无线多点土壤水分监测系统(报省上终稿)

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1、2013 年陕西理工学院第五届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛作品申报书 序号： 编码： 2013 年陕西理工学院第五届“挑战杯” 大学生课外学术科技作品竞赛 作品申报书 作品名称 ： 无线多点土壤水分监测系统无线多点土壤水分监测系统 申报单位： 物理与电信工程学院物理与电信工程学院 申报者姓名 （集体名称）： 李丞李丞 陈松松陈松松 卫兴辉卫兴辉 樊鹏飞樊鹏飞 金利斌金利斌 类别： 自然科学类学术论文 哲学社会科学类学术论文 社会调查报告类学术论文 科技发明制作类 科技发明制作类 2013年陕西理工学院 “挑战杯” 大学生课外学术科技作品竞赛组委会制 说 明 1.申报者应认真阅读此说明各

2、项内容后按要求详细填写。 2.申报者在填写申报作品情况时只需根据个人项目或集体项目填写 A1 或 A2 表，其中 3 人（包括 3 人）的项目视为个人项目并须填写 A1 表， 超过 3 人的项目视为集体项目并填写 A2 表。根据作品类别（自然科学类 学术论文、哲学社会科学类社会调查报告和学术论文、科技发明制作）分 别填写 B1、B2 或 B3 表。所有申报者必须填报 D 表，可根据情况填写 C 表。科技发明制作项目分为类（科技含量较高）和类（投入较少的小发 明），请注明。 3.表内项目填写一律用钢笔或打印，字迹要端正、清楚，此申报书可 复制。 4.序号、编码由 2013 年陕西理工院大学生课外

3、学术科技作品竞赛组 委会填写。 5.学术论文、社会调查报告及所附的有关材料必须是中文（若是外文， 请附中文本），并以 4 号楷体字体打印在 A4 纸上，附于申报书后，字数在 8000 字左右（文章版面尺寸 14.522CM）。 6.报送作品须一式二份打印稿，在规定时间内由各学院统一报送至团 委办公室。 7.有关竞赛事宜请向竞赛办公室咨询：2641554。 A2.申报者情况（集体项目） 说明： 1.必须由申报者本人按要求填写； 2.申报者代表必须是作者中学历最高者，其余作者按学历高低排列； 3.本表中的学院签章视为对申报者情况的确认。 姓名李丞性别男 出生 年月 1989.02 现学历（ B ）

4、 A 大专 B 大学本科 C 硕士研究生 学院全称物理与电信工程学院 专业电信年级09学制四年入学时间 2008 年 9 月 申报作品全称无线多点土壤水分监测系统 申 报 者 代 表 情 况 通讯地址 陕西理工学院物理与电信工程学 院电信 092 班 手 机13429769381 姓名性别年龄学历专业所在学院 陈松松男25本科 电子信息科学与技 术 物电学院 卫兴辉男24本科 电子信息科学与技 术 物电学院 樊鹏飞男23本科 电子信息科学与技 术 物电学院 金利斌男23本科 电子信息科学与技 术 物电学院 合 作 者 情 况 学院 签章 以上作者是否为在本校正式注册的在校的全日制非成人教育 类

5、学生（含专科生、本科生和研究生）。 是 否 部门盖章： 负责人签名： 年 月 日 资 格 认 定 指导老师 意见 本作品是否课外学术科技或社会实践活动成果。 是 否 签名： 年 月 日 B3申报作品情况（科技发明制作） 说明： 1.必须由申报者本人填写； 2.本部分中的报送单位签章视为对申报者所填写内容的确认； 3.本表必须附有研究报告，并提供图表、曲线、实验数据、原理结构图、外观图（照片）， 也可附鉴定证书和应用证书； 4.作品分类请按照作品发明点或创新点所在类别填报。 5.科技发明制作类另附 300 字作品简介。 作品全称 无线多点土壤水分监测系统 作 品 分 类 （ A ）A.机械与控制

