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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 農(nóng)業(yè)通用遠(yuǎn)程生產(chǎn)指導(dǎo)與預(yù)警設(shè)備
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本設(shè)備應(yīng)用于小規(guī)模農(nóng)作物生長環(huán)境的遠(yuǎn)程、實(shí)時監(jiān)測預(yù)警及生產(chǎn)指導(dǎo)。融合了傳感器技術(shù)、單片機(jī)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及專家系統(tǒng)指導(dǎo)等技術(shù)，以移動通信的SMS短消息服務(wù)為依托，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境因子短信查詢、短信自動預(yù)警、遠(yuǎn)程設(shè)置等功能，用戶可根據(jù)作物種類加載相應(yīng)的專家生產(chǎn)指導(dǎo)模塊，進(jìn)行針對性生產(chǎn)指導(dǎo)。本設(shè)備為小規(guī)模農(nóng)作物環(huán)境因子實(shí)時監(jiān)測預(yù)警和生產(chǎn)指導(dǎo)提供了一種可行、可靠的解決方案。
- 詳細(xì)介紹：
- 1、研發(fā)背景 我國農(nóng)業(yè)需要向優(yōu)質(zhì)、高效、高產(chǎn)的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型。如何在有限的農(nóng)業(yè)資源基礎(chǔ)上，面向我國農(nóng)業(yè)特點(diǎn)，借助先進(jìn)的科技手段提高生產(chǎn)效率已經(jīng)成為必須解決的重大問題。由于農(nóng)作物對某些環(huán)境因子變化敏感，當(dāng)環(huán)境因子出現(xiàn)極端情況時，如不能及時采取措施，農(nóng)作物就可能大面積減產(chǎn)，造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。我國地域遼闊、氣候多樣，生產(chǎn)條件千差萬別，不同作物、不同品種均需因地制宜進(jìn)行管理，而目前我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以小家庭模式為主，農(nóng)業(yè)技術(shù)人員缺少、農(nóng)民知識水平較低，缺乏針對性的科學(xué)生產(chǎn)指導(dǎo)。 因此，設(shè)計(jì)本作品主要面向小規(guī)模生產(chǎn)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)指導(dǎo)和環(huán)境監(jiān)測預(yù)警。一方面能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)境因子的實(shí)時監(jiān)測和遠(yuǎn)程災(zāi)害氣候預(yù)警預(yù)報，從而有效避免夏季高溫和冬季寒害帶來的損害；另一方面，提供作物生產(chǎn)指導(dǎo)服務(wù)，使專家指導(dǎo)知識有效促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動，從而提高我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理水平。 2、作品技術(shù) 2.1、將GSM技術(shù)引入農(nóng)業(yè)范疇，設(shè)備可通過SMS短消息實(shí)現(xiàn)用戶與設(shè)備的遠(yuǎn)程交互，實(shí)時感知作物所處環(huán)境信息；當(dāng)氣候狀態(tài)超出災(zāi)害氣候定義時，一方面現(xiàn)場報警提示處理，另一方面以SMS短消息方式遠(yuǎn)程通知用戶。 2.2、引入作物生產(chǎn)指導(dǎo)模型，提供作物針對性的生產(chǎn)指導(dǎo)。根據(jù)實(shí)時監(jiān)測到的環(huán)境信息（溫濕度），結(jié)合作物類別與特征，形成針對性、分階段生產(chǎn)指導(dǎo)規(guī)則，以短信方式提供給用戶，指導(dǎo)用戶精細(xì)種植。 2.3、提供通用的作物生產(chǎn)指導(dǎo)通用平臺。設(shè)備軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)軟件為生產(chǎn)指導(dǎo)軟件提供標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)接口，根據(jù)需要加載相應(yīng)的生產(chǎn)指導(dǎo)軟件，即可在不改變已有設(shè)備的前提下實(shí)現(xiàn)對不同作物的生產(chǎn)指導(dǎo)。 