序號：編碼：第十一屆“挑戰(zhàn)杯”廣東大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽作品申報(bào)書作品名稱：基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的橘園種植信息監(jiān)測系統(tǒng)學(xué)校全稱：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)申報(bào)者姓名（集體名稱）：葉智杰劉睿彤何德慧黃銘灝黃智鵬李緒奎類別：□自然科學(xué)類學(xué)術(shù)論文 □哲學(xué)社會(huì)科學(xué)類社會(huì)調(diào)查報(bào)告和學(xué)術(shù)論文□科技發(fā)明制作A類■科技發(fā)明制作B類

說明1．申報(bào)者應(yīng)在認(rèn)真閱讀此說明各項(xiàng)內(nèi)容后按要求詳細(xì)填寫。2．申報(bào)者在填寫申報(bào)作品情況時(shí)只需根據(jù)個(gè)人項(xiàng)目或集體項(xiàng)目填寫A1或A2表，根據(jù)作品類別（自然科學(xué)類學(xué)術(shù)論文、哲學(xué)社會(huì)科學(xué)類社會(huì)調(diào)查報(bào)告和學(xué)術(shù)論文、科技發(fā)明制作）分別填寫B(tài)1、B2或B3表。所有申報(bào)者可根據(jù)情況填寫C表。3．表內(nèi)項(xiàng)目填寫時(shí)一律用鋼筆或打印，字跡要端正、清楚，此申報(bào)書可復(fù)制。4．序號、編碼由第十一屆“挑戰(zhàn)杯”廣東大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽組委會(huì)填寫。5．學(xué)術(shù)論文、社會(huì)調(diào)查報(bào)告及所附的有關(guān)材料必須是中文（若是外文，請附中文本），請以4號楷體打印在A4紙上（文章版面尺寸14.5×22cm），附于申報(bào)書后，論文不超8000字，調(diào)查報(bào)告不超15000字。6．作品申報(bào)書須按要求由各校競賽組織協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)統(tǒng)一寄送。7．其他參賽事宜請向本校競賽組織協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)咨詢。

A2申報(bào)者情況（集體項(xiàng)目）說明：1．必須由申報(bào)者本人按要求填寫；2．申報(bào)者代表必須是作者中學(xué)歷最高者，其余作者按學(xué)歷高低排列；3．本表中的學(xué)籍管理部門簽章視為申報(bào)者情況的確認(rèn)。申報(bào)者代表情況姓名葉智杰性別男出生年月1986.04學(xué)校華南農(nóng)業(yè)大學(xué)系別、專業(yè)、年級2009級農(nóng)業(yè)電氣化與自動(dòng)化學(xué)歷研究生學(xué)制3入學(xué)時(shí)間2009.09作品名稱基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的橘園種植信息監(jiān)測系統(tǒng)畢業(yè)論文題目無通訊地址華南農(nóng)業(yè)大學(xué)燕山區(qū)8棟313郵政編碼510642辦公電住地通訊地址廣州市海珠區(qū)鳳凰三街5號601郵政編碼510250住宅電話34038960其他作者情況姓名性別年齡學(xué)歷所在單位劉睿彤女21本科華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院何德慧男21本科華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院黃銘灝男20本科華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院黃智鵬男22本科華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院李緒奎男20本科華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院資格認(rèn)定學(xué)校學(xué)籍管理部門意見以上作者是否為2011□是□否（部門簽章）年月日院、系負(fù)責(zé)人或?qū)熞庖姳咀髌肥欠駷檎n外學(xué)術(shù)科技或社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)成果。□是□否負(fù)責(zé)人簽名：年月日

B3．申報(bào)作品情況（科技發(fā)明制作）說明：1．必須由申報(bào)者本人填寫；2．3．本表必須附有研究報(bào)告，并提供圖表、曲線、試驗(yàn)數(shù)據(jù)、原理結(jié)構(gòu)圖、外觀圖（照片）,也可附鑒定證書和應(yīng)用證書；4．作品分類請按照作品發(fā)明點(diǎn)或創(chuàng)新點(diǎn)所在類別填報(bào)。作品全稱基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的橘園種植信息監(jiān)測系統(tǒng)作品分類（B）A．機(jī)械與控制（包括機(jī)械、儀器儀表、自動(dòng)化控制、工程、交通、建筑等）B．信息技術(shù)（包括計(jì)算機(jī)、電信、通訊、電子等）C．?dāng)?shù)理（包括數(shù)學(xué)、物理、地球與空間科學(xué)等）D．生命科學(xué)（包括生物、農(nóng)學(xué)、藥學(xué)、醫(yī)學(xué)、健康、衛(wèi)生、食品等）E．能源化工（包括能源、材料、石油、化學(xué)、化工、生態(tài)、環(huán)保等）作品設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路，創(chuàng)新點(diǎn)，技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)及其目的：本設(shè)計(jì)為一個(gè)基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的橘園種植信息監(jiān)測系統(tǒng)，克服了現(xiàn)有橘園環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)和方法存在的監(jiān)測困難、監(jiān)測范圍有限的問題，提供一種設(shè)計(jì)合理、成本低、布網(wǎng)方便并且使用簡單、智能化程度高的適合于橘園大范圍實(shí)時(shí)監(jiān)測的方法，適用于山地、平地和溫室柑橘園，有利于實(shí)現(xiàn)柑橘園管理的規(guī)范化和模式化。基本思路：包括由布設(shè)在被測橘園內(nèi)的多個(gè)無線傳感器節(jié)點(diǎn)（農(nóng)情信息監(jiān)測儀和蟲害監(jiān)測儀）、將所述的多個(gè)無線傳感器節(jié)點(diǎn)監(jiān)測的數(shù)據(jù)打包后上傳的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)、與網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)相接的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和與服務(wù)器相接的客戶端計(jì)算機(jī)。所述的網(wǎng)關(guān)為一個(gè)或多個(gè)；所述的多個(gè)無線傳感器節(jié)點(diǎn)包括傳感器和配套模塊，由太陽能充電電池進(jìn)行直接供電；所述的傳感器包括部署在橘園土壤中各顆柑橘樹中不同深度的對土壤含水量、土壤電導(dǎo)率、土壤溫度進(jìn)行監(jiān)測的普通傳感器節(jié)點(diǎn)和分別布設(shè)在橘園中心區(qū)域的對空氣溫度、空氣濕度、光照強(qiáng)度、風(fēng)向、風(fēng)速和降雨量進(jìn)行監(jiān)測的普通傳感器；所述的傳感器都配有防輻射罩，防輻射罩用于溫濕度傳感器室外防輻射，也可用于其他儀器儀表的保護(hù)；所述的配套模塊包括數(shù)據(jù)處理模塊、無線通信模塊和電源模塊；所述的普通傳感器節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)之間的通信通過短距離無線通信模塊進(jìn)行雙向通信；所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)與通信服務(wù)器之間的通信通過GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行雙向通信，并且網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)上設(shè)置有GPRS無線通信模塊。所述的短距離無線通信模塊為基于ZigBee協(xié)議的短距離無線通信模塊。創(chuàng)新點(diǎn)：采用多個(gè)、多種傳感器構(gòu)成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，由散布在工作區(qū)域中大量的體積小，成本低，具有無線通信、傳感和數(shù)據(jù)處理能力的傳感器節(jié)點(diǎn)組成的，每個(gè)節(jié)點(diǎn)可能具有不同的感知形態(tài)，例如聲納、震動(dòng)波、紅外線等，節(jié)點(diǎn)卻可以完成對目標(biāo)信息的采集、傳輸、決策制定與實(shí)施，實(shí)現(xiàn)區(qū)域監(jiān)控、目標(biāo)跟蹤、定位和預(yù)測等任務(wù)。農(nóng)情信息監(jiān)測儀中的數(shù)據(jù)處理模塊采用微控制器AVRmega128L，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都具有存儲(chǔ)、處理、傳輸數(shù)據(jù)的能力。通過無線網(wǎng)絡(luò)，傳感器節(jié)點(diǎn)之間可以相互交換信息，也可以把信息傳送到遠(yuǎn)程。