基本信息
- 项目名称：
- 无忧大棚---3D物联网智能温室测控系统
- 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：
- 传统农业主要通过感觉或者人工测量获取信息，不仅精度差，而且获取过程需要消耗大量的人力。针对这一现状，我们以物联网技术为基础，并结合了传感技术、无线通信技术和3D虚拟现实技术等，设计了3D物联网智能大棚测控系统。系统以EasyARM1138为基站，能收集并处理节点的信息，并以无线方式实现基站与客户端之间的双向通信。该系统实现了大棚的智能及手动控制、远程监测、安全报警，保证作物始终在最适宜环境下生长。
- 详细介绍：
- “无忧大棚”是结合了物联网技术和三维客户端界面的新型智能温室测控系统，采用分布式传感模块搜集大棚温度、湿度、光强等参数，并通过嵌入式系统对各参数进行监控，并将数据同步传输给用户客户端，用户可以根据需要通过客户端实现对大棚的温度、湿度、光强等的远程控制。 系统可以工作在脱机模式下，根据大棚内农作物生长情况实现智能卷帘、滴灌、恒温等功能；系统同时配备机器人、烟雾传感模块和红外人体传感模块进行实时监控，防火防盗。 客户端控制软件采用OGRE设计界面，界面清晰美观、生动形象，操作简单快捷，容易上手。用户可以选择智能自动控制或手动控制，在自动控制中可以针对作物的品种设置相应的最适参数进行有针对性的控制，为作物提供最适宜的生长条件。 系统另有配备无线摄像头的机器人巡查温室。摄像头的音、视频信号通过无线网络传回客户端并显示。用户可以通过客户端控制软件实时控制机器人的行进路径。
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
- 发明目的： 针对传统农业大棚产量不高、资源利用率低、信息获取难的问题，我们以物联网技术为基础，设计了一种智能大棚测控系统，可以提高农业大棚的科学管理水平。 基本思路： 利用温度传感器、湿度传感器等搜集信息，并将信息发送至基站。以无线方式实现基站与客户端信息的实时交互。客户端采用3D技术，实现了对大棚的实时信息检测与智能控制。 创新点： （1）设计开发了3D界面客户端。具有三维立体显示效果及良好的交互式操控体验，界面精美，操作简单 （2）利用nRF24L01无线传感模块，实现机器人智能监控，动态搜集检测区域的信息 （3）加入烟雾传感模块、红外人体传感模块，基站和客户端两地同时声光报警，最大限度提高了大棚的安全性 技术关键： （1）Ogre 3D三维显示引擎、CEGUI图形用户界面引擎、OgreMax三维场景导入模块、串口通信模块四大部分的整合 （2）各种控制信号的收集、处理、以及通过无线方式与客户端进行通信 （3）通过nRF24L01无线模块实时控制机器人的行动 主要技术指标： 传输距离：开阔地通信距离为100米左右，NRF24L01+PA+LNA在250K的速率下距离为1100米左右 温度范围：–55°C ~+125°C，精度：0.1°C 湿度范围：20~90%RH，精度：±5%RH 光照范围：100~999lx，精度：1lx 烟雾范围：100~10000ppm，精度：1ppm 人体检测范围：感应距离7米以内
科学性、先进性
- 作品的科学性先进性： 目前市场中应用的农业大棚系统中主要有clesun农业环境监控管理系统、加拿大argus温室控制系统以及九天农业工程有限公司的“九天温室”系统等。我国在这一方面的研究还处于初级阶段，功能相对比较单一。我们综合了无线通信技术、嵌入式技术和传感技术，在实现了温度、湿度和光照等基础功能的基础上，加入了烟雾、红外人体检测模块，保证大棚安全；界面采用3D实时交互界面；加入无线监控机器人，实现远程巡视。 参考文献： [1]王风云, 尚明华, 封文杰, Argus控制系统在设施农业中的应用[D] [2]Argus Controls, Crop Modeling and Automated Control Systems
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 合作生产，诺众网络团队提供硬件设计、软件开发等技术支持，并负责技术培训。
作品可展示的形式
- 实物、产品；模型；磁盘；现场演示；图片；录像
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）客户端界面采用3D效果显示，有着良好的交互式操控体验，同时可设置显示大棚内温、湿度等参数，并能进行自动、手动控制切换及声光报警等 （2）客户端和基站之间采用无线进行通信，大棚内温度、湿度、光照等信号均来源于不同模块，不仅扩展灵活而且可多点取样 （3）远程无线控制机器人的行动并发回实时监控画面 适用范围：各种类型的蔬菜、水果和花卉大棚均可使用 推广前景： 据北京农技推广中心数据显示，全国共有5000个大型温室示范基地，包括温室250万公顷，大型连栋温室2000公顷，总面积占世界首位。在此背景下，我们开发了这套系统，可以满足温室系统的智能需求，把人们从繁重的农业劳作中解脱出来。 市场分析和经济效益预测： 系统实际推广中需花费4000元左右，能节省人工40%左右，增产30%左右。我们对寿光蔬菜基地进行了走访，调查得知100m×10m普通大棚每年的收入为3万元，去除各种费用纯收入一万元。“无忧大棚”预期收入3.9万，每个大棚每年的纯收入为2.3万。
同类课题研究水平概述
- 近年来，随着计算机技术、自动控制及网络等技术在温室环境控制及管理等方面的广泛应用，温室技术发展非常迅速，世界各国以高技术含量、低投入、高产出为切入点，充分利用现代化农业设施，极大的提高了农业机械化技术水平以及设施综合环境调控水平。智能化的农业设施已成为当今世界各国展示农业科技发展水平的重要标志，是当前农业研究的热点之一。 目前，国外农业发达的国家如欧洲的荷兰，中东的以色列，北美洲的美国以及亚洲的日本和韩国在智能化农业研究方面，处于世界领先地位。它们不仅在结构化、机械化、自动化等方面设备技术水平高，而且在计算机智能化、温室环境调控方面也代表了世界先进水平。温室系统的运作基本由计算机控制操作，温室的环境控制和水肥调控已经全面走向自动化。 现阶段我国大多数温室系统依靠人工经验管理，很大程度上影响了经济效益的快速发展。我国智能温室系统研究尚处于起步阶段，大多数系统的先进性和可靠性无法得到保证。无线通信技术在温室环境中的应用研究较少，与国外先进技术相比，我国的农业智能化研究仍有很长的路要走。 针对目前国内智能农业的研究现状，我们在智能温室方面大胆创新，开发出了3D交互界面的新型物联网大棚，结合无线通信技术、嵌入式技术和无线传感技术，实现了农业大棚的智能化管理，并通过烟雾传感器、红外人体传感器来保障大棚的安全。
