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基本信息
- 項目名稱：
- 基于GPRS的溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 基于GPRS的溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)，通過對溫室內(nèi)外監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析,結(jié)合作物生長發(fā)育的規(guī)律,運用PID算法與模糊算法相結(jié)合的方式進行控制,為農(nóng)作物提供安全穩(wěn)定的生長環(huán)境。該系統(tǒng)通過無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對溫室組群管理，管理人員可以通過手機GPRS網(wǎng)絡(luò)隨時隨地對溫室組群進行監(jiān)控，本機系統(tǒng)將以語音播報的方式將信息播報給管理人員，同時管理人員可通過發(fā)短信的形式對溫室進行控制。本系統(tǒng)成本低、操作簡單適合中小型農(nóng)戶使用。
- 詳細(xì)介紹：
- 該系統(tǒng)由一個主控系統(tǒng)、多個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和多個調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)組成。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以51單片機為控制核心，采用數(shù)字式溫度傳感器18B20、電容式濕度傳感器HS1101、二氧化碳傳感器 MG811等對溫度、濕度、二氧化碳等參數(shù)進行采集，采集后的數(shù)據(jù)由無線模塊nRF2401傳輸給主控系統(tǒng)，主控系統(tǒng)由增強型的stc89c516rd+單片機為控制核心，對數(shù)據(jù)分析處理后通過無線模塊將命令傳輸給調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)將運用PID算法和模糊算法相結(jié)合的方式對溫室進行相應(yīng)的調(diào)節(jié)控制。管理員可以通過手機GPRS網(wǎng)絡(luò)隨時隨地的了解溫室內(nèi)的情況，如果環(huán)境出現(xiàn)異常情況主控系統(tǒng)會通過GPRS網(wǎng)絡(luò)將異常數(shù)據(jù)通過語音播報的形式通知給管理員，管理員可以通過發(fā)短信的方式對溫室進行控制。同時該系統(tǒng)安裝有人體紅外傳感器檢測溫室內(nèi)是否有非工作人員從而保證了溫室的安全。
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)
- 目的：日前, 國內(nèi)許多地方都已引進了以色列、荷蘭等國家的溫室控制系統(tǒng), 但這些系統(tǒng)價格都很昂貴而且操作負(fù)載,因此設(shè)計和制造了適合我國國情、價格合理、操作簡單、具有較高技術(shù)水平的溫室控制系統(tǒng)。 基本思路：根據(jù)我國多為中小型溫室大棚的特點，本系統(tǒng)采用的主控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)均采用的是微處理機來控制，這樣既減小了占地空間又節(jié)約了成本，適合廣大中小型農(nóng)戶的使用。同時利用現(xiàn)有的手機GPRS網(wǎng)絡(luò)省去了通信線路的鋪設(shè)， 實現(xiàn)對溫室大棚的遠(yuǎn)程控制,，使測控系統(tǒng)投資少、建設(shè)周期短、系統(tǒng)構(gòu)建靈活、易升級，能夠很好的適應(yīng)基層生產(chǎn)的需要。實用證明其性能穩(wěn)定、經(jīng)濟、方便, 通用性強。在控制方面采用PID算法和模糊算法相結(jié)合的方式這樣大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，高效性。 創(chuàng)新點： 1）采用現(xiàn)有的GPRS網(wǎng)絡(luò)使測控系統(tǒng)投資少、建設(shè)周期短、系統(tǒng)構(gòu)建靈活、易升級，能夠很好的適應(yīng)基層生產(chǎn)的需要。 2）系統(tǒng)在控制方面采用PID算法和模糊算法相結(jié)合的方式這樣大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，高效性。 3）采用微處理機作為系統(tǒng)的核心控制芯片，大大的節(jié)約了成本和占地空間。 技術(shù)關(guān)鍵： 1）GPRS遠(yuǎn)程控制技術(shù)； 2）單片微處理器控制技術(shù)； 3）PID算法控制技術(shù)。 主要技術(shù)指標(biāo)：系統(tǒng)成本、控制精度、數(shù)據(jù)采集精度、響應(yīng)時間、數(shù)據(jù)傳輸距離、系統(tǒng)功耗等。
科學(xué)性、先進性
