基本信息
- 项目名称：
- 智能化环境参量监控仪
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本设计从生物生活的生态环境的基本参数出发，实时监控多点养殖基地的温度、湿度和光强，通过无线传感器网络技术将信息发送到远程人机交互端，用户可以及时的了解养殖基地的环境信息，并及时地做出控制调节反应。本产品结构简单，价格便宜，自动化程度能满足大规模的养殖要求。
- 详细介绍：
- 本项目利用自动化能力强、集成度高的单片机作为数据和信息的处理平台。利用软件编写程序，实现单片机对数据的存储、处理、发送、判断等，同时基于ZigBee 2006协议实现数据传输的无线网络建设。利用温度芯片、湿敏电阻、光电二极管对各参数的物理反应，设计出合理的测量电路，并将信息传输给单片机。单片机对数据分析后经设计的收发天线发送给远处的客户端。同时用户可以根据需求设置报警阀值，传给监控端，当环境恶化时，启动自动改善装置。 设计中采用了一线传输数据技术，使一个监控端可以接收多个监测点的传感器数据，他们的同类的参数采用一条数据线。大大增加了一个监控端的使用范围。同时监控端还具有自动控制能力，根据用户的设置很好的保持环境。数据的传输采用了ZigBee无线传感网络技术，ZigBee网络强大的抗干扰能力保证了数据的可靠传输。
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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：解决大规模养殖中养殖者不能及时了解养殖环境和不能及时解决突发恶化环境对生产带来的效益损失问题。解决人工测量效率低、工作量大的问题。 基本思路：利用电子传感器、电子控制设备代替人工劳动实现实时监控，对恶化环境及时的按用户要求做出应急控制。利用无线网络实现数据的远程和广域传输。用户只需在控制室就能监控养殖场的环境。 创新点： •实现了温度、湿度、光强的三位一体测量。 •实现了数据的一线传输，使得一个单片机能够进行多个监测点的数据处理。 •将ZigBee无线传感器网络技术集成入监控模块，实现了环境信息的无线网络传输。 技术关键：该设计包含多个环境物理量的检测，测量数据准确，结构简单，数据传输手段先进。技术涉及到计算机、无线通信和自动化测量与控制领域。采用单片机作为检测终端，成本低、结构简单、控制灵活，同时能实现近距离内的多点环境物理量的测量。采用了ZigBee无线通信技术，自主开发硬件和编写通信协议实现无线局域网络的建设，使环境参量能及时上传，实现实时测量、控制与显示的效果。网络结构简单、成本低，具有很好的应用前景。 主要指标：对温度、湿度、光强的实时监控。多点监测的一线技术。对用户需求的及时响应。数据的通信、存储、分析、定标。
科学性、先进性
- 该产品利用了现有成熟的电子电器测控技术、ZigBee无线网络技术。在功能上结合相关联的多项指标，使人们对多点多参数同时测控变得简洁、方便。该产品结构简单，原理清晰，性能稳定，元器件成本低廉。在技术上实现了温度、湿度和光强的多监测点一体测量，集成入无线网络模块，建立了远程、广域的无线网络，使得控制的范围广，适用于小区、农田、农场、试验区等片区内温度、湿度、光强的同时监控。 与市场产品相比，该产品综合了温度、湿度和光强的测量，使人们生活中的三大重要环境参数可以得到有效的监控，使人们能及时了解片区的环境变化，做出及时的反应，既提高了实用价值，又节约了生产成本。 参考文献 【1】求是科技.单片机典型模块设计实例导航. 北京：人民邮电出版社,2008 【2】 李文仲.ZigBee无线网络技术入门与实战.北京航空航天大学出版社,2007
获奖情况及鉴定结果
- 2010年9月；校级物理实验竞赛一等奖 2010年11月14日；北京交通大学；北京市教育委员会主办、北京交通大学承办的北京市大学生物理实验竞赛；北京市物理实验竞赛二等奖 2010年12月；本校第十一届“星火基金”项目结题答辩会上通过结题审核，并获“优秀项目”。
作品所处阶段
- 试验成功、已生产出一套、可以投产
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物、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
- 本产品基于对生态环境最基本的温度、湿度、光强的实时检测，集成入无线网络模块。使用时仪器会及时地将采集的数据传送给显示端，供用户了解。用户根据键盘的提示可以设定报警阈值和参数比例。该仪器能根据用户的比例设置，计算出环境综合指数。在环境达到报警阈值时，仪器能及时报警，同时做出调控措施。该产品适用于对大规模的农业养殖生态环境的监控，一个单片机检测多个检测点的生态环境参数，方便迅捷地让远在监控室的用户了解养殖点的生态环境，当环境恶化时，仪器先做出缓解措施，并等待用户进一步采取措施。用户可以根据自己的要求设置环境参数控制的上下限，根据自己的要求使设备计算环境指数实时供用户参考。产品集成度高，占地面积小；探头小，方便放在探测点的任意位置；容易做防水措施。 该产品可以应用到任何对该参数测量和控制的环境中。根据不同的要求可以在此基础上开发更高的测控设备。目前市面上没有温度、湿度和光强同时多点监测的一体机。该产品结构简单，原理清晰，性能稳定，元器件成本低廉，容易改进和推广，市场前景广阔，经济效益丰厚。
同类课题研究水平概述
- 目前市面上最常见同类产品有： 1、室内电子温度计、电子湿度计、光强计，他们针对一点检测，方便携带，功能简单。用于最简单的温湿度测量。 2、家用的温控仪、温湿度控制仪，他们针对仪器放置范围的温湿度进行控制。 3、工产、生产车间的温控仪，他们仪器精密、体积庞大、专业性较强、正对生产对象的特殊指标。 4、市面上暂时没有温度、湿度、光强多点测量的小巧简洁、方便携带的一体机。 5、市面上已经有开发好的ZigBee 无线模块，供用户直接单独使用。没有集成到控制模块中。 综上所述，现有的对生态环境监控仪器：低端产品功能简单，使用范围小；高端产品，技术要求高，针对性强，体积庞大，难以普及。本作品结合高端产品的功能丰富、个性化控制强和低端产品的结构简洁，使用便携的特点而设计。
