無須人工親自到現(xiàn)場進行監(jiān)控。
- 詳細(xì)介紹：
- 為實現(xiàn)對農(nóng)田土壤溫濕度、酸堿度等全面信息的遠(yuǎn)程實時監(jiān)控，免去人工測量的麻煩與不確定性，設(shè)計了基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)田土壤溫濕度在線監(jiān)測系統(tǒng)。
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(biāo)
- 1 基于低成本、可擴展、易推廣、服務(wù)三農(nóng)的原則，研究多樣性土壤信息的獲取與處理技術(shù)，設(shè)計田間與溫室信息的低成本采集、傳輸與控制系統(tǒng)；實現(xiàn)對土壤溫濕度高效、實時、統(tǒng)一、精準(zhǔn)的管理。 2 基本思路 以溫濕度為基本監(jiān)控元素，設(shè)計能完成對土壤溫濕度信息的可控采集、無線傳輸、圖像化顯示、數(shù)據(jù)庫處理與自動灌溉的系統(tǒng)平臺。 3 創(chuàng)新點 數(shù)據(jù)傳輸無線化、信息監(jiān)控在線化、方案決策智能化、功能擴展方便化、設(shè)計成本低廉化。 4 技術(shù)關(guān)鍵 4.1 采用具有很強抗干擾能力的APC220無線收發(fā)模塊與自定義的無線傳輸協(xié)議，解決了無線電干擾問題。 4.2 采用“多基站轉(zhuǎn)發(fā)”的無線傳輸協(xié)議，突破了無線模塊本身傳輸距離有限的局限，實現(xiàn)了任意距離的傳輸。 4.3 針對土壤含水率變化滯后的特點，采用模糊控制算法進行土壤含水率控制。 4.4 采用自行設(shè)計的PCB電路板，保證了硬件系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、體積小巧，并為以后的推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。 4.5采用LABVIEW開發(fā)環(huán)境在較短時間內(nèi)開發(fā)出了界面友好、功能完善的遠(yuǎn)程在線監(jiān)控軟件。 5 主要技術(shù)指標(biāo)： 1) 誤碼率：400米距離時小于2% 2) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸距離：采用“多基站轉(zhuǎn)發(fā)”的無線傳輸協(xié)議，理論上可以達到任意距離 3) 灌溉誤差：小于2%
科學(xué)性、先進性
- 所設(shè)計的土壤溫濕度在線監(jiān)測與控制系統(tǒng)，融合了無線電、傳感器、網(wǎng)絡(luò)通信及LABVIEW圖形化編程等技術(shù)。將成熟的傳統(tǒng)技術(shù)與高速發(fā)展的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相融合，并根據(jù)實際應(yīng)用情況，設(shè)計了“多基站轉(zhuǎn)發(fā)”無線通信機制，成功實現(xiàn)了信息傳輸與處理平臺的搭建。同時，采用成熟的模糊控制算法對噴灌系統(tǒng)進行控制，實現(xiàn)了灌溉的智能化。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 在2011-4-23的“四川農(nóng)業(yè)大學(xué)第七屆‘挑戰(zhàn)杯’大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽”中，獲得二等獎。
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品 現(xiàn)場演示 圖片
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
- 1 使用說明 1)根據(jù)具體監(jiān)控需求，部署傳感器節(jié)點和中轉(zhuǎn)基站，保證各節(jié)點能統(tǒng)一組網(wǎng)。 2)借助在線監(jiān)測軟件發(fā)出控制命令給傳感器群 3)系統(tǒng)會根據(jù)采集的數(shù)據(jù)自動作出灌溉等決策方案，以供用戶參考。 2 技術(shù)特點及優(yōu)勢 1)采用APC220無線收發(fā)模塊與自定義的無線傳輸協(xié)議，有效避免了無線電的干擾問題。 2)采用“多基站轉(zhuǎn)發(fā)”的無線傳輸方式，突破了無線模塊本身傳輸距離有限的局限，實現(xiàn)了任意距離的傳輸。 3)采用LABVIEW軟件開發(fā)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，開發(fā)周期短、界面友好。 4) 采用PCB電路板，保證了硬件系統(tǒng)穩(wěn)定性。 4 項目適應(yīng)范圍及經(jīng)濟效益預(yù)測 由于在軟硬件的設(shè)計上，都留有充分的擴展接口，故稍作修改即可應(yīng)用于需要進行數(shù)據(jù)采集、傳輸與處理的場合，尤其是農(nóng)業(yè)方面，幾乎可以不加修改地直接使用。 本系統(tǒng)不僅可以指導(dǎo)農(nóng)戶進行精細(xì)化種植，還可以在少量改造后移植于其他需要感知的生產(chǎn)領(lǐng)域，有利于提高生產(chǎn)效率。
同類課題研究水平概述
- 2、無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究起步于20世紀(jì)90年代末期。美國商業(yè)周刊和MIT技術(shù)將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)列為21世紀(jì)改變世界的十大技術(shù)之一。隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的深入研究，在科學(xué)研究、國家安全、經(jīng)濟生活或人類生活眾多領(lǐng)域?qū)兄鼜V泛的應(yīng)用，由于傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用與具體的應(yīng)用環(huán)境有關(guān)系，因此存在不同應(yīng)用領(lǐng)域的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)以應(yīng)用為目的，相關(guān)技術(shù)的研究均是圍繞其應(yīng)用展開的，其在軍事、農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療衛(wèi)生、工業(yè)、智能交通、建筑物監(jiān)測、空間探索等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景和巨大的應(yīng)用價值，因此無線傳感器網(wǎng)絡(luò)被認(rèn)為是未來改變世界的十大技術(shù)之一、全球未來的四大高技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一，是繼Internet之后對二十一世紀(jì)產(chǎn)生重大影響的IT技術(shù)之一，對人類的生活和工作方式將會產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。 無線通信常見形式有微波通信、短波通信、移動通信、衛(wèi)星通信、散射通信和激光通信等。它擺脫物理連接的束縛，無需通過電纜實現(xiàn)設(shè)備問的互連和信息的傳輸，成為通信技術(shù)研究熱點，使得對于無線通信的需求量越來越大，因此出現(xiàn)了許多無線通信協(xié)議。無線通信技術(shù)由近距離、點對點傳輸?shù)募t外通信技術(shù)，到短距離、點對多點個人局域網(wǎng)，如藍(lán)牙和ZigBee，到中距離、多hop無線局域網(wǎng)，到長距離的便攜式電話系統(tǒng)，如GSM／GPRS和CDMA等，不同種類的技術(shù)隨著需求的不同而不斷發(fā)展完善，形成了巨大的市場潛力。 本設(shè)計考慮到成本及實用情況，采用短距離點對多點通信方式，設(shè)計了針對農(nóng)田土壤監(jiān)測的專用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。 3、上位機軟件 LabVIEW是美國NI公司推出的1 種基于G 語言的虛擬儀器軟件開發(fā)工具。它具有直觀明了的前面板用戶界面和流程圖式的編程風(fēng)格， 設(shè)計者無須編寫任何文本格式的代碼， 是真正的工程師語言。