- 基于GPRS的溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)采用的PID算法應(yīng)用是目前應(yīng)用最為廣泛的一種自動控制器，它具有原理簡單，易于實現(xiàn)，適用面廣，控制參數(shù)相互獨立，參數(shù)的選定比較簡單等優(yōu)點。在數(shù)據(jù)傳輸方面采用目前最為流行的GPRS網(wǎng)絡(luò)與高穩(wěn)定無線傳輸模塊nRF2401相結(jié)合的方式使得溫室控制既節(jié)約成本又無距離障礙。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 東北石油大學(xué)第六屆“挑戰(zhàn)杯”一等獎
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)入股，合作開發(fā)
作品可展示的形式
- 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
- 技術(shù)特點和優(yōu)勢： 本系統(tǒng)通過對溫室內(nèi)外監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析,結(jié)合作物生長發(fā)育的規(guī)律,運用PID算法與模糊算法相結(jié)合的方式進行控制,利用GPRS網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸，具有控制精準(zhǔn)、功耗低、體積小、監(jiān)控范圍大、成本低等優(yōu)點。 應(yīng)用場合和推廣前景： 本系統(tǒng)除了可以用來控制溫室環(huán)境外，還可廣泛應(yīng)用于醫(yī)院、養(yǎng)殖孵化廠等對環(huán)境要求高的場合，同時，本系統(tǒng)經(jīng)過相應(yīng)的改造之后，還可應(yīng)用于智能樓宇、汽車安防等領(lǐng)域。由于本系統(tǒng)具有成本低、性能可靠、操作方便特點，具有廣闊的市場前景。
同類課題研究水平概述
- 在國外發(fā)達(dá)國家大力發(fā)展集約化溫室產(chǎn)業(yè)，溫室內(nèi)溫度、光照等實現(xiàn)了計算機調(diào)控。環(huán)境控制計算機主要用來對溫室環(huán)境進行監(jiān)測和控制。溫室專家系統(tǒng)的應(yīng)用提高了決策水平，減輕了技術(shù)管理工作量，為種植帶來了方便。 荷蘭開發(fā)的溫室計算機控制系統(tǒng)通過人機交互界面進行參數(shù)設(shè)置和必要的信息顯示，并能直接對計算機串行口進行操作，完成上位機與下位機之間的通信。上位機軟件集參數(shù)設(shè)置、信息顯示等功能于一體，同時還能很好地完成溫室灌溉和氣候的控制和管理。 此外，遙測技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制局域網(wǎng)等技術(shù)已逐漸應(yīng)用于溫室的控制與管理中。 在國內(nèi)90年代中后期，江蘇理工大學(xué)毛罕平等人研制開發(fā)了溫室軟硬件控制系統(tǒng)，能對營養(yǎng)液系統(tǒng)、溫度、光照等進行綜合控制?！熬盼濉逼陂g，國家科技攻關(guān)項目和國家自然科學(xué)基金均首次增設(shè)了工廠化農(nóng)業(yè)(設(shè)施農(nóng)業(yè))研究項目，并直接設(shè)置了“智能型連棟塑料溫室結(jié)構(gòu)及調(diào)控設(shè)施的優(yōu)化設(shè)計及實施”的專題。 20世紀(jì)90年代末，河北職業(yè)技術(shù)師范學(xué)院閆忠文研制了作物大棚溫濕度測量系統(tǒng)，能對大棚內(nèi)溫濕度進行實時測量與控制。中科院合肥智能機械研究所研制了“農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境—DET系列軟件”和智能溫室自動控制系統(tǒng)，能夠有效提高作物產(chǎn)量、減小人工操作的盲目性。北京農(nóng)業(yè)大學(xué)研制成功“WJG-1”溫室環(huán)境監(jiān)控計算機管理系統(tǒng)，采用了分布式控制系統(tǒng)。河南省農(nóng)科院自動化控制中心研制了“GCS—I型智能化溫室自動控制系統(tǒng)”，采用上位機加PLC的集散式控制方法，軟件采用智能化模糊算法。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)設(shè)計研制的“山東省濟寧大型育苗溫室計算機分布式控制系統(tǒng)”，實現(xiàn)了計算機分布式控制。我國溫室存在的主要問題 1) 我國現(xiàn)有的溫室控制系統(tǒng)仍以控制一個溫室為主，缺乏基于溫室群的控制系統(tǒng)，降低了生產(chǎn)管理的效率。 2) 溫室控制系統(tǒng)的通信仍然采用485總線以及CAN總線等有線方式。不僅使溫室內(nèi)信號線和動力線錯綜復(fù)雜，而且導(dǎo)致系統(tǒng)可靠性降低，安裝維護工作量大，也不利于農(nóng)業(yè)機器人等移動設(shè)備的作業(yè)，難以達(dá)到溫室生產(chǎn)的“工廠化農(nóng)業(yè)”水平。 3）缺少基于農(nóng)業(yè)專家知識的上位機管理系統(tǒng)。我國傳統(tǒng)溫室控制系統(tǒng)中一些上位機只限于存儲采集的歷史數(shù)據(jù)
