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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 非接觸式甘蔗含糖量檢測(cè)儀及其無線傳感器網(wǎng)絡(luò)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 糖業(yè)是關(guān)系國計(jì)民生的重要產(chǎn)業(yè)，蔗糖在其中占有重要的比例。通過甘蔗糖含量測(cè)量?jī)x，能指導(dǎo)廣大蔗農(nóng)科學(xué)種植甘蔗和工廠按質(zhì)論價(jià)收購甘蔗。在消化吸收前人有關(guān)蔗糖含量的檢測(cè)方法和研究成果的基礎(chǔ)上，本團(tuán)隊(duì)對(duì)蔗糖含量的檢測(cè)進(jìn)行了研究，研制出了基于高頻電磁波技術(shù)的非接觸式甘蔗糖含量測(cè)量?jī)x，本儀器主要包括非接觸式手持測(cè)糖儀，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和上位機(jī)配套軟件三大模塊。手持測(cè)糖儀用于采集甘蔗的糖含量，并通過無線網(wǎng)絡(luò)將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦SPC機(jī)，同時(shí)PC機(jī)處理中的上位機(jī)配套軟件自動(dòng)接收和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，最終實(shí)現(xiàn)高效的自動(dòng)化的甘蔗種植管理模式。
- 詳細(xì)介紹：
- 本項(xiàng)目主要包括非接觸式手持測(cè)糖儀，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和上位機(jī)配套軟件三大模塊。手持測(cè)糖儀用于采集甘蔗的糖含量，并通過無線網(wǎng)絡(luò)將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦S的PC機(jī)，PC機(jī)對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理并存儲(chǔ)，為工廠對(duì)廣大農(nóng)田進(jìn)行管理提供幫助. （1）非接觸式手持測(cè)糖儀 手持測(cè)糖儀的工作原理主要是借助高頻電磁波來進(jìn)行測(cè)量，即傳感器通過發(fā)射電磁波并穿過介質(zhì)，由電磁波信號(hào)穿過介質(zhì)的強(qiáng)弱可測(cè)出甘蔗糖含量。當(dāng)傳感器發(fā)射的電磁波穿過甘蔗或糖液時(shí)，信號(hào)便產(chǎn)生反射、透射和散射等現(xiàn)象。甘蔗糖含量越低說明水分越高，信號(hào)可能衰減就大，反之，甘蔗糖含量越高電磁波信號(hào)衰減就越小。根據(jù)信號(hào)穿過溶液其頻率變化便可測(cè)出甘蔗糖含量。 本儀器的核心技術(shù)問題是高頻電磁波傳感器的制作和微處理器軟硬件設(shè)計(jì)。課題組在完成接觸式甘蔗測(cè)糖儀的基礎(chǔ)上，采用高頻電磁波透射方法，通過兩年多的努力，研發(fā)出可以不破壞被測(cè)對(duì)象即可完成糖含量測(cè)量的傳感器，解決了使用針式探頭（即接觸式傳感器）測(cè)量存在的不足，并可以實(shí)現(xiàn)更大范圍濃度的準(zhǔn)確測(cè)量。 （2）無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由田間局域網(wǎng)和遠(yuǎn)程傳輸網(wǎng)構(gòu)成。 田間局域網(wǎng)是通過多個(gè)基于CC1100的短距離無線收發(fā)模塊建立起來的，目的在于將測(cè)糖儀測(cè)得的數(shù)據(jù)通過這個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳回工廠或數(shù)據(jù)處理中心。田間局域網(wǎng)中各個(gè)短距離無線收發(fā)模塊為一測(cè)量節(jié)點(diǎn)，此外還有一個(gè)信息管理中心，用于管理各個(gè)節(jié)點(diǎn)。當(dāng)其中有某個(gè)節(jié)點(diǎn)不正常工作時(shí)，可以通過相鄰節(jié)點(diǎn)完成數(shù)據(jù)傳輸。 遠(yuǎn)程傳輸網(wǎng)是建立在TC35i硬件平臺(tái)上的GSM網(wǎng)絡(luò)。它負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)從田間局域網(wǎng)管理中心處及時(shí)地傳送到工廠。 （3）上位機(jī)（PC機(jī)）配套軟件 上位機(jī)配套軟件能夠通過無線連接和直接連接兩種方式獲得儀器數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)Excel式的數(shù)據(jù)保存、管理?？梢酝ㄟ^所接收到的數(shù)據(jù)判斷是否到甘蔗收割的時(shí)節(jié)，甘蔗施肥是否合理，甘蔗是否遭受病蟲害等。
