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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 基于ZigBee的溫室環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類(lèi)：
- 信息技術(shù)
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作A類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 本作品設(shè)計(jì)了一個(gè)基于ZigBee的溫室遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)借助移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、Internet和無(wú)線傳感網(wǎng)的互聯(lián)，利用ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)將終端節(jié)點(diǎn)采集到的數(shù)據(jù)，經(jīng)中心節(jié)點(diǎn)和GPRS模塊發(fā)送到GPRS網(wǎng)絡(luò)，再經(jīng)GPRS網(wǎng)絡(luò)到智能手機(jī)，實(shí)現(xiàn)溫室環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的效果。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，具有低成本、實(shí)時(shí)和便捷性。
- 詳細(xì)介紹：
- 溫室種植是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一種重要方式,提高其信息化、自動(dòng)化水平對(duì)加快農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化步伐具有重要意義，本作品設(shè)計(jì)了一個(gè)基于ZigBee的溫室遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)借助移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、Internet和無(wú)線傳感網(wǎng)的互聯(lián)，利用ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)將終端節(jié)點(diǎn)采集到的數(shù)據(jù)，經(jīng)中心節(jié)點(diǎn)和GPRS模塊發(fā)送到GPRS網(wǎng)絡(luò)，再經(jīng)GPRS網(wǎng)絡(luò)到智能手機(jī)，實(shí)現(xiàn)溫室環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的效果。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，具有低成本、實(shí)時(shí)和便捷性。系統(tǒng)主要分為以下五部分：①溫室環(huán)境監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)采集部分；②無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸單元；③遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸單元；④監(jiān)測(cè)中心數(shù)據(jù)處理分析部分；⑤手機(jī)客戶(hù)端和Internet PC顯示部分。 系統(tǒng)方案采用CC2431無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)芯片設(shè)計(jì)了溫室環(huán)境采集節(jié)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室環(huán)境下的空氣溫度、濕度、二氧化碳含量和土壤容積含水率的采集測(cè)量,并將采集到的環(huán)境參數(shù)通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳送到主服務(wù)器,完成數(shù)據(jù)的分析、存儲(chǔ)、查詢(xún)等功能,解決了大規(guī)模溫室農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況下,各溫室環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)不便的問(wèn)題,大大減少人力的投入,提高了生產(chǎn)效率。
作品圖片
作品專(zhuān)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)
- 目的和基本思路：本作品設(shè)計(jì)了一個(gè)基于ZigBee的溫室環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)溫室環(huán)境監(jiān)測(cè)的功能。該系統(tǒng)借助移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、Internet和無(wú)線傳感網(wǎng)的互聯(lián)，利用ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)將終端節(jié)點(diǎn)采集到的數(shù)據(jù)，經(jīng)中心節(jié)點(diǎn)和GPRS模塊發(fā)送到GPRS網(wǎng)絡(luò)，再經(jīng)GPRS網(wǎng)絡(luò)到智能手機(jī)，實(shí)現(xiàn)溫室環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的效果。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，具有低成本、實(shí)時(shí)和便捷性。 創(chuàng)新點(diǎn)：該系統(tǒng)采用基于ZigBee技術(shù)的CC2431節(jié)點(diǎn)連接傳感器，對(duì)溫室中的濕度、溫度、光照等信息實(shí)時(shí)采集，經(jīng)ZigBee多跳自組網(wǎng)絡(luò)將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到GPRS網(wǎng)絡(luò)，可分別送到手機(jī)客戶(hù)端和互聯(lián)網(wǎng)中的服務(wù)器，達(dá)到實(shí)時(shí)預(yù)警的目的。該系統(tǒng)將無(wú)線傳感網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)三網(wǎng)聯(lián)合互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了溫室環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。 技術(shù)關(guān)鍵：①ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)自組網(wǎng)；②移動(dòng)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)傳輸；③服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)環(huán)境參數(shù)的記錄和查詢(xún)及數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)；④無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)與GPRS模塊相連，將數(shù)據(jù)發(fā)送到手機(jī)客戶(hù)端和互聯(lián)網(wǎng)中的服務(wù)器。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 本作品為一套完整的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)在溫室環(huán)境中的應(yīng)用方案：實(shí)現(xiàn)溫室環(huán)境數(shù)據(jù)采集、上傳、存儲(chǔ)、應(yīng)用和分析，通過(guò)該平臺(tái)，用戶(hù)可以通過(guò)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)，在世界上任一個(gè)角落，隨時(shí)隨地獲取溫室環(huán)境中傳感器采集到的信息，即時(shí)做出正確的決策。能夠?qū)崿F(xiàn)自組網(wǎng)和自恢復(fù)功能的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，使其能在溫室環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，支持網(wǎng)狀路由協(xié)議，支持節(jié)點(diǎn)自組網(wǎng)，低功耗控制。與現(xiàn)有技術(shù)相比主要有以下優(yōu)勢(shì)： ①采用ZigBee技術(shù)構(gòu)建無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)。 ②該系統(tǒng)具有低成本、低功耗、便捷性以及無(wú)人值守的特點(diǎn)。 ③將無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)通信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)融合，實(shí)現(xiàn)三網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)傳輸。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無(wú)