節(jié)點(diǎn)白天由太陽能充電電池進(jìn)行直接供電，同時(shí)對鋰電池進(jìn)行充電；晚上由鋰電池進(jìn)行直接供電。技術(shù)關(guān)鍵：每一個(gè)節(jié)點(diǎn)在接收傳感器的不同信息后，進(jìn)行存儲(chǔ)、處理、傳輸數(shù)據(jù)，同時(shí)通過無線網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行傳感器節(jié)點(diǎn)之間信息的相互交換，并把信息傳送到遠(yuǎn)程。主要技術(shù)指標(biāo)：1) 土壤溫度傳感器選用美國DECAGON公司的5TE，主要性能指標(biāo)為：測量范圍40～50°C；分辨率0.1°C；精確度±1°C；電源3.6～15VDC,O.3mA。2) 土壤電導(dǎo)率傳感器選用美國DECAGON公司的5TE，主要性能指標(biāo)為：測量范圍0～23dS/m；分辨率0.01dS/m（0～7dS/m），0.05dS/m（7～23dS/m）；精確度±10%（0～7dS/m）；電源3.6～15VDC,O.3mA。3) 土壤含水量傳感器選用美國DECAGON公司的EC5，主要性能指標(biāo)為：測量范圍0～飽和；精確度≥0.03m3/m3(在8dS/m范圍內(nèi))；分辨率0.001m3/m3（礦物質(zhì)土）；電源2.5VDC～3.6VDC,10mA；溫度40～60°C。4) 空氣溫度、濕度傳感器選用瑞士Sensirion公司的SHT15，主要性能指標(biāo)為：溫度測量范圍40～+123.8℃，精度±0.3℃；濕度測量范圍0～100%RH，精度±2.0%RH,響應(yīng)時(shí)間8s(tau63%)。5) 光照傳感器選用中國錦州陽光科技發(fā)展的TBQ6光照度傳感器，主要性能指標(biāo)為：測量范圍200～200000Lux；光譜范圍400—700（nm）可見光；電源電壓24VDC（12VDC～30VDC）；輸出信號4～20mA或0～5V；測量誤差小于±7%；工作環(huán)境溫濕度0～40℃、0～70%RH；儲(chǔ)存環(huán)境溫濕度10～+50℃，0～80%RH；大氣壓力80～110KPa。6）風(fēng)速傳感器選用中國邯鄲市大自然測控技術(shù)的BCQFSTTL8，主要性能指標(biāo)為：測量范圍0～60m/s，測量精度±2%；輸出信號為脈沖信號（每圈輸出8個(gè)脈沖，6個(gè)脈沖代表1米，信號傳輸距離>100米；啟動(dòng)風(fēng)力<0.2m/s，風(fēng)碗直徑50mm，供電電源DC5V～24V，工作溫度：40～+85℃。7）十六方位風(fēng)向傳感器選用邯鄲市大自然測控技術(shù)BCQFXK16，主要性能指標(biāo)為：測量范圍16個(gè)方向（360度），測量精度±2%，輸出信號開關(guān)信號，信號傳輸距離>100米，電位引線9芯（公共、北、東北、東、東南、南、西南、西、西北），供電電源DC5V～24V，工作溫度40～+85℃。8）降雨量傳感器選用邯鄲市大自然測控技術(shù)的MTR02雨量計(jì)，主要性能指標(biāo)為：分辨率0.2mm，測量范圍0～2.4mm/min,工作環(huán)境溫度0～60℃，工作環(huán)境濕度<95%RH(40℃),乘水口直徑159.6mm，刃口銳角40～45℃，高度260mm。9）無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)處理模塊采用微控制器AVRmega128L，其主要性能指標(biāo)為：4kRAM，128kFlash，正常工作電壓2.7～5.5V。該微控制器主要負(fù)責(zé)控制傳感器數(shù)據(jù)采集、無線通信、液晶實(shí)時(shí)顯示和電池能量監(jiān)測等。10）無線通信模塊的核心為RF230，支持ZigBee協(xié)議，主要性能指標(biāo)為：工作頻段2.4GHz，電流TX16.4mA，RX15.5mA，睡眠電流20nA，工作電壓1.8～3.6V。11）電源供電模塊由可充電鋰電池（容量1250mAh）、鋰電池保護(hù)芯片（R5426）、鋰電池充電電路、電源處理電路及外圍接口電路組成。太陽能供電板（5.6V,1.5W）作為外部電源為鋰電池充電或?yàn)楣?jié)點(diǎn)直接供電。12）網(wǎng)關(guān)在基于SAMSUNG公司S3C2410A的ARM上開發(fā)，實(shí)現(xiàn)與節(jié)點(diǎn)間的短距離無線通信及與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫間的Internet通信。13）GPRS模塊使用中國北京源田意廣科技的LT108GSGPRSDTU，具體參數(shù)有內(nèi)部集成TCP/IP協(xié)議棧，提供串口數(shù)據(jù)透明雙向轉(zhuǎn)換功能，支持自動(dòng)心跳，保持永久在線等。GPRS模塊為網(wǎng)關(guān)與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫間的雙向收發(fā)通信實(shí)現(xiàn)提供了可能性。作品的科學(xué)性先進(jìn)性（必須說明與現(xiàn)有技術(shù)相比、該作品是否具有突出的實(shí)質(zhì)性技術(shù)特點(diǎn)和顯著進(jìn)步。請?zhí)峁┘夹g(shù)性分析說明和參考文獻(xiàn)資料）設(shè)計(jì)合理、成本低、布網(wǎng)方便并且操作簡單和智能化程度高；采用模塊化設(shè)計(jì)并且使用系統(tǒng)使用低功耗芯片和太陽能充電電池直接供電，保障了節(jié)點(diǎn)的長時(shí)間運(yùn)行和生命周期；自組網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)同步對被監(jiān)測的橘園內(nèi)不同的土壤和大氣環(huán)境信息參數(shù)的監(jiān)測；通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠時(shí)間感知、采樣和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，為研究人員提供在線的實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)挖掘與分析；監(jiān)測效果好、智能化程度高，能為農(nóng)戶提供大量的有用柑橘園的監(jiān)測數(shù)據(jù)并附帶預(yù)警作用，能更好地知道柑橘園的管理和生產(chǎn)；6、由于采用無線通信技術(shù)，本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對監(jiān)測區(qū)域的全覆蓋監(jiān)測，適用于山地、平地和溫室柑橘園，實(shí)現(xiàn)柑橘園管理的規(guī)范化和模式化，促進(jìn)柑橘產(chǎn)業(yè)的發(fā)展；7、多組、多種傳感器共同監(jiān)測，可以反饋橘園生長所需的各項(xiàng)信息參數(shù)；8、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的農(nóng)情信息監(jiān)測儀數(shù)據(jù)處理模塊采用微控制器AVRmega128L，負(fù)責(zé)控制傳感器數(shù)據(jù)采集、無線通信、液晶實(shí)時(shí)顯示和電池能量監(jiān)測等；9、傳感器都配有防輻射罩，防輻射罩用于溫濕度傳感器室外防輻射，也可用于其他儀器儀表的保護(hù)，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確測量。參考文獻(xiàn)：[1]敖義俊.2009.夏季柑橘園主要病蟲害預(yù)防及防治技術(shù)措施[J].綠色植保.(6):34.[2]陳雄，杜以書，唐國新.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].系統(tǒng)仿真技術(shù)，2005，1（2）：6773.[3]崔光照，靳嵩.基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)[J].通信技術(shù)，2008，12(41)：287289.[4]杜曉明,陳巖.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在溫室農(nóng)業(yè)監(jiān)測中的應(yīng)用[J].農(nóng)機(jī)化研究，2009，6：141144.[5]胡大軍，吳晗平，張焱.基于PLC和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的光電監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)建[J].應(yīng)用光學(xué)，2010，31（2）：198202.[6]黃偉，宋良圖，武民民等.面向農(nóng)業(yè)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用及相關(guān)問題[J].自動(dòng)化與儀器儀表，2008，6：5255.[7]李成大，張京，龔茗茗.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及其應(yīng)用綜述[J].成都電子機(jī)械高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)，2007，3：1014.[8]李毅治，張?jiān)铝?無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在醫(yī)藥學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用[J].醫(yī)藥沙龍，2005，29（12）:571574.[9]劉航，廖桂平，楊帆.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息，2008，11：1621.[10]盧朝陽，張耀.光電傳感器在大型活動(dòng)人員驗(yàn)證通道中的應(yīng)用[J].警察技術(shù)，2010,5：5153.