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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的橘園種植信息監(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B類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 本設(shè)計(jì)為一個(gè)基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的橘園種植信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，克服了現(xiàn)有橘園環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和方法存在的監(jiān)測(cè)困難、監(jiān)測(cè)范圍有限的問(wèn)題，提供一種設(shè)計(jì)合理、成本低、布網(wǎng)方便并且使用簡(jiǎn)單、智能化程度高的適合于橘園大范圍實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的方法，適用于山地、平地和溫室柑橘園，有利于實(shí)現(xiàn)柑橘園管理的規(guī)范化和模式化。
- 詳細(xì)介紹：
- 傳統(tǒng)的橘園種植信息監(jiān)測(cè)存在獲取信息困難、監(jiān)測(cè)范圍有限、傳遞信息滯后等問(wèn)題。針對(duì)以上現(xiàn)狀，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的橘園種植信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能滿足大面積橘園多點(diǎn)、實(shí)時(shí)、快速監(jiān)測(cè)作物種植信息的需求。 系統(tǒng)組成包括有農(nóng)情信息監(jiān)測(cè)儀、GPRS網(wǎng)關(guān)、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和與服務(wù)器相接的客戶端計(jì)算機(jī)。具體實(shí)施上,部署在橘園內(nèi)的多個(gè)農(nóng)情信息監(jiān)測(cè)儀能實(shí)時(shí)采集橘園空氣溫、濕度、光照、降雨量、風(fēng)向、風(fēng)速等小氣候環(huán)境參數(shù)，包括土壤含水量、土壤電導(dǎo)率、土壤溫度等土壤墑情信息以及蟲(chóng)害發(fā)生情況，并提供本地模式和遠(yuǎn)程模式兩種信息獲取方式。本地模式下，農(nóng)戶進(jìn)入果園可以通過(guò)液晶顯示屏實(shí)地查看作物生長(zhǎng)的各種農(nóng)情參數(shù)。遠(yuǎn)程模式下，農(nóng)藝專(zhuān)家可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)登錄數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)時(shí)查詢作物的各種農(nóng)情信息進(jìn)行異地指導(dǎo)。 本發(fā)明硬件采用模塊化低功耗設(shè)計(jì)，信息傳遞通過(guò)無(wú)線自組網(wǎng)方式實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域的多點(diǎn)有效覆蓋，電源供給采用太陽(yáng)能電池板和蓄電池交互供電，保障了系統(tǒng)的長(zhǎng)時(shí)間可靠運(yùn)行，十分適用于大面積山地橘園環(huán)境，能方便地指導(dǎo)橘園管理和生產(chǎn)，具有良好的應(yīng)用前景。
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)
- 本設(shè)計(jì)為一個(gè)基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的橘園種植信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，克服了現(xiàn)有橘園環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和方法存在的監(jiān)測(cè)困難、監(jiān)測(cè)范圍有限的問(wèn)題，提供一種設(shè)計(jì)合理、成本低、布網(wǎng)方便并且使用簡(jiǎn)單、智能化程度高的適合于橘園大范圍實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的方法，適用于山地、平地和溫室柑橘園，有利于實(shí)現(xiàn)柑橘園管理的規(guī)范化和模式化。 基本思路：包括由布設(shè)在被測(cè)橘園內(nèi)的多個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)（農(nóng)情信息監(jiān)測(cè)儀和蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)儀）、將所述的多個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)打包后上傳的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)、與網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)相接的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和與服務(wù)器相接的客戶端計(jì)算機(jī)。 