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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 智能化環(huán)境參量監(jiān)控儀
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本設(shè)計從生物生活的生態(tài)環(huán)境的基本參數(shù)出發(fā)，實(shí)時監(jiān)控多點(diǎn)養(yǎng)殖基地的溫度、濕度和光強(qiáng)，通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將信息發(fā)送到遠(yuǎn)程人機(jī)交互端，用戶可以及時的了解養(yǎng)殖基地的環(huán)境信息，并及時地做出控制調(diào)節(jié)反應(yīng)。本產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，自動化程度能滿足大規(guī)模的養(yǎng)殖要求。
- 詳細(xì)介紹：
- 本項(xiàng)目利用自動化能力強(qiáng)、集成度高的單片機(jī)作為數(shù)據(jù)和信息的處理平臺。利用軟件編寫程序，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對數(shù)據(jù)的存儲、處理、發(fā)送、判斷等，同時基于ZigBee 2006協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。利用溫度芯片、濕敏電阻、光電二極管對各參數(shù)的物理反應(yīng)，設(shè)計出合理的測量電路，并將信息傳輸給單片機(jī)。單片機(jī)對數(shù)據(jù)分析后經(jīng)設(shè)計的收發(fā)天線發(fā)送給遠(yuǎn)處的客戶端。同時用戶可以根據(jù)需求設(shè)置報警閥值，傳給監(jiān)控端，當(dāng)環(huán)境惡化時，啟動自動改善裝置。 設(shè)計中采用了一線傳輸數(shù)據(jù)技術(shù)，使一個監(jiān)控端可以接收多個監(jiān)測點(diǎn)的傳感器數(shù)據(jù)，他們的同類的參數(shù)采用一條數(shù)據(jù)線。大大增加了一個監(jiān)控端的使用范圍。同時監(jiān)控端還具有自動控制能力，根據(jù)用戶的設(shè)置很好的保持環(huán)境。數(shù)據(jù)的傳輸采用了ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，ZigBee網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)大的抗干擾能力保證了數(shù)據(jù)的可靠傳輸。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、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)
- 目的：解決大規(guī)模養(yǎng)殖中養(yǎng)殖者不能及時了解養(yǎng)殖環(huán)境和不能及時解決突發(fā)惡化環(huán)境對生產(chǎn)帶來的效益損失問題。解決人工測量效率低、工作量大的問題。 基本思路：利用電子傳感器、電子控制設(shè)備代替人工勞動實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)控，對惡化環(huán)境及時的按用戶要求做出應(yīng)急控制。利用無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程和廣域傳輸。用戶只需在控制室就能監(jiān)控養(yǎng)殖場的環(huán)境。 創(chuàng)新點(diǎn)： ?實(shí)現(xiàn)了溫度、濕度、光強(qiáng)的三位一體測量。 ?實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的一線傳輸，使得一個單片機(jī)能夠進(jìn)行多個監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)處理。 ?將ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)集成入監(jiān)控模塊，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境信息的無線網(wǎng)絡(luò)傳輸。 技術(shù)關(guān)鍵：該設(shè)計包含多個環(huán)境物理量的檢測，測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)簡單，數(shù)據(jù)傳輸手段先進(jìn)。技術(shù)涉及到計算機(jī)、無線通信和自動化測量與控制領(lǐng)域。采用單片機(jī)作為檢測終端，成本低、結(jié)構(gòu)簡單、控制靈活，同時能實(shí)現(xiàn)近距離內(nèi)的多點(diǎn)環(huán)境物理量的測量。采用了ZigBee無線通信技術(shù)，自主開發(fā)硬件和編寫通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)無線局域網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，使環(huán)境參量能及時上傳，實(shí)現(xiàn)實(shí)時測量、控制與顯示的效果。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單、成本低，具有很好的應(yīng)用前景。 主要指標(biāo)：對溫度、濕度、光強(qiáng)的實(shí)時監(jiān)控。多點(diǎn)監(jiān)測的一線技術(shù)。對用戶需求的及時響應(yīng)。數(shù)據(jù)的通信、存儲、分析、定標(biāo)。