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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 無憂大棚---3D物聯(lián)網(wǎng)智能溫室測(cè)控系統(tǒng)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)主要通過感覺或者人工測(cè)量獲取信息，不僅精度差，而且獲取過程需要消耗大量的人力。針對(duì)這一現(xiàn)狀，我們以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，并結(jié)合了傳感技術(shù)、無線通信技術(shù)和3D虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等，設(shè)計(jì)了3D物聯(lián)網(wǎng)智能大棚測(cè)控系統(tǒng)。系統(tǒng)以EasyARM1138為基站，能收集并處理節(jié)點(diǎn)的信息，并以無線方式實(shí)現(xiàn)基站與客戶端之間的雙向通信。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了大棚的智能及手動(dòng)控制、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、安全報(bào)警，保證作物始終在最適宜環(huán)境下生長。
- 詳細(xì)介紹：
- “無憂大棚”是結(jié)合了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和三維客戶端界面的新型智能溫室測(cè)控系統(tǒng)，采用分布式傳感模塊搜集大棚溫度、濕度、光強(qiáng)等參數(shù)，并通過嵌入式系統(tǒng)對(duì)各參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，并將數(shù)據(jù)同步傳輸給用戶客戶端，用戶可以根據(jù)需要通過客戶端實(shí)現(xiàn)對(duì)大棚的溫度、濕度、光強(qiáng)等的遠(yuǎn)程控制。 系統(tǒng)可以工作在脫機(jī)模式下，根據(jù)大棚內(nèi)農(nóng)作物生長情況實(shí)現(xiàn)智能卷簾、滴灌、恒溫等功能；系統(tǒng)同時(shí)配備機(jī)器人、煙霧傳感模塊和紅外人體傳感模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，防火防盜。 客戶端控制軟件采用OGRE設(shè)計(jì)界面，界面清晰美觀、生動(dòng)形象，操作簡單快捷，容易上手。用戶可以選擇智能自動(dòng)控制或手動(dòng)控制，在自動(dòng)控制中可以針對(duì)作物的品種設(shè)置相應(yīng)的最適參數(shù)進(jìn)行有針對(duì)性的控制，為作物提供最適宜的生長條件。 系統(tǒng)另有配備無線攝像頭的機(jī)器人巡查溫室。攝像頭的音、視頻信號(hào)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳回客戶端并顯示。用戶可以通過客戶端控制軟件實(shí)時(shí)控制機(jī)器人的行進(jìn)路徑。
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)
- 發(fā)明目的： 針對(duì)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大棚產(chǎn)量不高、資源利用率低、信息獲取難的問題，我們以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了一種智能大棚測(cè)控系統(tǒng)，可以提高農(nóng)業(yè)大棚的科學(xué)管理水平。 基本思路： 利用溫度傳感器、濕度傳感器等搜集信息，并將信息發(fā)送至基站。以無線方式實(shí)現(xiàn)基站與客戶端信息的實(shí)時(shí)交互?？蛻舳瞬捎?D技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)大棚的實(shí)時(shí)信息檢測(cè)與智能控制。 創(chuàng)新點(diǎn)： （1）設(shè)計(jì)開發(fā)了3D界面客戶端。具有三維立體顯示效果及良好的交互式操控體驗(yàn)，界面精美，操作簡單 （2）利用nRF24L01無線傳感模塊，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人智能監(jiān)控，動(dòng)態(tài)搜集檢測(cè)區(qū)域的信息 （3）加入煙霧傳感模塊、紅外人體傳感模塊，基站和客戶端兩地同時(shí)聲光報(bào)警，最大限度提高了大棚的安全性 技術(shù)關(guān)鍵： （1）Ogre 3D三維顯示引擎、CEGUI圖形用戶界面引擎、OgreMax三維場(chǎng)景導(dǎo)入模塊、串口通信模塊四大部分的整合 （2）各種控制信號(hào)的收集、處理、以及通過無線方式與客戶端進(jìn)行通信 （3）通過nRF24L01無線模塊實(shí)時(shí)控制機(jī)器人的行動(dòng) 主要技術(shù)指標(biāo)： 傳輸距離：開闊地通信距離為100米左右，NRF24L01+PA+LNA在250K的速率下距離為1100米左右 溫度范圍：–55°C ~+125°C，精度：0.1°C 濕度范圍：20~90%RH，精度：±5%RH 光照范圍：100~999lx，精度：1lx 煙霧范圍：100~10000ppm，精度：1ppm 人體檢測(cè)范圍：感應(yīng)距離7米以內(nèi)