創(chuàng)新點(diǎn)：采用多個(gè)、多種傳感器構(gòu)成無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，由散布在工作區(qū)域中大量的體積小，成本低，具有無(wú)線通信、傳感和數(shù)據(jù)處理能力的傳感器節(jié)點(diǎn)組成的，每個(gè)節(jié)點(diǎn)可能具有不同的感知形態(tài)，例如聲納、震動(dòng)波、紅外線等，節(jié)點(diǎn)卻可以完成對(duì)目標(biāo)信息的采集、傳輸、決策制定與實(shí)施，實(shí)現(xiàn)區(qū)域監(jiān)控、目標(biāo)跟蹤、定位和預(yù)測(cè)等任務(wù)。 技術(shù)關(guān)鍵：每一個(gè)節(jié)點(diǎn)在接收傳感器的不同信息后，進(jìn)行存儲(chǔ)、處理、傳輸數(shù)據(jù)，同時(shí)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行傳感器節(jié)點(diǎn)之間信息的相互交換，并把信息傳送到遠(yuǎn)程。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 1、設(shè)計(jì)合理、成本低、布網(wǎng)方便并且操作簡(jiǎn)單和智能化程度高； 2、采用模塊化設(shè)計(jì)并且使用系統(tǒng)使用低功耗芯片和太陽(yáng)能充電電池直接供電，保障了節(jié)點(diǎn)的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行和生命周期； 3、自組網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)同步對(duì)被監(jiān)測(cè)的橘園內(nèi)不同的土壤和大氣環(huán)境信息參數(shù)的監(jiān)測(cè)； 4、通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠時(shí)間感知、采樣和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，為研究人員提供在線的實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)挖掘與分析； 5、監(jiān)測(cè)效果好、智能化程度高，能為農(nóng)戶提供大量的有用柑橘園的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并附帶預(yù)警作用，能更好地知道柑橘園的管理和生產(chǎn)； 6、由于采用無(wú)線通信技術(shù)，本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域的全覆蓋監(jiān)測(cè)， 適用于山地、平地和溫室柑橘園，實(shí)現(xiàn)柑橘園管理的規(guī)范化和模式化，促進(jìn)柑橘產(chǎn)業(yè)的發(fā)展； 7、多組、多種傳感器共同監(jiān)測(cè)，可以反饋橘園生長(zhǎng)所需的各項(xiàng)信息參數(shù)； 8、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的農(nóng)情信息監(jiān)測(cè)儀數(shù)據(jù)處理模塊采用微控制器AVR mega128L，負(fù)責(zé)控制傳感器數(shù)據(jù)采集、無(wú)線通信、液晶實(shí)時(shí)顯示和電池能量監(jiān)測(cè)等；
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 曾在2010年10月由廣州市發(fā)明協(xié)會(huì)和廣州華南知識(shí)產(chǎn)權(quán)國(guó)際交流中心組織的第二屆廣州高校學(xué)生知識(shí)產(chǎn)權(quán)創(chuàng)新賽中榮獲發(fā)明創(chuàng)新類(lèi)提名獎(jiǎng)。 曾在2011年3月華南農(nóng)業(yè)大學(xué)組織的“丁穎杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽中榮獲特等獎(jiǎng)。
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 普通轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品，磁盤(pán)，現(xiàn)場(chǎng)演示，圖片，錄像
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)
- 中國(guó)是柑橘的重要原產(chǎn)地之一，柑橘資源豐富，優(yōu)良品種繁多。柑橘果樹(shù)的生長(zhǎng)發(fā)育、開(kāi)花結(jié)果與溫度、日照、水分(濕度)、土壤以及風(fēng)、海拔、地形和坡向等環(huán)境條件緊密相關(guān)，準(zhǔn)確獲取這些農(nóng)情信息對(duì)柑橘園的管理有很大的指導(dǎo)作用。受作業(yè)強(qiáng)度的限制，農(nóng)藝人員無(wú)法頻繁進(jìn)入果園實(shí)地測(cè)查或采集樣本返回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。因此，柑橘園蟲(chóng)害的現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法與技術(shù)具有重大的研究?jī)r(jià)值，尤其是基于以上技術(shù)大尺度地研究一個(gè)果園或者一個(gè)區(qū)域內(nèi)蟲(chóng)害的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律以及其與氣候變化、柑橘園生態(tài)環(huán)境等的關(guān)系，在防治方式選擇、果園經(jīng)營(yíng)管理上有重要的理論和實(shí)踐價(jià)值。 