基本信息
- 项目名称：
- 基于nRF905的应用于海上溢油回收装置的无线节能监测系统设计
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本作品是一个专业溢油应急环保船（即收油船）与海面上收油机之间的能实现数据监测并传输的无线系统，通过本系统能够控制收油机监控设备节能运行，提高收油机在恶劣海况下持续工作的能力。
- 详细介绍：
- 本作品为“基于nRF905的应用于海上溢油回收装置的无线节能监测系统设计”，应用于专业溢油应急环保船收油设备上的课题。本作品选择了微处理器ATmega64L和nRF905对数据进行处理和传输。通过对nRF905，ATmega64L，电源实现，数字显示等系统进行硬件设计并组装，并利用软件实现对传感器检测到的数据进行处理和传输，并应用PCB设计并制作出电路板。最后通过事实模拟，证明本设备达到了设计要求，能进行数据命令的双向传输和显示，进一步减小了数据采集设备的功耗，实现功能的同时，达到了使收油机节能运行，提高在恶劣海况持续工作的效果。
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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：设计制作一个专业溢油应急环保船（即收油船）与海面上收油机之间的能实现数据监测并传输的无线系统，并通过本系统控制收油机监控设备节能运行，提高收油机在恶劣海况下持续工作的能力。 基本思路：利用nRF905无线传输模块实现收油船与收油机两端无线双工通信，收油机需要接收命令并对收油机进行开机、待机控制，而收油船要接收并显示收油机工作后实时监测并传输到收油船上的数据，并通过数据判断和操作向收油机发送待机和工作的命令，微处理器会通过对监测数据的分析对收油机监控设备采取操作，使收油机能够节能运行。收油船和收油机是通过微处理器AVR单片机ATmega64L对数据进行处理的。 创新点：在专业溢油应急环保船与海面收油器之间实现实时无线双工通信，取代了电缆有线通信，维修更加方便，节约了成本；能实时监测收油器内的各项数据（油面、水面、泵速等），并能根据反馈回的信号和数据通过程序算法使得收油器监控设备节能运行，减小能耗。 技术关键：1、ATmega64L与nRF905之间硬件连接； 2、如何确保nRF905传送数据的正确性和可靠性; 3、如何实现收油器的监测设备和收油船的监测设备之间对接收到的不同信号实现不同的应答模式； 4、如何可靠的对收油器上的监测设备进行开机及待机控制； 主要技术指标：传输距离300-500米，减少能耗60%以上。
科学性、先进性
- 本作品将溢油应急环保船与收油机之间的有线通信改为无线通信进行数据传输，相对于有线电缆既便于维修替换又节约了成本。利用微处理器程序算法实现收油机监控设备节能运行，使得本设计实践了现代技术的节能减排要求。相对于其他无线传输方式，如蓝牙技术，超宽带技术，红外技术等，本作品使用的低功耗通信技术，即采用Nordic公司推出的nRF905芯片能在通信距离，通信质量上达到产品功能要求，并有很高的性价比。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物、产品、现场展示
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
- 1、本作品分两个模块，分别安装在收油船和收油机上。打开收油船上的开关，收油机工作，并在收油船模块上能够显示数据。关闭开关，收油机停止工作。实验室阶段，数据是仿真接入收油机模块端的。 2、本作品亮点有二：一是将溢油应急环保船与收油机之间的有线通信改为无线通信进行数据传输，并对收油机数据进行监测处理。二是利用微处理器程序算法实现收油机监控设备节能运行，保证了收油机在恶劣海况持续工作的能力。 3、在国际国内对海洋溢油事故高度重视的大环境下，收油设备将在近几年内有较大的交易量，并且将不断改进。本作品作为对溢油回收设备的改进，其无线，节能，高性价比，提高收油机持续有效工作能力的特点将伴随着大量装配收油机系统，其市场效益将不断扩大。
同类课题研究水平概述
- 目前国际上清除水面溢油的方法大致分为物理法、化学法和生物法三类。其中，以物理法中的机械回收方法最为有益，不但保护了环境，还回收了资源，在能够正常发挥作用的前提下，清除效率要显著高于人力回收和采用吸油材料吸附溢油。 我国的溢油回收监测系统尚处在起步阶段。目前尚没有研究建立总体溢油模型系统，现有的溢油预测系统覆盖海域范围小，也比较分散，存在核心技术空白，溢油回收船、收油机等设备与国外设备相比，其竞争力有待提高。 美国、挪威、英国、丹麦、澳大利亚等国已开展了多年的油污清除技术及装备的研究，取得了一些成功经验。例如： 1990年清污中，安装在“TV010”号船上的芬兰 LORS-5型内置式收油机和“TV050”、“TV051”号船舶一起将全部泄漏溢油的60%成功回收。美国鉴于1989年阿拉斯加“埃克森•瓦尔迪兹号”大面积溢油事故因缺乏多功能溢油应急船而蒙受重大污染损害的经验教训，研制了多艘将主要清污技术有效集成的溢油回收船，配备于其境内的主要溢油风险海域。 现行使用的机械回收装置主要有粘附式、堰式、动态斜面式、抽吸式及其它类型的收油机。市面上大多是溢油回收系统已配有监控设备，以便监测集油箱内部的油水界面，油气界面和水气界面等各项参数。 现在生产的收油机大多是配备的有线电缆与收油船进行数据通信，在水体，尤其是在腐蚀环境或收油环境中有线寿命低，成本高，高效收油机的监控设备并没有专门节能控制运行。而本课题就是对此进行改进，将之间的通信改由无线，对收油机监控设备实现节能运行，这样就实现了对溢油回收系统进一步改进。
