基本信息
- 项目名称：
- 基于无线传感器网络的橘园种植信息监测系统
- 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B类
- 简介：
- 本设计为一个基于无线传感器网络的橘园种植信息监测系统，克服了现有橘园环境监测系统和方法存在的监测困难、监测范围有限的问题，提供一种设计合理、成本低、布网方便并且使用简单、智能化程度高的适合于橘园大范围实时监测的方法，适用于山地、平地和温室柑橘园，有利于实现柑橘园管理的规范化和模式化。
- 详细介绍：
- 传统的橘园种植信息监测存在获取信息困难、监测范围有限、传递信息滞后等问题。针对以上现状，本发明设计了一种基于无线传感器网络的橘园种植信息监测系统，能满足大面积橘园多点、实时、快速监测作物种植信息的需求。 系统组成包括有农情信息监测仪、GPRS网关、远程数据库服务器和与服务器相接的客户端计算机。具体实施上,部署在橘园内的多个农情信息监测仪能实时采集橘园空气温、湿度、光照、降雨量、风向、风速等小气候环境参数，包括土壤含水量、土壤电导率、土壤温度等土壤墒情信息以及虫害发生情况，并提供本地模式和远程模式两种信息获取方式。本地模式下，农户进入果园可以通过液晶显示屏实地查看作物生长的各种农情参数。远程模式下，农艺专家可以通过互联网登录数据库实时查询作物的各种农情信息进行异地指导。 本发明硬件采用模块化低功耗设计，信息传递通过无线自组网方式实现对监测区域的多点有效覆盖，电源供给采用太阳能电池板和蓄电池交互供电，保障了系统的长时间可靠运行，十分适用于大面积山地橘园环境，能方便地指导橘园管理和生产，具有良好的应用前景。
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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
- 本设计为一个基于无线传感器网络的橘园种植信息监测系统，克服了现有橘园环境监测系统和方法存在的监测困难、监测范围有限的问题，提供一种设计合理、成本低、布网方便并且使用简单、智能化程度高的适合于橘园大范围实时监测的方法，适用于山地、平地和温室柑橘园，有利于实现柑橘园管理的规范化和模式化。 基本思路：包括由布设在被测橘园内的多个无线传感器节点（农情信息监测仪和虫害监测仪）、将所述的多个无线传感器节点监测的数据打包后上传的网关节点、与网关节点相接的远程数据库服务器和与服务器相接的客户端计算机。 创新点：采用多个、多种传感器构成无线传感器网络，由散布在工作区域中大量的体积小，成本低，具有无线通信、传感和数据处理能力的传感器节点组成的，每个节点可能具有不同的感知形态，例如声纳、震动波、红外线等，节点却可以完成对目标信息的采集、传输、决策制定与实施，实现区域监控、目标跟踪、定位和预测等任务。 技术关键：每一个节点在接收传感器的不同信息后，进行存储、处理、传输数据，同时通过无线网络，进行传感器节点之间信息的相互交换，并把信息传送到远程。
科学性、先进性
- 1、设计合理、成本低、布网方便并且操作简单和智能化程度高； 2、采用模块化设计并且使用系统使用低功耗芯片和太阳能充电电池直接供电，保障了节点的长时间运行和生命周期； 3、自组网可以实现同步对被监测的橘园内不同的土壤和大气环境信息参数的监测； 4、通过无线传感器网络能够时间感知、采样和存储数据，为研究人员提供在线的实时的数据挖掘与分析； 5、监测效果好、智能化程度高，能为农户提供大量的有用柑橘园的监测数据并附带预警作用，能更好地知道柑橘园的管理和生产； 6、由于采用无线通信技术，本系统可以实现对监测区域的全覆盖监测， 适用于山地、平地和温室柑橘园，实现柑橘园管理的规范化和模式化，促进柑橘产业的发展； 7、多组、多种传感器共同监测，可以反馈橘园生长所需的各项信息参数； 8、无线传感器网络中的农情信息监测仪数据处理模块采用微控制器AVR mega128L，负责控制传感器数据采集、无线通信、液晶实时显示和电池能量监测等；