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 該產(chǎn)品利用了現(xiàn)有成熟的電子電器測控技術(shù)、ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。在功能上結(jié)合相關(guān)聯(lián)的多項(xiàng)指標(biāo)，使人們對多點(diǎn)多參數(shù)同時測控變得簡潔、方便。該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單，原理清晰，性能穩(wěn)定，元器件成本低廉。在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了溫度、濕度和光強(qiáng)的多監(jiān)測點(diǎn)一體測量，集成入無線網(wǎng)絡(luò)模塊，建立了遠(yuǎn)程、廣域的無線網(wǎng)絡(luò)，使得控制的范圍廣，適用于小區(qū)、農(nóng)田、農(nóng)場、試驗(yàn)區(qū)等片區(qū)內(nèi)溫度、濕度、光強(qiáng)的同時監(jiān)控。 與市場產(chǎn)品相比，該產(chǎn)品綜合了溫度、濕度和光強(qiáng)的測量，使人們生活中的三大重要環(huán)境參數(shù)可以得到有效的監(jiān)控，使人們能及時了解片區(qū)的環(huán)境變化，做出及時的反應(yīng)，既提高了實(shí)用價值，又節(jié)約了生產(chǎn)成本。 參考文獻(xiàn) 【1】求是科技.單片機(jī)典型模塊設(shè)計實(shí)例導(dǎo)航. 北京：人民郵電出版社,2008 【2】 李文仲.ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)入門與實(shí)戰(zhàn).北京航空航天大學(xué)出版社,2007
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2010年9月；校級物理實(shí)驗(yàn)競賽一等獎 2010年11月14日；北京交通大學(xué)；北京市教育委員會主辦、北京交通大學(xué)承辦的北京市大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)競賽；北京市物理實(shí)驗(yàn)競賽二等獎 2010年12月；本校第十一屆“星火基金”項(xiàng)目結(jié)題答辯會上通過結(jié)題審核，并獲“優(yōu)秀項(xiàng)目”。
作品所處階段
- 試驗(yàn)成功、已生產(chǎn)出一套、可以投產(chǎn)
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實(shí)物、現(xiàn)場演示
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
- 本產(chǎn)品基于對生態(tài)環(huán)境最基本的溫度、濕度、光強(qiáng)的實(shí)時檢測，集成入無線網(wǎng)絡(luò)模塊。使用時儀器會及時地將采集的數(shù)據(jù)傳送給顯示端，供用戶了解。用戶根據(jù)鍵盤的提示可以設(shè)定報警閾值和參數(shù)比例。該儀器能根據(jù)用戶的比例設(shè)置，計算出環(huán)境綜合指數(shù)。在環(huán)境達(dá)到報警閾值時，儀器能及時報警，同時做出調(diào)控措施。該產(chǎn)品適用于對大規(guī)模的農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖生態(tài)環(huán)境的監(jiān)控，一個單片機(jī)檢測多個檢測點(diǎn)的生態(tài)環(huán)境參數(shù)，方便迅捷地讓遠(yuǎn)在監(jiān)控室的用戶了解養(yǎng)殖點(diǎn)的生態(tài)環(huán)境，當(dāng)環(huán)境惡化時，儀器先做出緩解措施，并等待用戶進(jìn)一步采取措施。用戶可以根據(jù)自己的要求設(shè)置環(huán)境參數(shù)控制的上下限，根據(jù)自己的要求使設(shè)備計算環(huán)境指數(shù)實(shí)時供用戶參考。產(chǎn)品集成度高，占地面積??；探頭小，方便放在探測點(diǎn)的任意位置；容易做防水措施。 該產(chǎn)品可以應(yīng)用到任何對該參數(shù)測量和控制的環(huán)境中。根據(jù)不同的要求可以在此基礎(chǔ)上開發(fā)更高的測控設(shè)備。目前市面上沒有溫度、濕度和光強(qiáng)同時多點(diǎn)監(jiān)測的一體機(jī)。該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單，原理清晰，性能穩(wěn)定，元器件成本低廉，容易改進(jìn)和推廣，市場前景廣闊，經(jīng)濟(jì)效益豐厚。
同類課題研究水平概述
- 目前市面上最常見同類產(chǎn)品有： 1、室內(nèi)電子溫度計、電子濕度計、光強(qiáng)計，他們針對一點(diǎn)檢測，方便攜帶，功能簡單。用于最簡單的溫濕度測量。 2、家用的溫控儀、溫濕度控制儀，他們針對儀器放置范圍的溫濕度進(jìn)行控制。 3、工產(chǎn)、生產(chǎn)車間的溫控儀，他們儀器精密、體積龐大、專業(yè)性較強(qiáng)、正對生產(chǎn)對象的特殊指標(biāo)。 4、市面上暫時沒有溫度、濕度、光強(qiáng)多點(diǎn)測量的小巧簡潔、方便攜帶的一體機(jī)。 5、市面上已經(jīng)有開發(fā)好的ZigBee 無線模塊，供用戶直接單獨(dú)使用。沒有集成到控制模塊中。 綜上所述，現(xiàn)有的對生態(tài)環(huán)境監(jiān)控儀器：低端產(chǎn)品功能簡單，使用范圍小；高端產(chǎn)品，技術(shù)要求高，針對性強(qiáng)，體積龐大，難以普及。本作品結(jié)合高端產(chǎn)品的功能豐富、個性化控制強(qiáng)和低端產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)簡潔，使用便攜的特點(diǎn)而設(shè)計。
