基本信息
- 项目名称：
- 基于无线传感网的智能灌溉与报警系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本作品以实现大面积的农田智能化灌溉为目的，以农田的土壤湿度为控制对象，以无线传感网为基础，以太阳能为系统电源，设计制作了智能化、高效率、低成本、绿色节能的灌溉与报警系统。 该系统适用于农田、草坪、果园等农业环境的智能灌溉与报警。
- 详细介绍：
- 本作品利用太阳能供电，利用NE555制作了土壤湿度检测器，用热释电传感器和外围电路制作了报警器，用无线射频收发器nRF905组成了无线传感网。本系统还采用集散控制原理，共设置了两个节点一个中控基站。每个节点的土壤湿度检测器可以把土壤电阻转换成脉冲信号，然后传给节点微控制器，微控制器通过处理，把脉冲信号转换成湿度数据。控制器将转换来的数据同预设的湿度数值相比较，从而实现每个节点灌溉的自动控制。当有人闯入报警区时，热释电传感器D203S会输出一个高电平从而触发报警开关，实现自动报警，同时将报警信息传给节点控制器。微控制器和射频收发器nRF905组成无线传感网，由于多个节点同时向基站发送信号时会造成冲突进而使数据包丢失，因此本系统采用了CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 载波监听防冲撞协议，成功的实现了在空旷处400m无数据丢失的无线通信。每个节点的微控制器把实时检测到的土壤湿度信息,报警信息通过编程设置成数据包然后通过射频收发器nRF905发射出去。中控基站能无失真的接收每个节点的信息并通过LCD1602实时显示出来。工作人员可以通过液晶上显示的相关信息对节点进行相关的控制。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的是为了利用太阳能这一纯净无污染的自然资源，减少对不可再生能源的消耗;为了实现灌溉的智能自动控制，提高水资源的利用率，减少农民劳作量，提高生产效益。 以农田的土壤湿度为控制对象，以无线传感网为基础，以太阳能为系统电源，设计制作了智能化、高效率、低成本、绿色节能的灌溉与报警系统。通过NE555定时器制作的土壤湿度检测器极大的节约了系统成本。用热释电红外传感器制作的报警器可以精确报警。中控基站还有液晶显示方便工作人员管理。
科学性、先进性
- （1）能满足大部分室外灌溉的需求，控制范围广；（2）以太阳能作为系统电源，清洁、无污染。节约了能源，减少对环境的污染；（3）能根据不同作物在不同季节、不同生长期对水份的不同需求量进行灌溉，实现了智能化灌溉和对水资源的最优化利用。（4）本系统运用成熟的无线传感网技术，实现数据的传输，避免了因布线困难而造成的一系列麻烦。（5）本作品能满足大部分室外灌溉的需求，控制范围广。
获奖情况及鉴定结果
- 2011年5月在海南省 获得“海南省第五届‘挑战杯’大学生课外学术科技作品竞赛”二等奖。
作品所处阶段
- 实验应用阶段
技术转让方式
- 专利转让，技术合作
作品可展示的形式
- 图片，视频，实物
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- ●技术特点和优势：（1）利用纯净无污染的太阳能作为系统电源，实现了自然资源的合理利用，减少了环境的污染。（2）利用NE555自制了切实可行的土壤湿度传感器，极大的节约了系统成本.（3）本作品实现了不同作物在不同季节、不同生长期对水份的不同，进行按需灌溉，实现了智能化灌溉和对水资源的最优化利用。⑷利用热释电传感器D203S和外围控制电路制作了精确的报警系统。（4）利用nRF905组建了一个基于载波监听防冲撞协议的无线传感网，实现多个节点信息的实时监测。 ●适用范围：本作品可以用于城市绿化，农田和农场的智能自动灌溉，还可以应用到自然和人为灾害（如洪水和火灾）的检测与报警。 ●市场分析和经济效益预测：此技术利用无线传感网实现智能自动灌溉与报警，而且用太阳能供电，具有前瞻性和创新性，潜在市场非常大。可以用在草坪的智能洒水，果园的智能自动灌溉和防盗报警，进而推广应用在现代化精准农业。中国是一个农业大国，发展现代化农业是一个必然的趋势，我们可以推测本产品能为相关的企业带来巨大的经济效益。
同类课题研究水平概述
- ●国内研究水平概述：我国灌溉技术起步较晚，上世纪七十年代开始从国外引进节水灌溉设备。在引进、消化、吸收国外先进技术的基础上，结合我国的国情，本着经济实用，易于安装和便于推广的精神，在全国水利等部门，各地相关部门的密切合作和共同努力之下，灌溉技术的开发、设备的研制生产和科学试验等方面都取得了一定的成果。但目前国内自动化灌溉的普及率还很低，而且自动化水平也不高，特别是无线网络技术在灌溉技术中的应用，普及率更低，部分农场引进了国外的灌溉系统，如：雨鸟、亨特等，还有一部分地区依靠手动及自身经验控制灌溉，像这种凭经验控制灌溉方式，不能根据土壤含水量及农作物的需水量来科学地进行灌溉控制，势必会造成水资源的浪费，而且消耗传统能源，污染环境。 ●国外的研究水平概述：国外电子技术水平高，节水灌溉发展时间长与节水灌溉配套的自动控制系统也比较完善和先进，如以色列，法国，美国等。以色列是一个水资源严重紧缺的国家，人均水资源占有量只有365立方米，农业用水量占总供水量的62%，为了提高灌溉水效率，所有农田都采用喷灌和滴灌现代灌溉技术和自动智能控制技术，大大的提高了灌溉水的利用率，缓解了本国水资源紧张的现状。法国虽然水资源较为丰富，但分布极其不均匀，在地域上存在水资源紧缺的问题，为了缓解此问题，法国大力发展节水智能灌溉，以提高对水资源的利用率。美国的雨鸟等灌溉公司，一直在努力推进以可能达到的最高精度和可能采用的最恰当方式高效用水，减少浪费，同时传播节约资源、保护环境等现代文明观念。