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 作品的科學(xué)性先進(jìn)性： 目前市場(chǎng)中應(yīng)用的農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)中主要有clesun農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)控管理系統(tǒng)、加拿大argus溫室控制系統(tǒng)以及九天農(nóng)業(yè)工程有限公司的“九天溫室”系統(tǒng)等。我國在這一方面的研究還處于初級(jí)階段，功能相對(duì)比較單一。我們綜合了無線通信技術(shù)、嵌入式技術(shù)和傳感技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)了溫度、濕度和光照等基礎(chǔ)功能的基礎(chǔ)上，加入了煙霧、紅外人體檢測(cè)模塊，保證大棚安全；界面采用3D實(shí)時(shí)交互界面；加入無線監(jiān)控機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程巡視。 參考文獻(xiàn)： [1]王風(fēng)云, 尚明華, 封文杰, Argus控制系統(tǒng)在設(shè)施農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用[D] [2]Argus Controls, Crop Modeling and Automated Control Systems
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 合作生產(chǎn)，諾眾網(wǎng)絡(luò)團(tuán)隊(duì)提供硬件設(shè)計(jì)、軟件開發(fā)等技術(shù)支持，并負(fù)責(zé)技術(shù)培訓(xùn)。
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品；模型；磁盤；現(xiàn)場(chǎng)演示；圖片；錄像
使用說明,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）客戶端界面采用3D效果顯示，有著良好的交互式操控體驗(yàn)，同時(shí)可設(shè)置顯示大棚內(nèi)溫、濕度等參數(shù)，并能進(jìn)行自動(dòng)、手動(dòng)控制切換及聲光報(bào)警等 （2）客戶端和基站之間采用無線進(jìn)行通信，大棚內(nèi)溫度、濕度、光照等信號(hào)均來源于不同模塊，不僅擴(kuò)展靈活而且可多點(diǎn)取樣 （3）遠(yuǎn)程無線控制機(jī)器人的行動(dòng)并發(fā)回實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面 適用范圍：各種類型的蔬菜、水果和花卉大棚均可使用 推廣前景： 據(jù)北京農(nóng)技推廣中心數(shù)據(jù)顯示，全國共有5000個(gè)大型溫室示范基地，包括溫室250萬公頃，大型連棟溫室2000公頃，總面積占世界首位。在此背景下，我們開發(fā)了這套系統(tǒng)，可以滿足溫室系統(tǒng)的智能需求，把人們從繁重的農(nóng)業(yè)勞作中解脫出來。 市場(chǎng)分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)： 系統(tǒng)實(shí)際推廣中需花費(fèi)4000元左右，能節(jié)省人工40%左右，增產(chǎn)30%左右。我們對(duì)壽光蔬菜基地進(jìn)行了走訪，調(diào)查得知100m×10m普通大棚每年的收入為3萬元，去除各種費(fèi)用純收入一萬元?！盁o憂大棚”預(yù)期收入3.9萬，每個(gè)大棚每年的純收入為2.3萬。
同類課題研究水平概述
- 近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制及網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)在溫室環(huán)境控制及管理等方面的廣泛應(yīng)用，溫室技術(shù)發(fā)展非常迅速，世界各國以高技術(shù)含量、低投入、高產(chǎn)出為切入點(diǎn)，充分利用現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)設(shè)施，極大的提高了農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)水平以及設(shè)施綜合環(huán)境調(diào)控水平。智能化的農(nóng)業(yè)設(shè)施已成為當(dāng)今世界各國展示農(nóng)業(yè)科技發(fā)展水平的重要標(biāo)志，是當(dāng)前農(nóng)業(yè)研究的熱點(diǎn)之一。 目前，國外農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)的國家如歐洲的荷蘭，中東的以色列，北美洲的美國以及亞洲的日本和韓國在智能化農(nóng)業(yè)研究方面，處于世界領(lǐng)先地位。它們不僅在結(jié)構(gòu)化、機(jī)械化、自動(dòng)化等方面設(shè)備技術(shù)水平高，而且在計(jì)算機(jī)智能化、溫室環(huán)境調(diào)控方面也代表了世界先進(jìn)水平。溫室系統(tǒng)的運(yùn)作基本由計(jì)算機(jī)控制操作，溫室的環(huán)境控制和水肥調(diào)控已經(jīng)全面走向自動(dòng)化。 現(xiàn)階段我國大多數(shù)溫室系統(tǒng)依靠人工經(jīng)驗(yàn)管理，很大程度上影響了經(jīng)濟(jì)效益的快速發(fā)展。我國智能溫室系統(tǒng)研究尚處于起步階段，大多數(shù)系統(tǒng)的先進(jìn)性和可靠性無法得到保證。無線通信技術(shù)在溫室環(huán)境中的應(yīng)用研究較少，與國外先進(jìn)技術(shù)相比，我國的農(nóng)業(yè)智能化研究仍有很長的路要走。 針對(duì)目前國內(nèi)智能農(nóng)業(yè)的研究現(xiàn)狀，我們?cè)谥悄軠厥曳矫娲竽憚?chuàng)新，開發(fā)出了3D交互界面的新型物聯(lián)網(wǎng)大棚，結(jié)合無線通信技術(shù)、嵌入式技術(shù)和無線傳感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)大棚的智能化管理，并通過煙霧傳感器、紅外人體傳感器來保障大棚的安全。
