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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 基于nRF905的應(yīng)用于海上溢油回收裝置的無(wú)線節(jié)能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類(lèi)：
- 信息技術(shù)
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作A類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 本作品是一個(gè)專(zhuān)業(yè)溢油應(yīng)急環(huán)保船（即收油船）與海面上收油機(jī)之間的能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)并傳輸?shù)臒o(wú)線系統(tǒng)，通過(guò)本系統(tǒng)能夠控制收油機(jī)監(jiān)控設(shè)備節(jié)能運(yùn)行，提高收油機(jī)在惡劣海況下持續(xù)工作的能力。
- 詳細(xì)介紹：
- 本作品為“基于nRF905的應(yīng)用于海上溢油回收裝置的無(wú)線節(jié)能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)”，應(yīng)用于專(zhuān)業(yè)溢油應(yīng)急環(huán)保船收油設(shè)備上的課題。本作品選擇了微處理器ATmega64L和nRF905對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和傳輸。通過(guò)對(duì)nRF905，ATmega64L，電源實(shí)現(xiàn)，數(shù)字顯示等系統(tǒng)進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)并組裝，并利用軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器檢測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和傳輸，并應(yīng)用PCB設(shè)計(jì)并制作出電路板。最后通過(guò)事實(shí)模擬，證明本設(shè)備達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，能進(jìn)行數(shù)據(jù)命令的雙向傳輸和顯示，進(jìn)一步減小了數(shù)據(jù)采集設(shè)備的功耗，實(shí)現(xiàn)功能的同時(shí)，達(dá)到了使收油機(jī)節(jié)能運(yùn)行，提高在惡劣海況持續(xù)工作的效果。
作品圖片
作品專(zhuān)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：設(shè)計(jì)制作一個(gè)專(zhuān)業(yè)溢油應(yīng)急環(huán)保船（即收油船）與海面上收油機(jī)之間的能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)并傳輸?shù)臒o(wú)線系統(tǒng)，并通過(guò)本系統(tǒng)控制收油機(jī)監(jiān)控設(shè)備節(jié)能運(yùn)行，提高收油機(jī)在惡劣海況下持續(xù)工作的能力。 基本思路：利用nRF905無(wú)線傳輸模塊實(shí)現(xiàn)收油船與收油機(jī)兩端無(wú)線雙工通信，收油機(jī)需要接收命令并對(duì)收油機(jī)進(jìn)行開(kāi)機(jī)、待機(jī)控制，而收油船要接收并顯示收油機(jī)工作后實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并傳輸?shù)绞沼痛系臄?shù)據(jù)，并通過(guò)數(shù)據(jù)判斷和操作向收油機(jī)發(fā)送待機(jī)和工作的命令，微處理器會(huì)通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析對(duì)收油機(jī)監(jiān)控設(shè)備采取操作，使收油機(jī)能夠節(jié)能運(yùn)行。收油船和收油機(jī)是通過(guò)微處理器AVR單片機(jī)ATmega64L對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的。 創(chuàng)新點(diǎn)：在專(zhuān)業(yè)溢油應(yīng)急環(huán)保船與海面收油器之間實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)無(wú)線雙工通信，取代了電纜有線通信，維修更加方便，節(jié)約了成本；能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)收油器內(nèi)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)（油面、水面、泵速等），并能根據(jù)反饋回的信號(hào)和數(shù)據(jù)通過(guò)程序算法使得收油器監(jiān)控設(shè)備節(jié)能運(yùn)行，減小能耗。 技術(shù)關(guān)鍵：1、ATmega64L與nRF905之間硬件連接； 2、如何確保nRF905傳送數(shù)據(jù)的正確性和可靠性; 3、如何實(shí)現(xiàn)收油器的監(jiān)測(cè)設(shè)備和收油船的監(jiān)測(cè)設(shè)備之間對(duì)接收到的不同信號(hào)實(shí)現(xiàn)不同的應(yīng)答模式； 4、如何可靠的對(duì)收油器上的監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行開(kāi)機(jī)及待機(jī)控制； 主要技術(shù)指標(biāo)：傳輸距離300-500米，減少能耗60%以上。