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.發(fā)明目的 糖業(yè)是關(guān)系國計(jì)民生的重要產(chǎn)業(yè)，蔗糖在其中占有重要的比例。但現(xiàn)在農(nóng)民科學(xué)種植甘蔗水平和制糖業(yè)信息化管理水平仍然很低。因而研究出一種先進(jìn)的糖含量檢測(cè)儀并結(jié)合信息化技術(shù)提升農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化種植管理水平，很好地幫助廣大蔗農(nóng)掌握何時(shí)施肥才能高產(chǎn)，施什么樣的肥才能種出高糖度的甘蔗，何時(shí)收割才能使糖廠和蔗農(nóng)獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益，以及預(yù)防病蟲害等科學(xué)種植甘蔗的新方法提供手段和信息化管理平臺(tái)有著極其重要的目的意義。 2.基本思路 本項(xiàng)目主要包括非接觸式手持測(cè)糖儀，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和上位機(jī)配套軟件三大模塊。手持測(cè)糖儀用于采集甘蔗的糖含量，并通過無線網(wǎng)絡(luò)將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦S的PC機(jī)，PC機(jī)對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理并存儲(chǔ)，為工廠對(duì)廣大農(nóng)田進(jìn)行管理提供幫助。 3.創(chuàng)新點(diǎn) （1）首次將高頻電磁波技術(shù)應(yīng)用于甘蔗種植，實(shí)現(xiàn)蔗糖含量的非接觸式測(cè)量； （2）將無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成功運(yùn)用到甘蔗的種植領(lǐng)域，變革了傳統(tǒng)管理模式 （3）該手持測(cè)糖儀也可應(yīng)用于其它農(nóng)作物和各種飲料糖含量的快速檢測(cè)。 4.技術(shù)關(guān)鍵 （1）如何設(shè)計(jì)出測(cè)量甘蔗含糖量的傳感器電路； （2）怎樣提高傳感器的測(cè)量分辨率、穩(wěn)定性和可靠性。 5.主要技術(shù)指標(biāo) （1）電源管理:工作模式，休眠模式，掉電模式； （2）糖濃度檢測(cè)范圍：5%～35%；
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 經(jīng)過查閱國內(nèi)外關(guān)于制糖技術(shù)研究的文獻(xiàn)得知，前人對(duì)甘蔗制糖生產(chǎn)工藝、制糖過程化學(xué)管理分析方法以及如何科學(xué)地檢測(cè)出煮糖罐中糖液過飽和度等內(nèi)容做了大量研究工作，取得了許多的重要成果，對(duì)提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度有很好的促進(jìn)作用。但是就甘蔗生長(zhǎng)過程中糖含量無損非接觸式檢測(cè)及其無線傳感器網(wǎng)絡(luò)方面研究而言，這還是一個(gè)空白。本課題組在總結(jié)前人關(guān)于糖度分析、檢測(cè)所采用的技術(shù)方法的基礎(chǔ)上，借鑒了伽馬法糖濃度儀、近紅外分析儀、阿貝分析儀、錘度計(jì)以及針式探頭糖含量檢測(cè)儀等檢測(cè)手段的設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)。提出采用基于高頻電磁波技術(shù)的非接觸式檢測(cè)法解決甘蔗糖含量問題的設(shè)想。通過兩年多的不懈努力，實(shí)現(xiàn)了這個(gè)夢(mèng)想。這種非接觸式檢測(cè)法及裝置的特點(diǎn)是：無核輻射，無機(jī)械磨損；檢測(cè)速度快，且無損傷，能耗低，體積更小、重量更輕、性價(jià)比更高。通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能實(shí)施甘蔗生長(zhǎng)中糖含量實(shí)時(shí)檢測(cè)及實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和海量存儲(chǔ)，改變了落后的甘蔗種植生產(chǎn)管理模式，具有廣闊的市場(chǎng)前景。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2008年10月獲得某校第四屆“創(chuàng)新杯”科技發(fā)明A類三等獎(jiǎng)。 2008年10月獲準(zhǔn)“國家大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃”項(xiàng)目資金支持。