[11]呂立新，汪偉，卜天然.基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2009，8：59.[12]馬駿，王建華.2004.一種基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的植物病蟲識(shí)別方法[J].深圳大學(xué)學(xué)報(bào)（理工版）.21(1):7275.[13]牟少敏.2003.基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的重疊昆蟲圖像分離的研究[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用.(18):219220.[14]屈鳳姣，徐建波.基于MICAz的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)業(yè)溫室溫度監(jiān)測的應(yīng)用[J].福建電腦，2007，12：89.[15]張學(xué)民，陳西平，宋述穩(wěn).基于光電傳感器的移動(dòng)機(jī)器人局部定位系統(tǒng)[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2010,23（3）：810.[16]周曼，周明泉.2008.基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的水稻害蟲自動(dòng)識(shí)別[J].北京師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）.44(2):3439.[17]DingF,JonesCL,WecklerP.2008.DetectionandIdentificationofStoredgrainInsectswithRF/MicrowaveandNeuralNetworkTechnology[J].TransactionsoftheASABE.52(6):21052114.[18]H.RBogena,J.A.Huisman,C.Oberdorsteretal.Evaluationofalowcostsoilwatercontentsensorforwirelessnetworkapplication[A].JournalofHydrology.2007344：32–42.[19]LitzkowCA,ShumanD,KrussS.1997.Electronicgrainprobeinsectcounter(EGPIC).U.S.Patent5,646,404.[20]MizrachA,HetzroniA,MozorMetal.AcousticTrapforFemaleMediterraneanFruitFlies[J].TransactionsoftheASABE.2005,48(5):20172022.[21]NingWang,NaiqianZhang,MaohuaWang.Wirelesssensorsinagricultureandfoodindustry—Recentdevelopmentandfutureperspective[A].putersandElectronicsinAgriculture50.2006：1–14.[22]Y.Suna,L.Lia,P.SchulzeLammersetal.Asolarpoweredwirelesscellfordynamicallymonitoringsoilwatercontent.putersandElectronicsinAgriculture69(2009)19–23.作品在何時(shí)、何地、何種機(jī)構(gòu)舉行的評審、鑒定、評比、展示等活動(dòng)中獲獎(jiǎng)及鑒定結(jié)果曾在2010年10月由廣州市發(fā)明協(xié)會(huì)和廣州華南知識(shí)產(chǎn)權(quán)國際交流中心組織的第二屆廣州高校學(xué)生知識(shí)產(chǎn)權(quán)創(chuàng)新賽中榮獲發(fā)明創(chuàng)新類提名獎(jiǎng)。曾在2011年3月華南農(nóng)業(yè)大學(xué)組織的“丁穎杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽中榮獲特等獎(jiǎng)。作品所處階段（B）A實(shí)驗(yàn)室階段B中試階段C生產(chǎn)階段D（自填）技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式作品可展示的形式□實(shí)物、產(chǎn)品□模型□圖紙□磁盤□現(xiàn)場演示□圖片□錄像□樣品使用說明及該作品的技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢，提供該作品的適應(yīng)范圍及推廣前景的技術(shù)性說明及市場分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測使用說明及該作品的技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢中國是柑橘的重要原產(chǎn)地之一，柑橘資源豐富，優(yōu)良品種繁多，有4000多年的栽培歷史。柑橘更是我國南方最主要的水果之一，栽種品種多，分布范圍廣，2008年產(chǎn)量達(dá)2331.3萬噸，出口達(dá)到50萬噸。全國有20個(gè)省、市、自治區(qū)1000多個(gè)縣種植柑橘。柑橘果樹的生長發(fā)育、開花結(jié)果與溫度、日照、水分(濕度)、土壤以及風(fēng)、海拔、地形和坡向等環(huán)境條件緊密相關(guān)，準(zhǔn)確獲取這些農(nóng)情信息對柑橘園的管理有很大的指導(dǎo)作用。然而，在中國大部分地方，農(nóng)民只能以傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)來判定影響柑橘發(fā)育和開發(fā)結(jié)果的因素，這大大浪費(fèi)了勞動(dòng)力的同時(shí)還不能保證柑橘結(jié)果的最優(yōu)性。同時(shí)，我國柑橘產(chǎn)區(qū)主要在南方丘陵地帶，氣候高溫多雨、溫暖濕潤，加之柑橘物候期長，害蟲種類多、監(jiān)測與防治困難，病蟲害嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國目前柑橘害蟲有2門14目106科865種。實(shí)際生產(chǎn)中，大多數(shù)果農(nóng)對于柑橘樹蟲害發(fā)生狀況的判斷只是靠經(jīng)驗(yàn)、憑感覺，雖然也取得了一定的效果，但是對果樹的生長造成了傷害。目前柑橘害蟲的防治手段主要有化學(xué)防治、物理機(jī)械防治、生物天敵防治、昆蟲生長調(diào)節(jié)劑防治等，其中化學(xué)防治還是最常用的柑橘蟲害防治手段。由于長期依賴化學(xué)防治，不斷提高害蟲抗藥性，殺死害蟲天敵，加之全球氣候變暖等因素，引發(fā)螨類、粉虱、蚧類、薊馬和蚜蟲等“五小”害蟲對我國柑橘生產(chǎn)的危害日趨嚴(yán)重。要想實(shí)現(xiàn)對柑橘園農(nóng)情信息和蟲害的有效監(jiān)測，只憑借人的觀察和豐富的經(jīng)驗(yàn)不足以完成。此外，受作業(yè)強(qiáng)度的限制，農(nóng)藝人員無法頻繁進(jìn)入果園實(shí)地測查或采集樣本返回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。因此，柑橘園蟲害的現(xiàn)場自動(dòng)監(jiān)測方法與技術(shù)具有重大的研究價(jià)值，尤其是基于以上技術(shù)大尺度地研究一個(gè)果園或者一個(gè)區(qū)域內(nèi)蟲害的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律以及其與氣候變化、柑橘園生態(tài)環(huán)境等的關(guān)系，在防治方式選擇、果園經(jīng)營管理上有重要的理論和實(shí)踐價(jià)值。柑橘樹蟲害的監(jiān)測與防治既不同于大田作物（玉米、水稻等），也不同于森林中樹木（松樹、楊樹等）。對其單棵或小范圍蟲害情況的現(xiàn)場監(jiān)測及信息傳遞方法與技術(shù)的研究將是對病蟲害預(yù)測建模理論及檢測手段的創(chuàng)新。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WirelessSensorNetwork，WSN）是由散布在工作區(qū)域中大量的體積小，成本低，具有無線通信、傳感和數(shù)據(jù)處理能力的傳感器節(jié)點(diǎn)組成的，每個(gè)節(jié)點(diǎn)可能具有不同的感知形態(tài)，例如聲納、震動(dòng)波、紅外線等，節(jié)點(diǎn)卻可以完成對目標(biāo)信息的采集、傳輸、決策制定與實(shí)施，實(shí)現(xiàn)區(qū)域監(jiān)控、目標(biāo)跟蹤、定位和預(yù)測等任務(wù)。每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都具有存儲(chǔ)、處理、傳輸數(shù)據(jù)的能力。通過無線網(wǎng)絡(luò)，傳感器節(jié)點(diǎn)之間可以相互交換信息，也可以把信息傳送到遠(yuǎn)程。作品的適應(yīng)范圍及推廣前景的技術(shù)性說明及市場分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測果園農(nóng)情信息監(jiān)測和蟲害監(jiān)測預(yù)報(bào)應(yīng)用中，無線局域網(wǎng)功能的監(jiān)測節(jié)點(diǎn)可構(gòu)成果園農(nóng)情信息監(jiān)測和蟲害監(jiān)測WSNs，實(shí)時(shí)獲取果園農(nóng)情信息（如溫度、濕度、光照和土壤墑情等）、現(xiàn)場采集和處理蟲害信息，配合網(wǎng)絡(luò)多跳路由、自組網(wǎng)、信息互遞等特點(diǎn)，連續(xù)、實(shí)時(shí)地向監(jiān)測終端或農(nóng)藥精確噴施作業(yè)機(jī)具發(fā)布蟲害信息，實(shí)現(xiàn)精細(xì)噴施農(nóng)藥的自動(dòng)化、智能化及遠(yuǎn)程控制。