6、（包括机械、仪器仪表、自动化控制、工程、交 通、建筑等） B信息技术（包括计算机、电信、通讯、电子等） C数理（包括数学、物理、地球与空间科学等） D生命科学（包括生物、农学、药学、医学、健康、卫生、食 品等） E能源化工（包括能源、材料、石油、化学、化工、生态、环 保等） 作品设计、发 明的目的和基 本思路，创新 点、技术关键 和主要技术指 标 随着科技进步和农业现代化的发展，土壤水分监测在某些行业 和场所中的要求越来越高。例如，农业灌溉、温室大棚、花卉蔬菜、 草地牧场、植物培养等领域。一些场所，由于土壤水分过高或过低引 起农作物品质不高、减产等问题从而导致国家、企业、私人的经济损 失。而传

7、统的由工作人员每隔一定时间亲自进入到该地点、场所去 观察，感知，土壤水分方法并不科学高效，也不及时，而且还增加了 工作人员的劳动强度。近年来，国内有一些企业和人员做过无线土 壤监测系统的研发，但他们做出的产品价格普遍比较昂贵，普及难 度较大，并且未考虑到部分行业及场所的空间限制以及操作人员水 平等的实际情况，适用性并不好，并未被广泛应用。因此，迫切需要 研发出成本低，实用性和适用性更好的土壤水分监测系统应用于这 些行业和场所。 该无线多点土壤水分监测系统设计的基本思路为：系统为一对 多的主从结构。采用分散采集，集中处理的方式，即从机进行水分数 据采集，主机则收集各个数据，集中进行水分数据的处理

8、、监测、显 示等,一旦被监测点的水分超过了预设范围（包括上限和下限），主机 进行报警。主从机之间采用无线通信方式进行数据传输。 传统的主机与从机联系方式是采用有线连接，有线通信的优点 是数据传输可靠性较高,但需要铺设较多明线,而有些区域由于条件 所限,难以铺设明线。而该无线多点土壤水分监测系统采用无线通讯， 这样就避免了有线通信的投资过大，适用受限，扩展性差等弊端，节 约了电缆和布线施工成本。 市场现有的无线土壤水分监测系统一部分是利用现有的无线通 信网，比如 GSM/GPRS、CDMA 移动网络等，但需要向网络运营商 支付额外费用；一部分是自己建立无线局域网，但需要购买专用的 无线设备，成本

9、较高，且所购产品为独立器件，使得主机和从机体积 庞大，从而不利于系统推广。而该产品是基于 PTR2000 构建的无线 土壤水分监测系统，具有成本低廉、体积小的优点，在实际操作中简 单易用，在实际应用有广阔的市场。 该无线多点土壤水分监测系统的部分相关参数如下： 测量范围： 水分：0100%RH 测量精度: 水分: 3%RH 无线传输： 工作频率为国际通用数传频段 433MHz 传输距离： 无障碍传输 150m 以上 电 源： 主机外接 220V 电源，从机配有 9V 干电池。 作品的科学性、 先进性（必须说 明与现有技术 相比，该作品 是否具有突出 的实质性技术 特点和显著进 步），请提供技

10、术性分析说明 和参考文献资 料 该无线多点土壤水分监测系统使用 HA2001 土壤水分传感器， 该传感器响应迅速，实时采集水分数据。并且测量精确抗干扰能力 强、性价比高，具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性，使得此无线 多点土壤水分系统品质较高。该系统采用分布式主从结构，被监控 的点数为 3 个，也可以根据需要方便扩展。产品亦具有低投资与施 工成本的特点。系统采用无线通信，即主从机之间用 PTR2000 做通 信模块。水分测量设备（从机）的安装位置无须布线，没有线缆的束 缚，并且可以单独显示，使得监测设备具有很强的灵活性，可以根据 实地需求的变化方便地重构系统，可以根据用户要求方便地调整设 备的

11、位置，完全避免了有线通信的投资过大，适用受限，扩展性差等 弊端，节约了电缆和布线施工成本。另外，监测系统的主机显示屏采 用 LCD12864C-1，它可构成全中文人机交互图形界面。它可以显示 84 行 1616 点阵的汉字，也可完成图形显示。低电压低功耗是其 显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶 显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该 模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。 该土壤水分监测系统除了具有上述特点外，与现有的产品相比， 该系统小巧精致，可以手持。另外，该系统可向上位机方向扩展，但 系统的工作完全不依赖电脑。方便使用和安装布置，使得恶劣条