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 面議。
作品可展示的形式
- 實(shí)物樣機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)演示與文字圖片描述。
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 本作品采用自主研發(fā)的高頻電磁波傳感器實(shí)現(xiàn)甘蔗含糖量的非接觸式測(cè)量，為了節(jié)能該儀器的數(shù)據(jù)采集及顯示采用超低功耗微處理器c8051f007和OLED設(shè)計(jì);為了能實(shí)時(shí)地掌握甘蔗的生長(zhǎng)情況，所測(cè)數(shù)據(jù)能通過無線局域網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到信息管理中心，然后再由該無線局域網(wǎng)信息管理中心通過GSM網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)焦S的PC，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)海量存儲(chǔ)。 其主要優(yōu)勢(shì)為：實(shí)現(xiàn)樣本無損檢測(cè)，測(cè)量便捷速度快，遠(yuǎn)程海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。無核輻射，探頭無機(jī)械磨損，能耗低，體積更小、重量更輕、性價(jià)比更高。 該儀器的開發(fā)成功為甘蔗科學(xué)種植、參數(shù)檢測(cè)與傳輸提供了有力手段。同時(shí)對(duì)廣西推進(jìn)蔗糖制造業(yè)智能化信息管理也有良好的促進(jìn)作用，使廣西的甘蔗種植技術(shù)趕超國際領(lǐng)先水平有著極其重要的意義。 本裝置不但適用于甘蔗的種植和收購使用，而且還可以用于水果和飲料的糖含量檢測(cè)。因此本作品具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。
同類課題研究水平概述
- 經(jīng)過查閱國內(nèi)外有關(guān)甘蔗糖含量技術(shù)的文獻(xiàn)得知，就甘蔗生長(zhǎng)過程中糖含量無損非接觸式檢測(cè)及其無線傳感器網(wǎng)絡(luò)方面研究而言，這還是一個(gè)空白。本課題組在總結(jié)前人關(guān)于糖度分析、檢測(cè)所采用的技術(shù)方法的基礎(chǔ)上，借鑒了伽馬法糖濃度儀、近紅外分析儀、阿貝分析儀以及錘度計(jì)等檢測(cè)手段的設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)。提出采用基于高頻電磁波技術(shù)的非接觸式檢測(cè)法解決甘蔗糖含量問題的設(shè)想。這種非接觸式檢測(cè)法的核心技術(shù)是如何研制出對(duì)蔗糖敏感的特殊傳感器。這種技術(shù)若能開發(fā)成功，那么它將不存在核輻射影響，傳感器也不存在機(jī)械磨損的問題。事實(shí)上，通過兩年多的不懈努力，實(shí)現(xiàn)了這個(gè)夢(mèng)想。這種非接觸式甘蔗糖含量檢測(cè)法及裝置主要由高頻電磁波傳感器和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)以及數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸?shù)腉SM模塊等硬件和軟件組成，其特點(diǎn)是：無核輻射，無機(jī)械磨損；檢測(cè)速度快，且無損傷，能耗低，體積更小、重量更輕、性價(jià)比更高。通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能實(shí)施甘蔗生長(zhǎng)過程中糖含量實(shí)時(shí)檢測(cè)及實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和海量存儲(chǔ)。該儀器的研發(fā)成功為改變落后的甘蔗種植生產(chǎn)管理模式提供了極好的手段。此外，本裝置不但適用于甘蔗的種植和收購使用，而且還可以用于水果和飲料的糖含量檢測(cè)。因此本作品具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。具有廣闊的市場(chǎng)前景。