本設(shè)計(jì)為一個(gè)基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的橘園種植信息監(jiān)測系統(tǒng)，克服了現(xiàn)有橘園環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)和方法存在的監(jiān)測困難、監(jiān)測范圍有限的問題，提供一種設(shè)計(jì)合理、成本低、布網(wǎng)方便并且使用簡單、智能化程度高的適合于橘園大范圍實(shí)時(shí)監(jiān)測的方法，適用于山地、平地和溫室柑橘園，有利于實(shí)現(xiàn)柑橘園管理的規(guī)范化和模式化。由于可以實(shí)時(shí)、連續(xù)反饋果園信息，可以預(yù)防蟲害等各種突發(fā)情況，做出最準(zhǔn)確的選擇，同時(shí)也可以根據(jù)果園各項(xiàng)重要參數(shù)的變化做出調(diào)整，實(shí)現(xiàn)果園灌溉、施肥等的精確控制，達(dá)到果園最大收成和利用。因此無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將會(huì)為果園智能化提供一種方法，在未來將會(huì)大范圍應(yīng)用于果園種植監(jiān)測，代替現(xiàn)在傳統(tǒng)種植方法。專利申報(bào)情況□提出專利申報(bào)申報(bào)號申報(bào)日期年月日□已獲專利權(quán)批準(zhǔn)批準(zhǔn)號批準(zhǔn)日期年月日■未提出專利申請科研管理部門簽章年月日

C.當(dāng)前國內(nèi)外同類課題研究水平概述說明：1.申報(bào)者可根據(jù)作品類別和情況填寫；2.填寫此欄有助于評審。1、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢1.1柑橘園環(huán)境研究目前，對柑橘園各種研究主要集中在種植方式、施肥、葉片與土壤營養(yǎng)、氣候條件和土壤環(huán)境（溫度、日照、水分、濕度、土壤含水量等）等方面。研究方法也往往局限于生物和化學(xué)分析方法，并且這些生物或者化學(xué)分析方法存在長時(shí)間、離體和離線的局限性。如土壤分析上，往往選取一定土壤區(qū)域進(jìn)行采用單因子差異重復(fù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，從而分別考察土壤水分、營養(yǎng)等因素的影響。在葉片營養(yǎng)方面，分析手段也一般采取提取柑橘樹土壤樣品，葉片樣品和果實(shí)樣品的方法來考察土壤有機(jī)質(zhì)和營養(yǎng)，葉片N含量等情況?？偟膩碚f，柑橘園農(nóng)情信息的獲取還是以化學(xué)方法為主，采用化學(xué)分析儀器，如滴定分析，組分分析等，對柑橘樹土壤，葉片和果實(shí)進(jìn)行分析，以獲取影響因素。1.2果園害蟲識(shí)別和監(jiān)測果園、農(nóng)田及倉儲(chǔ)害蟲的識(shí)別和監(jiān)測中主要采取人工識(shí)別、聲音識(shí)別、傳感辨別和機(jī)器視覺識(shí)別四種方法。人工識(shí)別法借助放大鏡、顯微鏡等工具或直接用肉眼判別害蟲的種類和數(shù)量，工作量大、效率低、人為誤差影響嚴(yán)重；應(yīng)用聲音識(shí)別法，由于每種害蟲在求偶、攻擊、競爭、報(bào)警等行為中發(fā)出多種聲音信號，在不同的環(huán)境中發(fā)出的聲音信號也有差異，另外還有很多隱蔽環(huán)境噪聲以目前技術(shù)還無法檢測。應(yīng)用機(jī)器視覺技術(shù)進(jìn)行果園蟲害情況的相對估測具有準(zhǔn)確度高、勞動(dòng)量小、效率高等優(yōu)點(diǎn)。然而，機(jī)器視覺技術(shù)卻有帶寬高、資源浪費(fèi)和開發(fā)困難的缺點(diǎn)。傳感辨別雖然相比機(jī)器視覺而然信息獲取量較少，但卻能高效快速的獲取害蟲主要信息，是現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)果園害蟲監(jiān)測的有力工具。1.3其他害蟲識(shí)別和監(jiān)測方法毛文華等提出了一種基于機(jī)器視覺的草地蝗蟲識(shí)別方法，用于超低空蝗災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)自動(dòng)采集的視頻中草地蝗蟲頭數(shù)信息的提取。實(shí)驗(yàn)表明，該方法對躍起草地蝗蟲的識(shí)別率為80%～100%，由建立躍起蝗蟲和地面蝗蟲的之間模型計(jì)算的地面草地蝗蟲的精度大于80%。馬駿等提出了應(yīng)用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)進(jìn)行植物病蟲識(shí)別，提出一種膨脹和腐蝕的快速算法用于提取病蟲骨架特征，根據(jù)不同種類病蟲骨架的幾何矩特征，應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行病蟲識(shí)別；牟少敏以白粉虱為例，對二值化后的圖像,利用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)方法中的腐蝕操作,能夠?qū)⒅丿B昆蟲進(jìn)行有效的分離；周曼等針對水稻害蟲自動(dòng)識(shí)別問題，對害蟲圖像采用基于骨架的形態(tài)特征提取方法，自動(dòng)提取害蟲的骨架點(diǎn)的分支數(shù)、骨架累計(jì)長、橫軸縱軸比、圓形性，以此作為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入因子，并以從20種害蟲圖像提取的特征值，訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)，較好地解決了水稻害蟲識(shí)別的問題。Ding等利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，利用向量網(wǎng)絡(luò)分析器在0.3到1200MHz的射頻（radiofrequency，RF）和微波頻段對8種儲(chǔ)糧害蟲進(jìn)行識(shí)別和檢測，總體正確率為73%，正確率最高的三個(gè)波段為：180.3、1020和1032MHz。Litzkow等使用經(jīng)過改造的糧食探管誘捕器，在誘捕器上增加了紅外線傳感器探頭，并和誘捕器的底部相連。當(dāng)害蟲爬進(jìn)探管誘捕器，掉進(jìn)去經(jīng)過傳感器探頭時(shí)，計(jì)數(shù)器就開始技術(shù)，并將計(jì)數(shù)信息傳遞給計(jì)算機(jī)。1.4果園蟲害監(jiān)測中存在的問題目前所采用的方法雖然均能夠比較準(zhǔn)確地檢測果園蟲害的發(fā)生情況，但均需要工作人員攜帶儀器設(shè)備到果園進(jìn)行人工檢測或者將誘捕器帶回實(shí)驗(yàn)室后進(jìn)行，受到人力使用強(qiáng)度的限制，無法對果園（柑橘園）的蟲害發(fā)生情況進(jìn)行現(xiàn)場、實(shí)時(shí)、大范圍和快速地監(jiān)測，導(dǎo)致無法對監(jiān)測區(qū)域進(jìn)行有效覆蓋，測量結(jié)果無法反映果園蟲害的實(shí)時(shí)和動(dòng)態(tài)變化情況。1.5光電傳感器技術(shù)光電傳感器主要作為一種檢測裝置，目前常用的光傳感器類型主要有光電管、光電倍增管和半導(dǎo)體光敏元件。由于它具有精度高，反應(yīng)快，非接觸等優(yōu)點(diǎn)，而且可測參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡單，形式靈活多樣，體積小，已經(jīng)獲得了廣泛應(yīng)用，主要在電影發(fā)聲系統(tǒng)、光控大門、天亮叫醒服務(wù)、包裝充填物高度檢測和轉(zhuǎn)速測量等方面。胡大軍等為了克服傳統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)的不足,構(gòu)建一種基于PLC和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的光電監(jiān)測系統(tǒng)。在分析光電監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理的基礎(chǔ)上,探討了基于遙測技術(shù)的無線光電傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)方式,研究了ABBPLC軟硬件實(shí)現(xiàn)及FameView的開發(fā)的可行性。采用ABB公司生產(chǎn)的AC500PLC作為主要控制器件,通過Modbus協(xié)議按地址依次輪詢無線傳感器節(jié)點(diǎn)來采集數(shù)據(jù),對其進(jìn)行相應(yīng)處理,并將最終結(jié)果傳遞給上位機(jī)。張學(xué)民等提出了一種利用光電傳感器實(shí)現(xiàn)局部精確定位的方法，它和視覺定位配合可實(shí)現(xiàn)Robocup足球機(jī)器人的大范圍精確定位。盧朝陽等通過選擇合適的光電傳感器器件，采用正確的電路設(shè)計(jì)，經(jīng)過細(xì)致、周密的時(shí)序邏輯分析，實(shí)現(xiàn)了光電傳感器在大型活動(dòng)人員驗(yàn)證通道中的應(yīng)用。1.6WSN技術(shù)的應(yīng)用1.6.1WSN技術(shù)在農(nóng)業(yè)工程中的應(yīng)用傳感器網(wǎng)絡(luò)可以監(jiān)測土壤狀態(tài),利用多種傳感器來監(jiān)測降雨量、河水水位和土壤水分,并依此預(yù)測爆發(fā)山洪的可能性。類似地,傳感器網(wǎng)絡(luò)在森林火災(zāi)準(zhǔn)確預(yù)報(bào)、及時(shí)地預(yù)報(bào),天氣預(yù)報(bào),精細(xì)農(nóng)業(yè),農(nóng)作物中的害蟲監(jiān)測,土壤的酸堿度和施肥狀況,農(nóng)田管理等都有很大的應(yīng)用前景。