12、件 下仍可全方位覆盖监测，具有重要意义。 参考文献： 1白泽生. 一种土壤水分检测仪的设计J. 微计算机信息,2007,07:202- 203+215. 2张秀珍,马秀娟,徐慧. 智能水分检测系统的研制J. 小型微型计算机系统, 2001,03:379-381. 3陆枫,胡志洪,胡毅恒. 土壤水分测定方法研究J. 企业导报,2012,03:270 4卢超. 分布式无线土壤电导率测量装置的设计J.仪表技术与传感器， 2011.08：37-39+47. 5邓英春,许永辉. 土壤水分测量方法研究综述J. 水文,2007,04:20-24. 6黄玉清,王丹,陈小宁. 土壤水分监测与灌溉预报系统设计J.

13、 节水灌溉, 2008,05:13-15+18. 7卢超.单片机系统中的抗干扰及可靠性设计J.仪表技术,2010,02:43-48. 8徐艳玲,马道坤,曾庆猛.一种多点土壤电导率实时监测系统的研制J.中国农 业大学学报,2006,05:75-80. 9卢超,基于 PC 机与单片机分布式温度采集系统的设计J.仪表技术与传感 器,2007,06:38-40. 10姚树然,陈道红,王西平,李春强,魏瑞江,王云秀. 河北省冬麦区土壤水分监 测预测系统及其应用J. 气象科技,2006,(02):225-228. 11邓英春,许永辉. 土壤水分测量方法研究综述J. 水文,2007,(04):20-24.

14、12卢超. 基于 CAN 总线分布式矿井温湿度监测系统J.煤炭科学技术， 2011.09:94-99. 13黄玉清,王丹,陈小宁. 土壤水分监测与灌溉预报系统设计J. 节水灌溉, 2008,(05):13-15+18. 14陈金华,杨再强,杨太明,李永秀. 安徽省土壤水分监测预测系统J. 应用气 象学报,2011,(02):249-256. 15赵忠凯. 土壤水分监控保障系统研究D.北京邮电大学,2012. 16卢超. 禽舍内环境温度无线监测装置的设计J. 农机化研究，2011.12:135- 138. 作品在何时、 何地、何种机 构举行的评审、 鉴定、评出、展 示等活动中获 奖及鉴定结果 作

15、品所处 阶段 （ D ）A 实验室阶段 B 中试阶段 C 生产阶段 D 研制成功 （自填） 技术转让方式 作品可展示的 形式 实物、产品 模型 图纸 磁盘 现场演示 图片 录像 样品 使用说明及该 作品的技术特 点和优势，提 供该作品的适 应范围及推广 前景的技术性 说明、市场分 析和经济效益 预测 操作人员只需将土壤水分测量终端（从机）安放在测量点，并接 通电源，在一定范围内通过主机接收显示测量点的土壤水分情况。 一旦测量点水分超过设置范围，主机就会自动报警，以提醒管理人 员。管理人员若要主动查看各测量点的水分实时情况，或者设置各 测量点的温湿度上下限，只需由主机按键操作即可。 该无线多点土

16、壤水分监测系统的实时性高、稳定可靠、扩展性 强、成本低、安装维护方便。系统监测终端显示直观，使得管理方便。 如果此产品能够投放市场的话，以其性能优越，价格低廉，操作 方便等特点一定会得到众多企业、个人的青睐。越来越多的场所会 装备该款土壤水分监测系统，使得该行业或场所管理的自动化程度 更高,管理更科学，有效。 专利申报情况 提出专利申报 申报号 201320025202.2 申报日期 2013 年 01 月 14 日 已获专利权批准 批准号 批准日期 年 月 日 未提出专利申请 报送 单位 签章 本单位已经对作品认真自查，承诺作品符合“挑战杯”竞赛申报 作品的要求。 单位签章： 年 月 日 C当前国内外同类课题研究水平概述 说明： 1.申报者可根据作品类别和情况