获奖情况及鉴定结果
- 曾在2010年10月由广州市发明协会和广州华南知识产权国际交流中心组织的第二届广州高校学生知识产权创新赛中荣获发明创新类提名奖。 曾在2011年3月华南农业大学组织的“丁颖杯”大学生课外学术科技作品竞赛中荣获特等奖。
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 普通转让
作品可展示的形式
- 实物、产品，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
- 中国是柑橘的重要原产地之一，柑橘资源丰富，优良品种繁多。柑橘果树的生长发育、开花结果与温度、日照、水分(湿度)、土壤以及风、海拔、地形和坡向等环境条件紧密相关，准确获取这些农情信息对柑橘园的管理有很大的指导作用。受作业强度的限制，农艺人员无法频繁进入果园实地测查或采集样本返回实验室进行。因此，柑橘园虫害的现场自动监测方法与技术具有重大的研究价值，尤其是基于以上技术大尺度地研究一个果园或者一个区域内虫害的动态变化规律以及其与气候变化、柑橘园生态环境等的关系，在防治方式选择、果园经营管理上有重要的理论和实践价值。 果园农情信息监测和虫害监测预报应用中，无线局域网功能的监测节点可构成果园农情信息监测和虫害监测WSNs，实时获取果园农情信息（如温度、湿度、光照和土壤墒情等）、现场采集和处理虫害信息，配合网络多跳路由、自组网、信息互递等特点，连续、实时地向监测终端或农药精确喷施作业机具发布虫害信息，实现精细喷施农药的自动化、智能化及远程控制。
同类课题研究水平概述
- 目前，对柑橘园各种研究主要集中在种植方式、施肥、叶片与土壤营养、气候条件和土壤环境（温度、日照、水分、湿度、土壤含水量等）等方面。研究方法也往往局限于生物和化学分析方法，并且这些生物或者化学分析方法存在长时间、离体和离线的局限性。如土壤分析上，往往选取一定土壤区域进行采用单因子差异重复试验设计，从而分别考察土壤水分、营养等因素的影响。在叶片营养方面，分析手段也一般采取提取柑橘树土壤样品，叶片样品和果实样品的方法来考察土壤有机质和营养，叶片N含量等情况。总的来说，柑橘园农情信息的获取还是以化学方法为主，采用化学分析仪器，如滴定分析，组分分析等，对柑橘树土壤，叶片和果实进行分析，以获取影响因素。 果园、农田及仓储害虫的识别和监测中主要采取人工识别、声音识别、传感辨别和机器视觉识别四种方法。人工识别法借助放大镜、显微镜等工具或直接用肉眼判别害虫的种类和数量，工作量大、效率低、人为误差影响严重；应用声音识别法，由于每种害虫在求偶、攻击、竞争、报警等行为中发出多种声音信号，在不同的环境中发出的声音信号也有差异，另外还有很多隐蔽环境噪声以目前技术还无法检测。应用机器视觉技术进行果园虫害情况的相对估测具有准确度高、劳动量小、效率高等优点。然而，机器视觉技术却有带宽高、资源浪费和开发困难的缺点。传感辨别虽然相比机器视觉而然信息获取量较少，但却能高效快速的获取害虫主要信息，是现阶段实现果园害虫监测的有力工具。 传感器网络可以监测土壤状态,利用多种传感器来监测降雨量、河水水位和土壤水分,并依此预测爆发山洪的可能性。类似地,传感器网络在森林火灾准确预报、及时地预报,天气预报,精细农业,农作物中的害虫监测,土壤的酸碱度和施肥状况,农田管理等都有很大的应用前景。WANG et al认为，目前无线传感器网络在农业工程中的主要应用有5个方向，分别为环境监测、精细农业、机械过程控制、仪器设备自动化和跟踪系统。 在精细农业方向，刘航等认为，通过离子、生物传感器可以获知农田中的土壤养分，包括土壤有机质、PH 值、氮、磷、钾以及交换性钙和镁的监测，然后通过节点定位技术或在中心节点安装gps芯片可以确定缺少养分的区域， 从而实现精确的施肥。另外，还通过无线传感器网络采集农田作物环境信息，例如气温、湿度、光强等，再由专家系统对作物和作物环境进行诊断，并反馈给农民适当的信息。
