基本信息
- 项目名称：
- 土壤温湿度在线监测与控制系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 采用无线传感器网络技术，实现了农田土壤温湿度的远程在线监测与控制。所有监空操作均借助电脑实现，无须人工亲自到现场进行监控。
- 详细介绍：
- 为实现对农田土壤温湿度、酸碱度等全面信息的远程实时监控，免去人工测量的麻烦与不确定性，设计了基于无线传感器网络的农田土壤温湿度在线监测系统。
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
- 1 基于低成本、可扩展、易推广、服务三农的原则，研究多样性土壤信息的获取与处理技术，设计田间与温室信息的低成本采集、传输与控制系统；实现对土壤温湿度高效、实时、统一、精准的管理。 2 基本思路 以温湿度为基本监控元素，设计能完成对土壤温湿度信息的可控采集、无线传输、图像化显示、数据库处理与自动灌溉的系统平台。 3 创新点 数据传输无线化、信息监控在线化、方案决策智能化、功能扩展方便化、设计成本低廉化。 4 技术关键 4.1 采用具有很强抗干扰能力的APC220无线收发模块与自定义的无线传输协议，解决了无线电干扰问题。 4.2 采用“多基站转发”的无线传输协议，突破了无线模块本身传输距离有限的局限，实现了任意距离的传输。 4.3 针对土壤含水率变化滞后的特点，采用模糊控制算法进行土壤含水率控制。 4.4 采用自行设计的PCB电路板，保证了硬件系统稳定可靠、体积小巧，并为以后的推广应用奠定了基础。 4.5采用LABVIEW开发环境在较短时间内开发出了界面友好、功能完善的远程在线监控软件。 5 主要技术指标： 1) 误码率：400米距离时小于2% 2) 无线传感器网络传输距离：采用“多基站转发”的无线传输协议，理论上可以达到任意距离 3) 灌溉误差：小于2%
科学性、先进性
- 所设计的土壤温湿度在线监测与控制系统，融合了无线电、传感器、网络通信及LABVIEW图形化编程等技术。将成熟的传统技术与高速发展的无线传感器网络技术相融合，并根据实际应用情况，设计了“多基站转发”无线通信机制，成功实现了信息传输与处理平台的搭建。同时，采用成熟的模糊控制算法对喷灌系统进行控制，实现了灌溉的智能化。
获奖情况及鉴定结果
- 在2011-4-23的“四川农业大学第七届‘挑战杯’大学生课外学术科技作品竞赛”中，获得二等奖。
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物、产品 现场演示 图片
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
- 1 使用说明 1)根据具体监控需求，部署传感器节点和中转基站，保证各节点能统一组网。 2)借助在线监测软件发出控制命令给传感器群 3)系统会根据采集的数据自动作出灌溉等决策方案，以供用户参考。 2 技术特点及优势 1)采用APC220无线收发模块与自定义的无线传输协议，有效避免了无线电的干扰问题。 2)采用“多基站转发”的无线传输方式，突破了无线模块本身传输距离有限的局限，实现了任意距离的传输。 3)采用LABVIEW软件开发远程监控系统，开发周期短、界面友好。 4) 采用PCB电路板，保证了硬件系统稳定性。 4 项目适应范围及经济效益预测 由于在软硬件的设计上，都留有充分的扩展接口，故稍作修改即可应用于需要进行数据采集、传输与处理的场合，尤其是农业方面，几乎可以不加修改地直接使用。 本系统不仅可以指导农户进行精细化种植，还可以在少量改造后移植于其他需要感知的生产领域，有利于提高生产效率。
同类课题研究水平概述
- 2、无线传感器网络 无线传感器网络的研究起步于20世纪90年代末期。美国商业周刊和MIT技术将无线传感器网络列为21世纪改变世界的十大技术之一。随着无线传感器网络的深入研究，在科学研究、国家安全、经济生活或人类生活众多领域将会有着更广泛的应用，由于传感器网络的应用与具体的应用环境有关系，因此存在不同应用领域的无线传感器网络系统。 无线传感器网络以应用为目的，相关技术的研究均是围绕其应用展开的，其在军事、农业、环境监测、医疗卫生、工业、智能交通、建筑物监测、空间探索等领域有着广阔的应用前景和巨大的应用价值，因此无线传感器网络被认为是未来改变世界的十大技术之一、全球未来的四大高技术产业之一，是继Internet之后对二十一世纪产生重大影响的IT技术之一，对人类的生活和工作方式将会产生深远影响。 无线通信常见形式有微波通信、短波通信、移动通信、卫星通信、散射通信和激光通信等。它摆脱物理连接的束缚，无需通过电缆实现设备问的互连和信息的传输，成为通信技术研究热点，使得对于无线通信的需求量越来越大，因此出现了许多无线通信协议。无线通信技术由近距离、点对点传输的红外通信技术，到短距离、点对多点个人局域网，如蓝牙和ZigBee，到中距离、多hop无线局域网，到长距离的便携式电话系统，如GSM／GPRS和CDMA等，不同种类的技术随着需求的不同而不断发展完善，形成了巨大的市场潜力。 本设计考虑到成本及实用情况，采用短距离点对多点通信方式，设计了针对农田土壤监测的专用无线传感器网络。 3、上位机软件 LabVIEW是美国NI公司推出的1 种基于G 语言的虚拟仪器软件开发工具。它具有直观明了的前面板用户界面和流程图式的编程风格， 设计者无须编写任何文本格式的代码， 是真正的工程师语言。