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)
作品可展示的形式
- 現(xiàn)場(chǎng)演示
使用說(shuō)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(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 使用說(shuō)明：1．系統(tǒng)準(zhǔn)備；2．按圖2的實(shí)物拓?fù)鋱D連接與布局；3．給GPRS模塊和ZigBee節(jié)點(diǎn)上電，當(dāng)GPRS、協(xié)調(diào)器、終端節(jié)點(diǎn)上電后，協(xié)調(diào)器的R32燈就會(huì)閃亮。然后給終端節(jié)點(diǎn)上電，模塊上的綠燈在不停的閃爍，說(shuō)明組網(wǎng)成功，終端開(kāi)始采集數(shù)據(jù)； 4．根據(jù)程序設(shè)置好的發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)間，我們可以從手機(jī)終端看到各個(gè)時(shí)間點(diǎn)采集上來(lái)的數(shù)據(jù)。 效益預(yù)測(cè)：本作品為一套完整的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)在溫室環(huán)境中的應(yīng)用方案。實(shí)施本方案不僅可以節(jié)約大量的人力和財(cái)力，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫室環(huán)境，而且它是“物聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)的推廣與應(yīng)用。隨著電信網(wǎng)絡(luò)特別是3G技術(shù)的逐步普及，傳感器技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)推廣物聯(lián)網(wǎng)的條件逐步趨向成熟。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用前景十分廣闊，能夠廣泛應(yīng)用環(huán)境監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)、健康護(hù)理、智能家居、建筑物狀態(tài)監(jiān)控、城市交通、空間探索以及安全監(jiān)測(cè)、軍事等領(lǐng)域。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是高技術(shù)集成、面向未來(lái)的項(xiàng)目，其發(fā)展空間巨大，未來(lái)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)影響力也十分巨大。因此，“物聯(lián)網(wǎng)”被稱(chēng)為是下一個(gè)萬(wàn)億級(jí)的通信業(yè)務(wù)。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 1.溫室環(huán)境監(jiān)測(cè)研究 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息化、自動(dòng)化是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的重要標(biāo)志,有著重要的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)意義。溫室種植是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一種重要方式,提高其信息化、自動(dòng)化水平對(duì)加快農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化步伐具有重要意義。隨著網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)的發(fā)展,無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)憑借著功耗低、安全可靠、建設(shè)成本低廉等眾多優(yōu)點(diǎn)成為各種控制、監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的首選網(wǎng)絡(luò),將在農(nóng)業(yè)自動(dòng)化、家居智能化、工業(yè)控制、醫(yī)療衛(wèi)生等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一種基于ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的現(xiàn)代化溫室農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，隨著規(guī)?；?jīng)營(yíng)的出現(xiàn)，可能會(huì)建有很多個(gè)溫室，根據(jù)應(yīng)用的設(shè)計(jì)，在每個(gè)溫室中都建有一個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，由于溫室中的環(huán)境都比較相似，因而，每個(gè)溫室中的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的功能和技術(shù)也都是一樣的。如果所有溫室都通過(guò)控制中心的計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行統(tǒng)一管理，可以大大提高了工作效率，使溫室管理更加科學(xué)，控制更加簡(jiǎn)單，從而達(dá)到提高作物產(chǎn)量、改善品質(zhì)、調(diào)節(jié)生長(zhǎng)周期、提高經(jīng)濟(jì)效益的最終目的。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有著良好的應(yīng)用前景。早在2002年英特爾公司就率先在俄勒岡州建立了世界上第一個(gè)無(wú)線葡萄園，并獲得了成功。不過(guò)由于技術(shù)上的局限、技術(shù)規(guī)范的不統(tǒng)一、大規(guī)模應(yīng)用上存在瓶頸以及成本等其他方面的阻礙因素，直到今天，在世界范圍內(nèi)，針對(duì)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用仍未普及。近年來(lái)，基于IEEE802．15．4協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的ZIGBEE 技術(shù)日漸成熟，極大地推動(dòng)了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)走向?qū)嵱茫褵o(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)自動(dòng)控制也具有了可行性。目前，我國(guó)應(yīng)用研究的溫室自動(dòng)控制方式主要以基于單片機(jī)的溫室環(huán)境因子控制為主，但經(jīng)多實(shí)際使用，證明了在溫室這種先對(duì)穩(wěn)定的環(huán)境條件下實(shí)現(xiàn)節(jié)水抗旱是可行的，但在智能控制上不能完全滿(mǎn)足要求。 2.無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用進(jìn)展 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的最初研究來(lái)源于美國(guó)軍方，美國(guó)國(guó)防先進(jìn)研究計(jì)劃局(DARPA)于2001年資助加州伯克利大學(xué)開(kāi)發(fā)無(wú)線傳感器系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)的研究和推廣與國(guó)外相比差距還是比較明顯，在工程應(yīng)用方面將無(wú)線技術(shù)與傳感器技術(shù)結(jié)合在一起的項(xiàng)目最近才見(jiàn)到相關(guān)報(bào)道。