WANGetal認(rèn)為，目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)業(yè)工程中的主要應(yīng)用有5個(gè)方向，分別為環(huán)境監(jiān)測、精細(xì)農(nóng)業(yè)、機(jī)械過程控制、儀器設(shè)備自動(dòng)化和跟蹤系統(tǒng)。在環(huán)境監(jiān)測方向，呂立新等將基于ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域，給出了農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的組網(wǎng)方案，重點(diǎn)設(shè)計(jì)了基于MSP4300和CC2420芯片的傳感器節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)和軟件流程，系統(tǒng)可以對目標(biāo)監(jiān)測區(qū)內(nèi)的溫度、濕度、光照度等農(nóng)業(yè)環(huán)境信息進(jìn)行快速、可靠的遠(yuǎn)程采集和傳輸。解決了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測信息存儲(chǔ)的有限性和移動(dòng)測量的不便性等問題，為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測提供了一種有效的解決方案。崔光照等針對當(dāng)前農(nóng)業(yè)環(huán)境在線監(jiān)測的需要,提出了一種利用具有自組織特性的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(wirelesssensornetworks,WSN)對溫度、土地濕度和土壤的PH值等環(huán)境變量進(jìn)行在線監(jiān)測的方法。該方法采用了對等式網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、低功耗微小網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、基于拓?fù)錁涞木W(wǎng)絡(luò)初始化配置算法.實(shí)驗(yàn)測試表明節(jié)點(diǎn)能夠有效地采集和處理數(shù)據(jù),并可以在節(jié)點(diǎn)間成功地。屈鳳姣等利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建智能化的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)是該領(lǐng)域一個(gè)重要的研究方向。在簡要介紹傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,完成了一種基于Crossbow公司生產(chǎn)的MICAz傳感器射頻模塊,用于農(nóng)業(yè)園藝溫室溫度的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。BOGENAetal則通過應(yīng)用兩種無線傳感器，分別為EC5和EC20,于測量土壤水分的無線網(wǎng)絡(luò)上。經(jīng)過室內(nèi)校正與室外長達(dá)一年的觀察試驗(yàn)，確定了應(yīng)用EC5作為無線網(wǎng)絡(luò)傳感器的可靠性，認(rèn)為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在環(huán)境土壤檢測的過程中有快速、準(zhǔn)確和自動(dòng)化的優(yōu)點(diǎn)。在精細(xì)農(nóng)業(yè)方向，劉航等認(rèn)為，通過離子、生物傳感器可以獲知農(nóng)田中的土壤養(yǎng)分，包括土壤有機(jī)質(zhì)、PH值、氮、磷、鉀以及交換性鈣和鎂的監(jiān)測，然后通過節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)或在中心節(jié)點(diǎn)安裝gps芯片可以確定缺少養(yǎng)分的區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)精確的施肥。另外，還通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采集農(nóng)田作物環(huán)境信息，例如氣溫、濕度、光強(qiáng)等，再由專家系統(tǒng)對作物和作物環(huán)境進(jìn)行診斷，并反饋給農(nóng)民適當(dāng)?shù)男畔?。在機(jī)械過程控制、儀器設(shè)備自動(dòng)化方向上，杜曉明等針對傳統(tǒng)溫室農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)存在的問題,提出了一種使用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)組建農(nóng)業(yè)溫室監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,實(shí)現(xiàn)了作物生長環(huán)境的無線監(jiān)控,解決了傳統(tǒng)溫室農(nóng)業(yè)布線的繁瑣性和局限性,為提高溫室環(huán)境信息管理自動(dòng)化程度和設(shè)施農(nóng)業(yè)種植決策提供依據(jù),順應(yīng)傳感器的無線化與網(wǎng)絡(luò)化的趨勢。在跟蹤系統(tǒng)方向，黃偉等將基于MicrochipZigbee協(xié)議棧的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與GPRS模塊相結(jié)合，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了面向農(nóng)業(yè)的遠(yuǎn)程跟蹤監(jiān)測系統(tǒng)。另外，在利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作土壤水分檢測的應(yīng)用中，SUNetal更加嘗試加入綠色省電的元素，利用太陽能電池作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的主要供電源，在降雨的情況下實(shí)驗(yàn)并記錄由溫度、水分和光學(xué)傳感器等構(gòu)成的檢測網(wǎng)絡(luò)所測定的數(shù)據(jù)，通過分析認(rèn)為太陽能電池確實(shí)能提供系統(tǒng)所需的電源，并且期望太陽能電池能做的更小或集成到網(wǎng)絡(luò)的結(jié)點(diǎn)中。1.6.2WSN技術(shù)在其他方面的應(yīng)用在軍事領(lǐng)域,傳感器網(wǎng)絡(luò)成為C4ISRT(mand,control,munication,puting,intelligence,surveillance,reconnaissanceandtargeting)系統(tǒng)不可或缺的一部分。C4ISRT系統(tǒng)定位于未來戰(zhàn)爭,其目標(biāo)是利用高科技技術(shù),設(shè)計(jì)一個(gè)集命令、控制、通信、計(jì)算、智能、監(jiān)視、偵察和定位于一體的戰(zhàn)場指揮系統(tǒng),受到各國國防部門的普遍重視。在醫(yī)學(xué)上，傳感器節(jié)點(diǎn)小的特點(diǎn)，在藥物生產(chǎn)監(jiān)控、應(yīng)藥物臨床實(shí)驗(yàn)監(jiān)控、和無人智能藥物超市三方面均有著特殊的優(yōu)點(diǎn)。探索外部星球一直是人類夢寐以求的理想,借助于航天器布撒的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對星球表面長時(shí)間的監(jiān)測,應(yīng)該是一種經(jīng)濟(jì)可行的方案。除了空間工作站,目前空間探索特殊的環(huán)境需要極高的自動(dòng)化。因此,傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在空間探索方面有著巨大的應(yīng)用。NASA的JPL(JetPropulsionLaboratory)實(shí)驗(yàn)室研制的SensorWebs就是為將來的火星探測進(jìn)行技術(shù)準(zhǔn)備的,已在佛羅里達(dá)宇航中心周圍的環(huán)境監(jiān)測項(xiàng)目中進(jìn)行測試和完善。智能化是社會(huì)的發(fā)展趨勢,如智能家電,智能小區(qū)。很多智能家電帶有嵌入式處理器,與執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成的無線網(wǎng)絡(luò)與Internet連接在一起將會(huì)為我們提供更加舒適、方便和具有人性化的智能家居環(huán)境。

