基本信息
- 项目名称：
- 土壤湿度自动测控系统
- 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B类
- 简介：
- 本系统以农作植物生长所需的湿度特性为指标，该特性数据可用本系统跟踪某植物成长周期内老农对它的种植经验数据来测得。本系统可方便设定湿度参考值，可对土壤湿度进行实时数据采集，可对采集到的土壤湿度数据进行分析比较，可实时控制出水泵开关，可使土壤的湿度维持在设定的参考值附近，以此达到对土壤湿度进行自动测控之目的。
- 详细介绍：
- 土壤湿度自动测控系统能够根据不同的农作物在其生长期间对土壤湿度的不同需求，实时对土壤湿度进行自动测控。即，当某一种植物在其某个生长阶段需要一种特定湿度时，本系统能自动对土壤湿度进行实时测定，并加以灌溉控制，使土壤湿度处于该农作物生长最佳需求状态。 本系统以农作植物生长所需的湿度特性为指标，该特性数据可用本系统跟踪某植物成长周期内老农对它的种植经验数据来测得。本系统可方便设定湿度参考值，可对土壤湿度进行实时数据采集，可对采集到的土壤湿度数据进行分析比较，可实时控制出水泵开关，可使土壤的湿度维持在设定的参考值附近，以此达到对土壤湿度进行自动测控之目的。
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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：对于一般半湿性土生农作植物生长所需的土壤湿度进行实时监测与灌溉控制。 基本思路：根据不同的农作物在其生长期间对土壤湿度有不同要求之特点，实施对土壤湿度进行自动测控。即，当某一种植物在其某个生长阶段需要一种特定湿度时，本系统能自动对土壤湿度进行实时测定，并加以灌溉控制，使土壤湿度处于该农作物生长最佳需求状态。 创新点：能“学习”（实测并记忆老农积累的种植经验——湿度数据），适用面广（可对多种植物测控），实用性强（符合国情需要：节水节能），造价低（易于农民接受）。 技术关键：基于单片微处理器，研发一种前端测控装置，要求造价低廉，功能强，耗电少，可靠性高，易于实现，留有可扩充余地。后期要求与计算机中心远程通讯，实现远程智能测控。 主要技术指标（性能）：本系统以农作植物生长所需的湿度特性为指标，该特性数据可用本系统跟踪某植物成长周期内老农对它的种植经验数据来测得。本系统可方便设定湿度参考值，可对土壤湿度进行实时数据采集，可对采集到的土壤湿度数据进行分析比较，可实时控制出水电磁阀开关，可使土壤的湿度维持在设定的参考值附近，以此达到对土壤湿度进行自动测控之目的。
科学性、先进性
- 1、我们所研究的课题以廉价的单片微处理器为核心，研发出一种低成本高性能，适合我国农民现有经济收入状况，并可自愿接受的土壤湿度自动测控及灌溉系统。 2、我们这个制作项目从构思开始到具体设计制作都考虑到农民的切身利益，凸显系统的实用性和廉价性，只要能保证对土壤湿度进行测与控的功能实现，尽可量不用昂贵的现成产品去搭积木构成系统。这样就能把系统制造成本降到最低，为本系统推广应用打好基础。此外，我们所设计的系统可以根据不同的土质，不同的植物生长对土壤湿度的需求，方便地更改土壤湿度参考值参数，以达到多用途及最佳湿度控制目的。同时我们所设计的系统还可以“学习”（记忆）不同农作物生长周期内各阶段土壤湿度特性值，以便掌握各种农作物最佳生长的湿度参数，为系统提升到无人自动田间灌控新境界作好功能储备。 3、由于我们的作品是对植物生长的湿度条件进行实时的监控，在实际测到需要浇灌时才进行自动喷灌，从而有效地避免了定时浇灌或经验浇灌过程中的水资源浪费现象，因此本系统能保证水资源以最优方式得到利用。
获奖情况及鉴定结果
- 2010年上海第二工业大学三小制作竞赛中获得校一等奖
作品所处阶段
- 试验阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 模型+现场演示
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
- 本作品技术特点：基于单片微处理器应用技术，选用功能强、接口多、外围电路简单、片内集成A/D、D/A、串行通讯、及开关量输出等功能的AVR mega16单片机，湿度传感器采用电阻变换原理自制，用料廉价，成本极低，性能可靠稳定。本作品模型可直接控制小型电磁阀开启与关闭，构成闭环的土壤湿度测控系统。 本作品优势：造价低，功能强，性能稳定，适用面广，可扩充升级。 本作品适应范围：凡需要对湿度进行测控的应用场合都可推广使用。小到家庭花卉养植，大到农田作物生长测控及园林管理。甚至只要稍加变更本作品的前端传感方式和后端控制对象，就可以衍变为其他物理量的测控系统。 市场分析和经济效益预测：我们的作品如果加上外壳做成产品，估计成本也不会超过XXX元，以现有同类产品的四分之三价格出售，不仅可稳占市场，还能有对半毛利。
同类课题研究水平概述
- 目前国外市场上，在测控方面的研究水平已达到很高的层次，但是大多数是用于检测土壤湿度值的仪表，虽然其测量功能很多，量程很大，测量精度也较高，但都是作为实验室、研究所、检测机构等有钱单位用于记录和分析土壤数据之用的精密仪器，并且价格十分昂贵，且不适用于我国国情。 此外，国内市场应用的自动控制灌溉系统设备，除个别引进国外成套设备以外，国内基本上还没有成型的产品，生产中使用的基本上还是用手来操作阀门的设备。而在目前国内的成型产品中主要是应用于大棚植物的测控，但其造价非常昂贵，难以大面积推广到广大个体农户所承包的田间。在检测技术着一块，现有检测技术已趋于成熟，在互联网上搜索得知，各种传感器应有尽有。但从系统角度来看，他们还没有把测与控构成一个完整系统来组成一个针对各种农田作物实施自动灌溉的产品。偶尔也能找到几篇相关的研究性论文，但其中大多是出于论文目的，描述上只不过在探讨如何把土壤湿度采集成数据之类的传感器变送技术，以及保证其精度等等，没真正从农民可接受的系统造价考虑，没有按农作植物生长全周期内对土壤湿度变化进行跟踪。总之，我国自动灌溉还处于初级发展阶段，系统的成套性还较差，主要部件品种少，质量不稳定，随着温室大棚种植面积的增加，问题将更加突出。在成套灌溉设备的开发与技术方面，我国已远远落后于国外先进国家。 总结：国内外先进的测控技术，仅适用于研究领域，因其高昂的价格难以在我国得以推广。而国内现有的测控系统又大都采用定时浇灌的方式，无法满足不同农作物不同生长阶段的实时用水需求，在一定程度上浪费了水资源。而我们研究的系统恰好补充了这两方面得空白，具有极大的应用前景。