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 本作品將溢油應(yīng)急環(huán)保船與收油機(jī)之間的有線通信改為無(wú)線通信進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，相對(duì)于有線電纜既便于維修替換又節(jié)約了成本。利用微處理器程序算法實(shí)現(xiàn)收油機(jī)監(jiān)控設(shè)備節(jié)能運(yùn)行，使得本設(shè)計(jì)實(shí)踐了現(xiàn)代技術(shù)的節(jié)能減排要求。相對(duì)于其他無(wú)線傳輸方式，如藍(lán)牙技術(shù)，超寬帶技術(shù)，紅外技術(shù)等，本作品使用的低功耗通信技術(shù)，即采用Nordic公司推出的nRF905芯片能在通信距離，通信質(zhì)量上達(dá)到產(chǎn)品功能要求，并有很高的性?xún)r(jià)比。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無(wú)
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品、現(xiàn)場(chǎng)展示
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)
- 1、本作品分兩個(gè)模塊，分別安裝在收油船和收油機(jī)上。打開(kāi)收油船上的開(kāi)關(guān)，收油機(jī)工作，并在收油船模塊上能夠顯示數(shù)據(jù)。關(guān)閉開(kāi)關(guān)，收油機(jī)停止工作。實(shí)驗(yàn)室階段，數(shù)據(jù)是仿真接入收油機(jī)模塊端的。 2、本作品亮點(diǎn)有二：一是將溢油應(yīng)急環(huán)保船與收油機(jī)之間的有線通信改為無(wú)線通信進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并對(duì)收油機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)處理。二是利用微處理器程序算法實(shí)現(xiàn)收油機(jī)監(jiān)控設(shè)備節(jié)能運(yùn)行，保證了收油機(jī)在惡劣海況持續(xù)工作的能力。 3、在國(guó)際國(guó)內(nèi)對(duì)海洋溢油事故高度重視的大環(huán)境下，收油設(shè)備將在近幾年內(nèi)有較大的交易量，并且將不斷改進(jìn)。本作品作為對(duì)溢油回收設(shè)備的改進(jìn)，其無(wú)線，節(jié)能，高性?xún)r(jià)比，提高收油機(jī)持續(xù)有效工作能力的特點(diǎn)將伴隨著大量裝配收油機(jī)系統(tǒng)，其市場(chǎng)效益將不斷擴(kuò)大。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 目前國(guó)際上清除水面溢油的方法大致分為物理法、化學(xué)法和生物法三類(lèi)。其中，以物理法中的機(jī)械回收方法最為有益，不但保護(hù)了環(huán)境，還回收了資源，在能夠正常發(fā)揮作用的前提下，清除效率要顯著高于人力回收和采用吸油材料吸附溢油。 我國(guó)的溢油回收監(jiān)測(cè)系統(tǒng)尚處在起步階段。目前尚沒(méi)有研究建立總體溢油模型系統(tǒng)，現(xiàn)有的溢油預(yù)測(cè)系統(tǒng)覆蓋海域范圍小，也比較分散，存在核心技術(shù)空白，溢油回收船、收油機(jī)等設(shè)備與國(guó)外設(shè)備相比，其競(jìng)爭(zhēng)力有待提高。 美國(guó)、挪威、英國(guó)、丹麥、澳大利亞等國(guó)已開(kāi)展了多年的油污清除技術(shù)及裝備的研究，取得了一些成功經(jīng)驗(yàn)。例如： 1990年清污中，安裝在“TV010”號(hào)船上的芬蘭 LORS-5型內(nèi)置式收油機(jī)和“TV050”、“TV051”號(hào)船舶一起將全部泄漏溢油的60%成功回收。美國(guó)鑒于1989年阿拉斯加“?？松?瓦爾迪茲號(hào)”大面積溢油事故因缺乏多功能溢油應(yīng)急船而蒙受重大污染損害的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，研制了多艘將主要清污技術(shù)有效集成的溢油回收船，配備于其境內(nèi)的主要溢油風(fēng)險(xiǎn)海域。 現(xiàn)行使用的機(jī)械回收裝置主要有粘附式、堰式、動(dòng)態(tài)斜面式、抽吸式及其它類(lèi)型的收油機(jī)。市面上大多是溢油回收系統(tǒng)已配有監(jiān)控設(shè)備，以便監(jiān)測(cè)集油箱內(nèi)部的油水界面，油氣界面和水氣界面等各項(xiàng)參數(shù)。 現(xiàn)在生產(chǎn)的收油機(jī)大多是配備的有線電纜與收油船進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，在水體，尤其是在腐蝕環(huán)境或收油環(huán)境中有線壽命低，成本高，高效收油機(jī)的監(jiān)控設(shè)備并沒(méi)有專(zhuān)門(mén)節(jié)能控制運(yùn)行。而本課題就是對(duì)此進(jìn)行改進(jìn)，將之間的通信改由無(wú)線，對(duì)收油機(jī)監(jiān)控設(shè)備實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行，這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)溢油回收系統(tǒng)進(jìn)一步改進(jìn)。