D.推薦者情況及對作品的說明說明：1．由推薦者本人填寫；2．推薦者必須具有高級專業(yè)技術(shù)職稱，并是與申報(bào)作品相同或相關(guān)領(lǐng)域的專家學(xué)者或?qū)I(yè)技術(shù)人員（教研組集體推薦亦可）；3．推薦者填寫此部分，即視為同意推薦；4．推薦者所在單位簽章僅被視為對推薦者身份的確認(rèn)。推薦者情況姓名洪添勝性別男年齡55職稱教授工作單位華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院通訊地址廣州市五山路483號華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院郵政編碼510642單位電話02085282269住宅電話推薦者所在單位簽章（簽章）年月日請對申報(bào)者申報(bào)情況的真實(shí)性作出闡述申報(bào)情況符合事實(shí)請對作品的意義、技術(shù)水平、適用范圍及推廣前景作出您的評價(jià)我國現(xiàn)在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化層次低主要原因是設(shè)施農(nóng)業(yè)技術(shù)裝備落后；大多沿襲傳統(tǒng)的種植方法，生產(chǎn)管理粗放；造成農(nóng)業(yè)智能化水平低，所以物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)業(yè)應(yīng)用的研究顯得非常重要和迫切。本作品能把新技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)上，且適用范圍廣，推廣前景也非常好。其它說明推薦者情況姓名王衛(wèi)星性別男年齡48職稱教授工作單位華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院通訊地址廣州市五山路483號華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院郵政編碼510642單位電話02085285575住宅電話推薦者所在單位簽章（簽章）年月日請對申報(bào)者申報(bào)情況的真實(shí)性作出闡述申報(bào)情況符合事實(shí)請對作品的意義、技術(shù)水平、適用范圍及推廣前景作出您的評價(jià)本設(shè)計(jì)采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的橘園種植信息監(jiān)測系統(tǒng)，克服了現(xiàn)有橘園環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)和方法存在的監(jiān)測困難、監(jiān)測范圍有限的問題，提供一種設(shè)計(jì)合理、成本低、布網(wǎng)方便并且使用簡單、智能化程度高的適合于橘園大范圍實(shí)時(shí)監(jiān)測的方法，適用于山地、平地和溫室柑橘園。由于有利于實(shí)現(xiàn)柑橘園管理的規(guī)范化和模式化，將為未來農(nóng)情監(jiān)測起到積極作用。其它說明學(xué)校組織協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)確認(rèn)并蓋章（團(tuán)委代章）年月日校主管領(lǐng)導(dǎo)或校主管部門確認(rèn)蓋章年月日E．大賽組織委員會(huì)秘書處資格和形式審查意見組委會(huì)秘書處資格審查意見審查人（簽名）年月日組委會(huì)秘書處形式審查意見審查人（簽名）年月日組委會(huì)秘書處審查結(jié)果□合格□不合格負(fù)責(zé)人（簽名）年月日

F．參賽作品打印處基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)橘園種植信息監(jiān)測系統(tǒng)葉智杰劉睿彤何德慧黃銘灝黃智鵬李緒奎指導(dǎo)老師：洪添勝教授王衛(wèi)星教授Abstract：AcitruscultivationenvironmentsurveillancesystemwasdesignedbasedonWirelessSensorNetwork(WSN).Inordertosolvetheproblemsthatthetraditionalmethodsapplyingtothecitrusgrowthsurveillanceencountered,anewandsuitablemeasuringapproachenjoyingtheadvantagesoflowcost,convenience,handynetworkingandhighintelligencewasdesignedandobtainedtobeemployedinrealtimelargescalecitrusmonitoring,whichcanbeappliedbroadlyinmountainous,flatlandandgreenhousecitrusesenactingeffectivecitrusmanagement.Keywords：wirelesssensors;Networknode;Orangegrovesmonitoring

摘要：本設(shè)計(jì)為一個(gè)基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的橘園種植信息監(jiān)測系統(tǒng)，克服了現(xiàn)有橘園環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)和方法存在的監(jiān)測困難、監(jiān)測范圍有限的問題，提供一種設(shè)計(jì)合理、成本低、布網(wǎng)方便并且使用簡單、智能化程度高的適合于橘園大范圍實(shí)時(shí)監(jiān)測的方法，適用于山地、平地和溫室柑橘園，有利于實(shí)現(xiàn)柑橘園管理的規(guī)范化和模式化。關(guān)鍵詞：無線傳感器；網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)；橘園監(jiān)測目前果園監(jiān)測技術(shù)按照果園信息獲取的方法不同，主要有兩大類：一類是比較原始的監(jiān)測方法，靠人員到達(dá)現(xiàn)場進(jìn)行人力監(jiān)測；另一類是采用有線方法進(jìn)行監(jiān)測，需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)布線，不適合監(jiān)測區(qū)域分散性大或者不易布線的場合。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種新型的信息獲取技術(shù)，由散布在工作區(qū)域中大量的體積小，成本低，具有無線通信、傳感和數(shù)據(jù)處理能力的傳感器節(jié)點(diǎn)組成。現(xiàn)在傳統(tǒng)果園都沒法準(zhǔn)確監(jiān)測橘樹蟲害情況（蟲害種類、數(shù)量等），為了精確反映橘樹的生長狀況，在橘樹上的各個(gè)方位會(huì)裝上捕蟲瓶，實(shí)現(xiàn)橘樹害蟲發(fā)生情況的統(tǒng)計(jì)，為橘園的管理和防治害蟲提供信息保證。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)了一種適合于橘園大范圍實(shí)時(shí)監(jiān)測的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的橘園種植信息監(jiān)測系統(tǒng)。一、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能本系統(tǒng)包括農(nóng)情信息監(jiān)測儀、蟲害監(jiān)測儀、網(wǎng)關(guān)、GPRS、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和與服務(wù)器相接的客戶端計(jì)算機(jī)。如圖1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)原理示意圖。隨機(jī)部署在橘園各處土壤的多組農(nóng)情信息監(jiān)測儀包含有土壤溫度傳感器、土壤含水量傳感器、土壤電導(dǎo)率傳感器、空氣溫度傳感器，空氣濕度傳感器、光照傳感器、風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器和降雨量傳感器。部署在橘樹周圍探測害蟲發(fā)生情況的蟲害監(jiān)測儀包含由光電傳感器組成的捕蟲瓶。每組農(nóng)情信息監(jiān)測儀均含有傳感器和相關(guān)配套模塊；其中，所述的配套模塊包括數(shù)據(jù)處理模塊、無線通信模塊和電源模塊。多組農(nóng)情信息監(jiān)測儀通過短距離無線通信模塊與一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行雙向通信；網(wǎng)關(guān)通過GRPS網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫服務(wù)器間進(jìn)行雙向通信。網(wǎng)關(guān)是成個(gè)監(jiān)測系統(tǒng)的中繼站，系統(tǒng)獲取的信息通過處理打包后，以GPRS網(wǎng)絡(luò)的形式傳送到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，研究人員通過Internet上的客戶端即可以獲取需要的橘園種植信息數(shù)據(jù)。圖1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的橘園種植信息監(jiān)測系統(tǒng)原理示意圖（一）農(nóng)情信息監(jiān)測儀1、農(nóng)情信息監(jiān)測儀的組成模塊農(nóng)情信息監(jiān)測儀主要包括3大模塊：傳感器模塊，包括傳感器、信號調(diào)節(jié)和數(shù)模轉(zhuǎn)換；處理器模塊，包括為控制器、儲(chǔ)存器和嵌入式操作系統(tǒng)；無線通信模塊及供電模塊。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖如圖2。圖2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖1.1傳感器模塊傳感器模塊包括傳感器、信號調(diào)節(jié)和數(shù)模轉(zhuǎn)換三部分。傳感器主要有土壤溫度傳感器、大氣環(huán)境傳感器、風(fēng)速傳感器及風(fēng)向傳感器和降雨量傳感器。1.1.1土壤傳感器土壤傳感器主要用于測量土壤含水量、土壤電導(dǎo)率、土壤溫度等土壤環(huán)境參數(shù)，農(nóng)情信息監(jiān)測儀中的每個(gè)土壤傳感器節(jié)點(diǎn)中的傳感器均埋入土壤不同深度當(dāng)中，可以直接監(jiān)測土壤溫度、電導(dǎo)率和含水量的微變化。土壤傳感器通過引出的細(xì)電纜與地面上的配套模塊相連接，以傳遞測得的信號。其中，土壤含水量傳感器選用美國DECAGON公司的EC5，主要性能指標(biāo)為：測量范圍0～飽和；精確度≥0.03m3/m3(在8dS/m范圍內(nèi))；分辨率0.001m3/m3（礦物質(zhì)土）；電源2.5VDC～3.6VDC,10mA；溫度40～60°C。土壤溫度傳感器選用美國DECAGON公司的5TE，主要性能指標(biāo)為：測量范圍40～50°C；分辨率0.1°C；精確度±1°C；電源3.6～15VDC,O.3mA。