2.4、主要技術(shù)指標(biāo) 溫濕度監(jiān)測指標(biāo) 系統(tǒng)采用數(shù)字型高精度、寬范圍溫濕度傳感器，并經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)氣象設(shè)備標(biāo)定校正，監(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、誤差小，具體監(jiān)測范圍及精度如下： 空氣溫度工作范圍-40—123.8℃，精度±0.4℃ 空氣濕度工作范圍0—100%RH，精度±4.5%RH 響應(yīng)時間 按鍵之后顯示相應(yīng)信息，響應(yīng)時間小于1秒。 超過溫濕度閾值，發(fā)送預(yù)警短信到用戶手機(jī)響應(yīng)時間小于1分鐘（GSM網(wǎng)絡(luò)正常）。 通信距離 系統(tǒng)與用戶手機(jī)采用GSM網(wǎng)絡(luò)通信，通信距離與GSM覆蓋網(wǎng)絡(luò)直接相關(guān)。截至2010年年底，陜西移動網(wǎng)絡(luò)城市網(wǎng)絡(luò)覆蓋率達(dá)到99．9％，鄉(xiāng)鎮(zhèn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋率高達(dá)100％ 3、前景預(yù)測 小規(guī)模農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境集中監(jiān)測與生產(chǎn)指導(dǎo)系統(tǒng)非常適合在我國現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)各領(lǐng)域推廣應(yīng)用，作品硬件成本低于400元，可以滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的成本和環(huán)境要求，作品應(yīng)用可以大幅度提高農(nóng)作物管理水平?？蓱?yīng)用于陜西省的番茄、甜瓜、櫻桃等作物生產(chǎn)，還可推廣應(yīng)用到云南優(yōu)質(zhì)花卉、新疆瓜果等設(shè)施農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)。 目前手機(jī)已經(jīng)成為日常通信工具，農(nóng)民通常能熟練收發(fā)短信，GSM網(wǎng)絡(luò)能夠保證數(shù)據(jù)的快速傳輸，減少布線成本，擴(kuò)大設(shè)備的應(yīng)用范圍。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 1、設(shè)計(jì)目的 針對我國農(nóng)業(yè)遠(yuǎn)程預(yù)警的不足，農(nóng)作物生產(chǎn)指導(dǎo)的匱乏，通過將傳感器技術(shù)，單片機(jī)技術(shù)和GSM技術(shù)結(jié)合，以期實(shí)現(xiàn)對農(nóng)作物的遠(yuǎn)程監(jiān)測預(yù)警和生產(chǎn)指導(dǎo)。 2、基本思路 本設(shè)備硬件采用模塊化設(shè)計(jì)思想，分為主控模塊、通信模塊、檢測模塊、用戶交互模塊和電源模塊，其中主控模塊由單片機(jī)構(gòu)成主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換與處理；通信模塊主要由SIM300構(gòu)成負(fù)責(zé)短信的收發(fā)；監(jiān)測模塊由傳感器構(gòu)成負(fù)責(zé)采集環(huán)境信息并向主控模塊匯報；用戶交互模塊由LCD和按鍵構(gòu)成負(fù)責(zé)實(shí)時顯示與現(xiàn)場操作；電源模塊負(fù)責(zé)為設(shè)備提供穩(wěn)定的直流電壓源。 設(shè)備的軟件采用層次化設(shè)計(jì)，總體可分為系統(tǒng)軟件和生產(chǎn)指導(dǎo)軟件兩大部分。系統(tǒng)軟件，主要完成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換、處理與通信功能；生產(chǎn)指導(dǎo)軟件部分，用戶可根據(jù)實(shí)際需要加載，實(shí)現(xiàn)不同作物的生產(chǎn)指導(dǎo)目前可提供櫻桃與蘋果的生產(chǎn)指導(dǎo)平臺。 3、創(chuàng)新點(diǎn) 3.1、實(shí)現(xiàn)低成本、遠(yuǎn)程實(shí)時環(huán)境監(jiān)測與預(yù)警。 3.2、提供作物針對性的生產(chǎn)指導(dǎo)。 3.3、提供通用的作物生產(chǎn)指導(dǎo)平臺。 技術(shù)關(guān)鍵 4.1、環(huán)境信息的采集與處理技術(shù)。 4.2、遠(yuǎn)程短信交互及預(yù)警技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。 4.3、生產(chǎn)指導(dǎo)軟件與系統(tǒng)軟件的融合。 5、主要技術(shù)指標(biāo) 溫濕度監(jiān)測指標(biāo)：空氣溫度工作范圍-40—123.8℃，精度±0.4℃；空氣濕度工作范圍0—100%RH，精度±4.5%RH。 通信距離：系統(tǒng)與用戶手機(jī)采用GSM網(wǎng)絡(luò)通信，通信距離與GSM覆蓋網(wǎng)絡(luò)