果園農(nóng)情信息監(jiān)測(cè)和蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)應(yīng)用中，無(wú)線局域網(wǎng)功能的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)可構(gòu)成果園農(nóng)情信息監(jiān)測(cè)和蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)WSNs，實(shí)時(shí)獲取果園農(nóng)情信息（如溫度、濕度、光照和土壤墑情等）、現(xiàn)場(chǎng)采集和處理蟲(chóng)害信息，配合網(wǎng)絡(luò)多跳路由、自組網(wǎng)、信息互遞等特點(diǎn)，連續(xù)、實(shí)時(shí)地向監(jiān)測(cè)終端或農(nóng)藥精確噴施作業(yè)機(jī)具發(fā)布蟲(chóng)害信息，實(shí)現(xiàn)精細(xì)噴施農(nóng)藥的自動(dòng)化、智能化及遠(yuǎn)程控制。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 目前，對(duì)柑橘園各種研究主要集中在種植方式、施肥、葉片與土壤營(yíng)養(yǎng)、氣候條件和土壤環(huán)境（溫度、日照、水分、濕度、土壤含水量等）等方面。研究方法也往往局限于生物和化學(xué)分析方法，并且這些生物或者化學(xué)分析方法存在長(zhǎng)時(shí)間、離體和離線的局限性。如土壤分析上，往往選取一定土壤區(qū)域進(jìn)行采用單因子差異重復(fù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，從而分別考察土壤水分、營(yíng)養(yǎng)等因素的影響。在葉片營(yíng)養(yǎng)方面，分析手段也一般采取提取柑橘樹(shù)土壤樣品，葉片樣品和果實(shí)樣品的方法來(lái)考察土壤有機(jī)質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)，葉片N含量等情況?？偟膩?lái)說(shuō)，柑橘園農(nóng)情信息的獲取還是以化學(xué)方法為主，采用化學(xué)分析儀器，如滴定分析，組分分析等，對(duì)柑橘樹(shù)土壤，葉片和果實(shí)進(jìn)行分析，以獲取影響因素。 果園、農(nóng)田及倉(cāng)儲(chǔ)害蟲(chóng)的識(shí)別和監(jiān)測(cè)中主要采取人工識(shí)別、聲音識(shí)別、傳感辨別和機(jī)器視覺(jué)識(shí)別四種方法。人工識(shí)別法借助放大鏡、顯微鏡等工具或直接用肉眼判別害蟲(chóng)的種類(lèi)和數(shù)量，工作量大、效率低、人為誤差影響嚴(yán)重；應(yīng)用聲音識(shí)別法，由于每種害蟲(chóng)在求偶、攻擊、競(jìng)爭(zhēng)、報(bào)警等行為中發(fā)出多種聲音信號(hào)，在不同的環(huán)境中發(fā)出的聲音信號(hào)也有差異，另外還有很多隱蔽環(huán)境噪聲以目前技術(shù)還無(wú)法檢測(cè)。應(yīng)用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)進(jìn)行果園蟲(chóng)害情況的相對(duì)估測(cè)具有準(zhǔn)確度高、勞動(dòng)量小、效率高等優(yōu)點(diǎn)。然而，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)卻有帶寬高、資源浪費(fèi)和開(kāi)發(fā)困難的缺點(diǎn)。傳感辨別雖然相比機(jī)器視覺(jué)而然信息獲取量較少，但卻能高效快速的獲取害蟲(chóng)主要信息，是現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)果園害蟲(chóng)監(jiān)測(cè)的有力工具。 傳感器網(wǎng)絡(luò)可以監(jiān)測(cè)土壤狀態(tài),利用多種傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)降雨量、河水水位和土壤水分,并依此預(yù)測(cè)爆發(fā)山洪的可能性。類(lèi)似地,傳感器網(wǎng)絡(luò)在森林火災(zāi)準(zhǔn)確預(yù)報(bào)、及時(shí)地預(yù)報(bào),天氣預(yù)報(bào),精細(xì)農(nóng)業(yè),農(nóng)作物中的害蟲(chóng)監(jiān)測(cè),土壤的酸堿度和施肥狀況,農(nóng)田管理等都有很大的應(yīng)用前景。WANG et al認(rèn)為，目前無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)業(yè)工程中的主要應(yīng)用有5個(gè)方向，分別為環(huán)境監(jiān)測(cè)、精細(xì)農(nóng)業(yè)、機(jī)械過(guò)程控制、儀器設(shè)備自動(dòng)化和跟蹤系統(tǒng)。 在精細(xì)農(nóng)業(yè)方向，劉航等認(rèn)為，通過(guò)離子、生物傳感器可以獲知農(nóng)田中的土壤養(yǎng)分，包括土壤有機(jī)質(zhì)、PH 值、氮、磷、鉀以及交換性鈣和鎂的監(jiān)測(cè)，然后通過(guò)節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)或在中心節(jié)點(diǎn)安裝gps芯片可以確定缺少養(yǎng)分的區(qū)域， 從而實(shí)現(xiàn)精確的施肥。另外，還通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)采集農(nóng)田作物環(huán)境信息，例如氣溫、濕度、光強(qiáng)等，再由專(zhuān)家系統(tǒng)對(duì)作物和作物環(huán)境進(jìn)行診斷，并反饋給農(nóng)民適當(dāng)?shù)男畔ⅰ?/dd>