土壤傳感器EC5內(nèi)部工作實(shí)施圖如圖３所示。土壤電導(dǎo)率傳感器選用美國DECAGON公司的5TE，主要性能指標(biāo)為：測量范圍0～23dS/m；分辨率0.01dS/m（0～7dS/m），0.05dS/m（7～23dS/m）；精確度±10%（0～7dS/m）；電源3.6～15VDC,O.3mA。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)土壤傳感器5TE內(nèi)部工作實(shí)施圖如圖4所示。圖3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)土壤傳感器EC5內(nèi)部工作實(shí)施圖圖4無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)土壤傳感器5TE內(nèi)部工作實(shí)施圖1.1.2大氣環(huán)境傳感器農(nóng)情信息監(jiān)測儀中的大氣環(huán)境傳感器均部署在橘園中央?yún)^(qū)域，可以直接獲取空氣溫度、濕度和光照的微變化，傳感器可通過細(xì)電纜與配套模塊連接以傳遞測得的信號。具備保護(hù)傳感器的防輻射罩具有特殊的表面處理和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使儀器感應(yīng)部分有適當(dāng)?shù)耐L(fēng)，能真實(shí)地感應(yīng)外界空氣溫度和濕度的變化，可有效阻擋自然條件下的紫外線照射，防止儀器儀表在野外惡劣的條件下快速老化，可減小因光強(qiáng)烈造成的測量誤差?？諝鉁囟取穸葌鞲衅鬟x用瑞士Sensirion公司的SHT15，主要性能指標(biāo)為：溫度測量范圍40～+123.8℃，精度±0.3℃；濕度測量范圍0～100%RH，精度±2.0%RH，響應(yīng)時(shí)間8s(tau63%)。如圖5、圖6所示工作實(shí)施圖。圖5、圖6中1點(diǎn)可選擇的VCC引腳，當(dāng)工作于寄生電源時(shí)，此引腳必須接地；3處GND為地信號；2處PW為數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳，開漏單總線接口引腳，當(dāng)被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源。光照傳感器選用中國錦州陽光科技發(fā)展的TBQ6光照度傳感器，主要性能指標(biāo)為：測量范圍200～200000Lux；光譜范圍400—700（nm）可見光；電源電壓24VDC（12VDC～30VDC）；輸出信號4～20mA或0～5V；測量誤差小于±7%；工作環(huán)境溫濕度0～40℃、0～70%RH；儲(chǔ)存環(huán)境溫濕度10～+50℃，0～80%RH；大氣壓力80～110KPa。如圖7所示無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)光照傳感器內(nèi)部工作實(shí)施圖。圖5無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)溫度傳感器內(nèi)部工作實(shí)施圖圖6無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)濕度傳感器內(nèi)部工作實(shí)施圖圖7無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)光照傳感器內(nèi)部工作實(shí)施圖1.1.3風(fēng)速傳感器和風(fēng)向傳感器農(nóng)情信息監(jiān)測儀中的風(fēng)速傳感器和風(fēng)向傳感器分別可以直接獲取柑橘區(qū)域風(fēng)速和風(fēng)向的微變化，通過細(xì)電纜與配套模塊連接以傳遞測得的信號。風(fēng)速傳感器選用中國邯鄲市大自然測控技術(shù)的BCQFSTTL8，主要性能指標(biāo)為：測量范圍0～60m/s，測量精度±2%；輸出信號為脈沖信號（每圈輸出8個(gè)脈沖，6個(gè)脈沖代表1米，信號傳輸距離>100米；啟動(dòng)風(fēng)力<0.2m/s，風(fēng)碗直徑50mm，供電電源DC5V～24V，工作溫度：40～+85℃。如圖8所示無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)風(fēng)速傳感器內(nèi)部工作實(shí)施圖。十六方位風(fēng)向傳感器如圖9，選用邯鄲市大自然測控技術(shù)的BCQFXK16，主要性能指標(biāo)為：測量范圍16個(gè)方向（360度），測量精度±2%，輸出信號開關(guān)信號，信號傳輸距離>100米，電位引線9芯（公共、北、東北、東、東南、南、西南、西、西北），供電電源DC5V～24V，工作溫度40～+85℃。圖8無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)風(fēng)速傳感器內(nèi)部工作實(shí)施圖圖9無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)風(fēng)向傳感器內(nèi)部工作實(shí)施圖1.1.4降雨量傳感器農(nóng)情信息監(jiān)測儀中的降雨量傳感器用于測量橘園降雨量，將降雨量轉(zhuǎn)換為開關(guān)量形式表示的數(shù)字信息量輸出傳遞到配套模塊，以滿足信息傳輸、處理、記錄和顯示等需要。降雨量傳感器選用邯鄲市大自然測控技術(shù)的MTR02雨量計(jì)，主要性能指標(biāo)為：分辨率0.2mm，測量范圍0～2.4mm/min,工作環(huán)境溫度0～60℃，工作環(huán)境濕度<95%RH(40℃),乘水口直徑159.6mm，刃口銳角40～45℃，高度260mm。如圖10所示無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)降雨量傳感器內(nèi)部工作實(shí)施圖。圖10無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)降雨量傳感器內(nèi)部工作實(shí)施圖1.2處理器模塊無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的農(nóng)情信息監(jiān)測儀數(shù)據(jù)處理模塊采用微控制器AVRmega128L，其主要性能指標(biāo)為：4kRAM，128kFlash，正常工作電壓2.7～5.5V。該微控制器主要負(fù)責(zé)控制傳感器數(shù)據(jù)采集、無線通信、液晶實(shí)時(shí)顯示和電池能量監(jiān)測等。基于通過12864液晶屏顯和AVR系列單片機(jī)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)，在接收了由布設(shè)在被測橘園內(nèi)的多個(gè)無線傳感器節(jié)點(diǎn)（農(nóng)情信息監(jiān)測儀）提供的監(jiān)測數(shù)據(jù)后，通過AVR系列單片機(jī)處理后在各個(gè)節(jié)點(diǎn)的12864液晶屏顯上面進(jìn)行及時(shí)迅速的反饋，讓橘園的工作人員時(shí)刻掌握橘園的第一手資料，可以對橘園進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對突發(fā)情況作出最有效的處理。1.3無線通信模塊及供電模塊無線通信模塊的核心為RF230，支持ZigBee協(xié)議，主要性能指標(biāo)為：工作頻段2.4GHz，電流TX16.4mA，RX15.5mA，睡眠電流20nA，工作電壓1.8～3.6V。電源供電模塊由可充電鋰電池（容量1250mAh）、鋰電池保護(hù)芯片（R5426）、鋰電池充電電路、電源處理電路及外圍接口電路組成。白天，太陽能供電板（5.6V,1.5W）作為外部電源為鋰電池充電或?yàn)楣?jié)點(diǎn)直接供電，如圖11所示太陽能充電電路圖，圖12所示太陽能8V供給電壓實(shí)施圖。晚上則由鋰電池來供電。圖11無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)太陽能充電電路實(shí)施圖圖12無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)太陽能8V供給電壓實(shí)施圖2、農(nóng)情信息監(jiān)測儀的主要功能（1）感知和監(jiān)測橘園土壤中的溫度、含水量和電導(dǎo)率的微變化信號；（2）將監(jiān)測獲得的微變化信號轉(zhuǎn)換為微弱的電信號，即進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；（3）執(zhí)行組網(wǎng)、路由和初步的數(shù)據(jù)處理任務(wù)。（二）蟲害監(jiān)測儀部署在橘樹周圍探測害蟲發(fā)生情況的蟲害監(jiān)測儀包含由光電傳感器組成的捕蟲瓶。蟲害檢測儀中的捕蟲瓶包含一個(gè)設(shè)計(jì)電路，當(dāng)昆蟲進(jìn)入瓶子的時(shí)候，會(huì)擋住光電傳感器，引起電壓變化，通過農(nóng)情信息監(jiān)測儀處理，可以計(jì)算出蟲害數(shù)量狀況，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測橘園蟲害發(fā)生情況目的。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)捕蟲瓶內(nèi)部工作實(shí)施圖如圖13所示。（三）網(wǎng)關(guān)和GPRS模塊網(wǎng)關(guān)在基于ARM9內(nèi)核的嵌入式系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)與節(jié)點(diǎn)間的短距離無線通信及與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫間的Internet通信。GPRS模塊使用中國北京源田意廣科技的LT108GSGPRSDTU，具體參數(shù)有內(nèi)部集成TCP/IP協(xié)議棧，提供串口數(shù)據(jù)透明雙向轉(zhuǎn)換功能，支持自動(dòng)心跳，保持永久在線等。