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 1、科學(xué)性： 環(huán)境因子對農(nóng)作物的生長起著重要作用，不同作物對環(huán)境要求不同，即使同一作物在不同階段下的要求也不同，如櫻桃每個階段都生長在適宜的環(huán)境條件下，能保證比普通大棚櫻桃提前上市10天左右，經(jīng)濟(jì)效益明顯提高。如果能夠精確跟蹤櫻桃的生長階段并提供適宜的生長指導(dǎo)信息可提高櫻桃經(jīng)濟(jì)效益5%左右。 2、先進(jìn)性： 基于SMS技術(shù)實(shí)現(xiàn)環(huán)境因子實(shí)時監(jiān)測和遠(yuǎn)程預(yù)警，突破了傳統(tǒng)有線設(shè)備布線復(fù)雜、維護(hù)困難的現(xiàn)狀；克服了其他無線設(shè)備監(jiān)測距離受限、操作復(fù)雜、預(yù)警不及時等問題。 具有重要的遠(yuǎn)程災(zāi)害氣候預(yù)警預(yù)報功能。用戶可通過短信修訂作物的報警閾值，當(dāng)環(huán)境超出正常范圍值時，設(shè)備能主動發(fā)送預(yù)警預(yù)報短信給用戶，提高了生產(chǎn)安全性。 提供通用的作物生產(chǎn)指導(dǎo)平臺?？稍诓桓淖円延性O(shè)備的前提下實(shí)現(xiàn)對不同作物的生產(chǎn)指導(dǎo)。設(shè)備針對作物的生長階段不同提供相應(yīng)的生產(chǎn)指導(dǎo)信息，能夠很好的解決現(xiàn)階段我國農(nóng)業(yè)技術(shù)人員缺少，農(nóng)民技術(shù)水平較低的問題。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 西北農(nóng)林科技大學(xué)校挑戰(zhàn)杯大賽二等獎。
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實(shí)物 圖片 樣品
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 1、使用說明：詳見使用說明書。 2、技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢：低成本、適應(yīng)性強(qiáng)的環(huán)境監(jiān)測設(shè)備設(shè)計(jì)；遠(yuǎn)程、實(shí)時環(huán)境監(jiān)測與預(yù)警；提供作物生產(chǎn)指導(dǎo)通用平臺。 3、適應(yīng)范圍及推廣前景：小規(guī)模農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境集中監(jiān)測與生產(chǎn)指導(dǎo)系統(tǒng)非常適合在我國現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)各領(lǐng)域推廣應(yīng)用，作品硬件成本低于400元，可以滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的成本和環(huán)境要求。可應(yīng)用于陜西省的番茄、甜瓜、櫻桃等作物生產(chǎn)，還可推廣應(yīng)用到云南優(yōu)質(zhì)花卉、新疆瓜果等設(shè)施農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)。 4、市場分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測：目前我國日光溫室和塑料大棚分別達(dá)到330千公頃和670千公頃，比上年增長30%和23%。日光溫室種植的基本上是高價格的經(jīng)濟(jì)作物，許多經(jīng)濟(jì)作物都需要精細(xì)種植，實(shí)時掌握作物的環(huán)境信息和遇到災(zāi)害天氣進(jìn)行及時預(yù)警并采取相應(yīng)的措施才能解決農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增效。本作品旨在提高產(chǎn)業(yè)發(fā)展、推進(jìn)科技應(yīng)用、加強(qiáng)科學(xué)管理，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)增效與農(nóng)民增收，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
