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基本信息

项目名称:
基于GPRS的温室大棚监控系统
小类:
信息技术
简介:
基于GPRS的温室大棚监控系统,通过对温室内外监测数据的分析,结合作物生长发育的规律,运用PID算法与模糊算法相结合的方式进行控制,为农作物提供安全稳定的生长环境。该系统通过无线网络实现对温室组群管理,管理人员可以通过手机GPRS网络随时随地对温室组群进行监控,本机系统将以语音播报的方式将信息播报给管理人员,同时管理人员可通过发短信的形式对温室进行控制。本系统成本低、操作简单适合中小型农户使用。
详细介绍:
该系统由一个主控系统、多个数据采集系统和多个调节控制系统组成。数据采集系统以51单片机为控制核心,采用数字式温度传感器18B20、电容式湿度传感器HS1101、二氧化碳传感器 MG811等对温度、湿度、二氧化碳等参数进行采集,采集后的数据由无线模块nRF2401传输给主控系统,主控系统由增强型的stc89c516rd+单片机为控制核心,对数据分析处理后通过无线模块将命令传输给调节控制系统,调节控制系统将运用PID算法和模糊算法相结合的方式对温室进行相应的调节控制。管理员可以通过手机GPRS网络随时随地的了解温室内的情况,如果环境出现异常情况主控系统会通过GPRS网络将异常数据通过语音播报的形式通知给管理员,管理员可以通过发短信的方式对温室进行控制。同时该系统安装有人体红外传感器检测温室内是否有非工作人员从而保证了温室的安全。

作品图片

  • 基于GPRS的温室大棚监控系统
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作品专业信息

设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标

目的:日前, 国内许多地方都已引进了以色列、荷兰等国家的温室控制系统, 但这些系统价格都很昂贵而且操作负载,因此设计和制造了适合我国国情、价格合理、操作简单、具有较高技术水平的温室控制系统。 基本思路:根据我国多为中小型温室大棚的特点,本系统采用的主控系统、数据采集系统和调节控制系统均采用的是微处理机来控制,这样既减小了占地空间又节约了成本,适合广大中小型农户的使用。同时利用现有的手机GPRS网络省去了通信线路的铺设, 实现对温室大棚的远程控制,,使测控系统投资少、建设周期短、系统构建灵活、易升级,能够很好的适应基层生产的需要。实用证明其性能稳定、经济、方便, 通用性强。在控制方面采用PID算法和模糊算法相结合的方式这样大大提高了系统的稳定性,高效性。 创新点: 1)采用现有的GPRS网络使测控系统投资少、建设周期短、系统构建灵活、易升级,能够很好的适应基层生产的需要。 2)系统在控制方面采用PID算法和模糊算法相结合的方式这样大大提高了系统的稳定性,高效性。 3)采用微处理机作为系统的核心控制芯片,大大的节约了成本和占地空间。 技术关键: 1)GPRS远程控制技术; 2)单片微处理器控制技术; 3)PID算法控制技术。 主要技术指标:系统成本、控制精度、数据采集精度、响应时间、数据传输距离、系统功耗等。

科学性、先进性

基于GPRS的温室大棚监控系统采用的PID算法应用是目前应用最为广泛的一种自动控制器,它具有原理简单,易于实现,适用面广,控制参数相互独立,参数的选定比较简单等优点。在数据传输方面采用目前最为流行的GPRS网络与高稳定无线传输模块nRF2401相结合的方式使得温室控制既节约成本又无距离障碍。

获奖情况及鉴定结果

东北石油大学第六届“挑战杯”一等奖

作品所处阶段

实验室阶段

技术转让方式

技术入股,合作开发

作品可展示的形式

现场演示、图片

使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测

技术特点和优势: 本系统通过对温室内外监测数据的分析,结合作物生长发育的规律,运用PID算法与模糊算法相结合的方式进行控制,利用GPRS网络进行数据传输,具有控制精准、功耗低、体积小、监控范围大、成本低等优点。 应用场合和推广前景: 本系统除了可以用来控制温室环境外,还可广泛应用于医院、养殖孵化厂等对环境要求高的场合,同时,本系统经过相应的改造之后,还可应用于智能楼宇、汽车安防等领域。由于本系统具有成本低、性能可靠、操作方便特点,具有广阔的市场前景。

同类课题研究水平概述

在国外发达国家大力发展集约化温室产业,温室内温度、光照等实现了计算机调控。环境控制计算机主要用来对温室环境进行监测和控制。温室专家系统的应用提高了决策水平,减轻了技术管理工作量,为种植带来了方便。 荷兰开发的温室计算机控制系统通过人机交互界面进行参数设置和必要的信息显示,并能直接对计算机串行口进行操作,完成上位机与下位机之间的通信。上位机软件集参数设置、信息显示等功能于一体,同时还能很好地完成温室灌溉和气候的控制和管理。 此外,遥测技术、网络技术、控制局域网等技术已逐渐应用于温室的控制与管理中。 在国内90年代中后期,江苏理工大学毛罕平等人研制开发了温室软硬件控制系统,能对营养液系统、温度、光照等进行综合控制。“九五”期间,国家科技攻关项目和国家自然科学基金均首次增设了工厂化农业(设施农业)研究项目,并直接设置了“智能型连栋塑料温室结构及调控设施的优化设计及实施”的专题。 20世纪90年代末,河北职业技术师范学院闫忠文研制了作物大棚温湿度测量系统,能对大棚内温湿度进行实时测量与控制。中科院合肥智能机械研究所研制了“农业专家系统开发环境—DET系列软件”和智能温室自动控制系统,能够有效提高作物产量、减小人工操作的盲目性。北京农业大学研制成功“WJG-1”温室环境监控计算机管理系统,采用了分布式控制系统。河南省农科院自动化控制中心研制了“GCS—I型智能化温室自动控制系统”,采用上位机加PLC的集散式控制方法,软件采用智能化模糊算法。中国农业大学设计研制的“山东省济宁大型育苗温室计算机分布式控制系统”,实现了计算机分布式控制。我国温室存在的主要问题 1) 我国现有的温室控制系统仍以控制一个温室为主,缺乏基于温室群的控制系统,降低了生产管理的效率。 2) 温室控制系统的通信仍然采用485总线以及CAN总线等有线方式。不仅使温室内信号线和动力线错综复杂,而且导致系统可靠性降低,安装维护工作量大,也不利于农业机器人等移动设备的作业,难以达到温室生产的“工厂化农业”水平。 3)缺少基于农业专家知识的上位机管理系统。我国传统温室控制系统中一些上位机只限于存储采集的历史数据
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