基本信息
- 项目名称：
- 基于ZigBee的温室环境远程监测系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本作品设计了一个基于ZigBee的温室远程监测系统。该系统借助移动通信网络、Internet和无线传感网的互联，利用ZigBee无线传感网络将终端节点采集到的数据，经中心节点和GPRS模块发送到GPRS网络，再经GPRS网络到智能手机，实现温室环境远程监测的效果。本系统实现无人值守，具有低成本、实时和便捷性。
- 详细介绍：
- 温室种植是农业生产的一种重要方式,提高其信息化、自动化水平对加快农业现代化步伐具有重要意义，本作品设计了一个基于ZigBee的温室远程监测系统。该系统借助移动通信网络、Internet和无线传感网的互联，利用ZigBee无线传感网络将终端节点采集到的数据，经中心节点和GPRS模块发送到GPRS网络，再经GPRS网络到智能手机，实现温室环境远程监测的效果。本系统实现无人值守，具有低成本、实时和便捷性。系统主要分为以下五部分：①温室环境监测与数据采集部分；②无线网络传输单元；③远程数据传输单元；④监测中心数据处理分析部分；⑤手机客户端和Internet PC显示部分。 系统方案采用CC2431无线传感器网络芯片设计了温室环境采集节点,实现对温室环境下的空气温度、湿度、二氧化碳含量和土壤容积含水率的采集测量,并将采集到的环境参数通过无线传感器网络传送到主服务器,完成数据的分析、存储、查询等功能,解决了大规模温室农业生产情况下,各温室环境参数监测不便的问题,大大减少人力的投入,提高了生产效率。
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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
- 目的和基本思路：本作品设计了一个基于ZigBee的温室环境监测系统，以实现温室环境监测的功能。该系统借助移动通信网络、Internet和无线传感网的互联，利用ZigBee无线传感网络将终端节点采集到的数据，经中心节点和GPRS模块发送到GPRS网络，再经GPRS网络到智能手机，实现温室环境远程监测的效果。本系统实现无人值守，具有低成本、实时和便捷性。 创新点：该系统采用基于ZigBee技术的CC2431节点连接传感器，对温室中的湿度、温度、光照等信息实时采集，经ZigBee多跳自组网络将采集到的数据发送到GPRS网络，可分别送到手机客户端和互联网中的服务器，达到实时预警的目的。该系统将无线传感网、移动通信网、互联网三网联合互动，实现了温室环境的远程监测。 技术关键：①ZigBee无线传感网络技术实现自组网；②移动通信技术实现环境参数的实时传输；③服务器的数据库实现环境参数的记录和查询及数据的存储；④无线传感网络与GPRS模块相连，将数据发送到手机客户端和互联网中的服务器。
科学性、先进性
- 本作品为一套完整的无线传感网络在温室环境中的应用方案：实现温室环境数据采集、上传、存储、应用和分析，通过该平台，用户可以通过移动通信网络和互联网，在世界上任一个角落，随时随地获取温室环境中传感器采集到的信息，即时做出正确的决策。能够实现自组网和自恢复功能的无线传感器网络，使其能在温室环境中，实现数据采集，支持网状路由协议，支持节点自组网，低功耗控制。与现有技术相比主要有以下优势： ①采用ZigBee技术构建无线数据传输网络，实时采集数据。 ②该系统具有低成本、低功耗、便捷性以及无人值守的特点。 ③将无线传感网络、移动通信网、互联网融合，实现三网之间的数据传输。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 现场演示
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
- 使用说明：1．系统准备；2．按图2的实物拓扑图连接与布局；3．给GPRS模块和ZigBee节点上电，当GPRS、协调器、终端节点上电后，协调器的R32灯就会闪亮。然后给终端节点上电，模块上的绿灯在不停的闪烁，说明组网成功，终端开始采集数据； 4．根据程序设置好的发送数据时间，我们可以从手机终端看到各个时间点采集上来的数据。 效益预测：本作品为一套完整的无线传感网络在温室环境中的应用方案。实施本方案不仅可以节约大量的人力和财力，实时监测温室环境，而且它是“物联网”技术的推广与应用。随着电信网络特别是3G技术的逐步普及，传感器技术的发展，我国推广物联网的条件逐步趋向成熟。无线传感器网络的应用前景十分广阔，能够广泛应用环境监测和预报、健康护理、智能家居、建筑物状态监控、城市交通、空间探索以及安全监测、军事等领域。无线传感器网络是高技术集成、面向未来的项目，其发展空间巨大，未来经济效益和社会影响力也十分巨大。因此，“物联网”被称为是下一个万亿级的通信业务。
同类课题研究水平概述
- 1.温室环境监测研究 农业生产信息化、自动化是现代化农业的重要标志,有着重要的社会意义和经济意义。温室种植是农业生产的一种重要方式,提高其信息化、自动化水平对加快农业现代化步伐具有重要意义。随着网络和通信技术的发展,无线传感器网络凭借着功耗低、安全可靠、建设成本低廉等众多优点成为各种控制、监测网络的首选网络,将在农业自动化、家居智能化、工业控制、医疗卫生等行业得到广泛的应用。系统设计了一种基于ZigBee无线传感器网络协议的现代化温室农业监测系统方案。在农业生产中，随着规模化经营的出现，可能会建有很多个温室，根据应用的设计，在每个温室中都建有一个无线传感器网络，由于温室中的环境都比较相似，因而，每个温室中的无线传感器网络的功能和技术也都是一样的。如果所有温室都通过控制中心的计算机来进行统一管理，可以大大提高了工作效率，使温室管理更加科学，控制更加简单，从而达到提高作物产量、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的最终目的。在农业领域，无线传感器网络技术有着良好的应用前景。早在2002年英特尔公司就率先在俄勒冈州建立了世界上第一个无线葡萄园，并获得了成功。不过由于技术上的局限、技术规范的不统一、大规模应用上存在瓶颈以及成本等其他方面的阻碍因素，直到今天，在世界范围内，针对农业领域的无线传感器网络应用仍未普及。近年来，基于IEEE802．15．4协议标准的ZIGBEE 技术日渐成熟，极大地推动了无线传感器网络走向实用，把无线传感器网络技术应用于农业自动控制也具有了可行性。目前，我国应用研究的温室自动控制方式主要以基于单片机的温室环境因子控制为主，但经多实际使用，证明了在温室这种先对稳定的环境条件下实现节水抗旱是可行的，但在智能控制上不能完全满足要求。 2.无线传感网络应用进展 无线传感器网络的最初研究来源于美国军方，美国国防先进研究计划局(DARPA)于2001年资助加州伯克利大学开发无线传感器系统。国内的研究和推广与国外相比差距还是比较明显，在工程应用方面将无线技术与传感器技术结合在一起的项目最近才见到相关报道。