同類課題研究水平概述
- 1、國外研究現(xiàn)狀： 目前，國外在農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)控方面技術(shù)相對先進(jìn)，能夠達(dá)到對多環(huán)境因子綜合控制的水平。典型有： 美國加州大學(xué)伯克利分校所設(shè)計(jì)的環(huán)境實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)，應(yīng)用在俄勒岡州的一個葡萄園中，通過無線通信技術(shù)發(fā)送到信號接收節(jié)點(diǎn)，再通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到計(jì)算機(jī)上，再由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，最后由葡萄園主從顯示系統(tǒng)中觀看分析結(jié)果。 英國倫敦大學(xué)農(nóng)學(xué)院研制的溫室計(jì)算機(jī)遙控技術(shù)，可以觀測50km以外溫室內(nèi)的光、濕、氣和水等環(huán)境狀況，并進(jìn)行遙控。 以色列溫室環(huán)境控制系統(tǒng)是現(xiàn)階段比較典型的代表性產(chǎn)品，具有很強(qiáng)的實(shí)用性，具體特點(diǎn)包括：具有一個綜合性的、實(shí)用靈活的、由許多控制應(yīng)用程序構(gòu)成的軟件包，可檢測溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向等數(shù)據(jù)，主控制與控制網(wǎng)絡(luò)的通信可以通過電纜、無線或手機(jī)等方式進(jìn)行；軟件基于Windows平臺。 2、國內(nèi)研究現(xiàn)狀： 國外在農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)控方面技術(shù)起步較晚，但改革開放以后發(fā)展較為迅速，已取得一定成果。 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)成功研制了“WJG-1型實(shí)驗(yàn)環(huán)境監(jiān)控計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)”，該系統(tǒng)數(shù)據(jù)小型分布式數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)； 江蘇大學(xué)研制成了基于PLC工控機(jī)進(jìn)行管理的植物工廠系統(tǒng)，對溫度、光照、施肥等進(jìn)行綜合控制； 中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)開發(fā)了日光溫室環(huán)境數(shù)字式監(jiān)控系統(tǒng)，采用有線控制方式，以計(jì)算機(jī)作為整個監(jiān)控系統(tǒng)的核心； 從國內(nèi)對環(huán)境控制的研究看，基于有線的測量控制系統(tǒng)相對比較成熟，但有線通信方式安裝維護(hù)難度大，且易致線纜老化，使系統(tǒng)可靠性降低，而無線方式無需布線、組網(wǎng)靈活、易升級、同時無線通信設(shè)備可以在網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)隨意移動和重新組網(wǎng)，相對于有線通信方式具有明顯的優(yōu)勢，因此，近年來的研究重點(diǎn)在于無線環(huán)境監(jiān)測設(shè)備與系統(tǒng)方向。典型有： 國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心開發(fā)的“溫室娃娃”，以單片機(jī)為處理核心，可實(shí)時監(jiān)測溫室內(nèi)的氣溫、空氣濕度等信息，并通將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到個人計(jì)算機(jī)，特點(diǎn)是通過語音現(xiàn)場報警，并且能夠指導(dǎo)溫室生產(chǎn)管理。 在基于無線通信方式的農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中，存在技術(shù)復(fù)雜、需要專業(yè)技術(shù)人員操作等問題，造成實(shí)際推廣困難。而手持式或獨(dú)立小型設(shè)備具有攜帶方便、操作簡單的優(yōu)勢，但是不具有實(shí)時、遠(yuǎn)程的預(yù)警預(yù)報功能，且實(shí)際使用時，對用戶的指導(dǎo)生產(chǎn)能力不足。