其中，GPRS模塊為網(wǎng)關(guān)與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫間的雙向收發(fā)通信實(shí)現(xiàn)提供了可能性，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的。二、核心設(shè)計(jì)果園農(nóng)情信息監(jiān)測和蟲害監(jiān)測預(yù)報(bào)應(yīng)用中，無線局域網(wǎng)功能的監(jiān)測節(jié)點(diǎn)可構(gòu)成果園農(nóng)情信息監(jiān)測和蟲害監(jiān)測WSNs，實(shí)時(shí)獲取果園農(nóng)情信息（如溫度、濕度、光照和土壤墑情等）、現(xiàn)場采集和處理蟲害信息，配合網(wǎng)絡(luò)多跳路由、自組網(wǎng)、信息互遞等特點(diǎn)，連續(xù)、實(shí)時(shí)地向監(jiān)測終端或農(nóng)藥精確噴施作業(yè)機(jī)具發(fā)布蟲害信息，實(shí)現(xiàn)精細(xì)噴施農(nóng)藥的自動(dòng)化、智能化及遠(yuǎn)程控制。因此，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)是本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。節(jié)點(diǎn)實(shí)物模型圖如圖14。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WirelessSensorNetwork，WSN）是由散布在工作區(qū)域中大量的體積小，成本低，具有無線通信、傳感和數(shù)據(jù)處理能力的傳感器節(jié)點(diǎn)組成的，每個(gè)節(jié)點(diǎn)可能具有不同的感知形態(tài)，例如聲納、震動(dòng)波、紅外線等，節(jié)點(diǎn)卻可以完成對目標(biāo)信息的采集、傳輸、決策制定與實(shí)施，實(shí)現(xiàn)區(qū)域監(jiān)控、目標(biāo)跟蹤、定位和預(yù)測等任務(wù)。每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都具有存儲(chǔ)、處理、傳輸數(shù)據(jù)的能力。通過無線網(wǎng)絡(luò)，傳感器節(jié)點(diǎn)之間可以相互交換信息，也可以把信息傳送到遠(yuǎn)程。因此，這種傳感器多點(diǎn)監(jiān)測，通過無線自組織網(wǎng)絡(luò)通信方式的近地面信息監(jiān)測技術(shù)，可以應(yīng)用在果園相關(guān)種植參數(shù)的監(jiān)測，很好地實(shí)現(xiàn)了對果園監(jiān)控、目標(biāo)跟蹤、定位和預(yù)測等的功能。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖如圖15所示。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)主要包括四方面：傳感器模塊、無線通信模塊、處理器模塊和充電模塊。圖13無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)捕蟲瓶內(nèi)部工作實(shí)施圖圖14節(jié)點(diǎn)實(shí)物模型圖圖15無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖傳感器模塊包括部署在橘園土壤中各顆柑橘樹中不同深度的對土壤含水量、土壤電導(dǎo)率、土壤溫度進(jìn)行監(jiān)測的普通傳感器節(jié)點(diǎn)和分別布設(shè)在橘園中心區(qū)域的對空氣溫度、空氣濕度和光照強(qiáng)度進(jìn)行監(jiān)測的普通傳感器以及對風(fēng)向、風(fēng)速和降雨量進(jìn)行監(jiān)測的普通傳感器。這些傳感器都配有防輻射罩，防輻射罩用于溫濕度傳感器室外防輻射，也可用于其他儀器儀表的保護(hù)。風(fēng)向、風(fēng)速傳感器實(shí)物圖如圖16、圖17所示，防輻射罩實(shí)物圖如圖18所示。圖16風(fēng)向傳感器實(shí)物圖圖17風(fēng)速傳感器實(shí)物圖圖18防輻射罩實(shí)物圖傳感器接收到橘園的各項(xiàng)信息后，通過短距離無線通信模塊傳送到節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)通過天線接收或發(fā)射信號。這里是技術(shù)關(guān)鍵，要精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)每一個(gè)節(jié)點(diǎn)在接收傳感器的不同信息后，進(jìn)行存儲(chǔ)、處理、傳輸數(shù)據(jù)，同時(shí)通過無線網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行傳感器節(jié)點(diǎn)之間信息的相互交換，并把信息傳送到遠(yuǎn)程。在盒子里面上部分是處理器模塊，包括為控制器、儲(chǔ)存器和嵌入式操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理模塊采用微控制器AVRmega128L，其主要性能指標(biāo)為：4kRAM，128kFlash，正常工作電壓2.7～5.5V。該微控制器主要負(fù)責(zé)控制傳感器數(shù)據(jù)采集、無線通信、液晶實(shí)時(shí)顯示和電池能量監(jiān)測等。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)內(nèi)部中央處理器實(shí)施圖如圖19所示，處理器模塊實(shí)物圖如圖20所示。圖19無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)內(nèi)部中央處理器實(shí)施圖圖20處理器模塊實(shí)物圖盒子內(nèi)部下部分屬于電源供電模塊，由可充電鋰電池（容量1250mAh）、鋰電池保護(hù)芯片（R5426）、鋰電池充電電路、電源處理電路及外圍接口電路組成。太陽能供電板（5.6V,1.5W）作為外部電源為鋰電池充電或?yàn)楣?jié)點(diǎn)直接供電。白天由太陽能充電電池進(jìn)行直接供電，同時(shí)對鋰電池進(jìn)行充電；晚上由鋰電池進(jìn)行直接供電。電源供電模塊實(shí)物圖如圖21所示。圖21電源供電模塊實(shí)物圖此外，還設(shè)計(jì)了美觀大方的外盒，防水防曬，可適用于野外運(yùn)作。在外盒表面還有進(jìn)行直接操作的按鈕，可以簡化操作步驟；有12864液晶屏顯和AVR系列單片機(jī)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)，在接收了由布設(shè)在被測橘園內(nèi)的多個(gè)無線傳感器節(jié)點(diǎn)（農(nóng)情信息監(jiān)測儀）提供的監(jiān)測數(shù)據(jù)后，通過AVR系列單片機(jī)處理后在各個(gè)節(jié)點(diǎn)的12864液晶屏顯上面進(jìn)行及時(shí)迅速的反饋，讓橘園的工作人員時(shí)刻掌握橘園的第一手資料，可以對橘園進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對突發(fā)情況作出最有效的處理。節(jié)點(diǎn)外殼實(shí)物圖如圖22所示。圖22節(jié)點(diǎn)外殼實(shí)物圖其次，為了精確反映橘樹的生長狀況（主要是蟲害情況），在節(jié)點(diǎn)會(huì)裝上自行設(shè)計(jì)的捕蟲瓶（節(jié)點(diǎn)將會(huì)布置在橘樹附近），實(shí)現(xiàn)計(jì)算橘樹害蟲數(shù)目和辨別害蟲種類（主要是果蠅）的目的，為橘園的管理和防治害蟲提供信息保證。三、實(shí)現(xiàn)技術(shù)方案本項(xiàng)目包括有農(nóng)情信息監(jiān)測儀、網(wǎng)關(guān)、GPRS模塊、通過GPRS與網(wǎng)關(guān)相接的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和與服務(wù)器相接的客戶端計(jì)算機(jī)；農(nóng)情信息監(jiān)測儀包含有檢測土壤中的含水量、電導(dǎo)率、溫度和空氣溫度、濕度、光照、風(fēng)向風(fēng)速和降雨量等信息的各類傳感器；農(nóng)情信息監(jiān)測儀定時(shí)檢測土壤中的含水量、電導(dǎo)率、溫度和空氣溫度、濕度、光照、風(fēng)向風(fēng)速和降雨量，監(jiān)測所獲得的信息依次通過上述無線通信模塊發(fā)送至網(wǎng)關(guān)；網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)包括部署在橘園各處土壤的多組農(nóng)情信息監(jiān)測儀和安裝在橘樹上面探測害蟲的害蟲監(jiān)測儀；網(wǎng)關(guān)將獲取的信息進(jìn)行打包，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫服務(wù)器；客戶端計(jì)算機(jī)或研究人員根據(jù)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，從而準(zhǔn)確地獲知橘園土壤及大氣環(huán)境的信息。這樣的設(shè)計(jì)合理、成本低、布網(wǎng)方便并且操作簡單和智能化程度高；采用模塊化設(shè)計(jì)并且系統(tǒng)使用低功耗芯片和太陽能與可充電鋰電池混合供電方式，保障了節(jié)點(diǎn)的長時(shí)間運(yùn)行和生命周期。四、系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)及創(chuàng)新點(diǎn)為了精確反映橘樹的生長狀況，在橘樹上的各個(gè)方位會(huì)裝上捕蟲瓶，實(shí)現(xiàn)橘樹害蟲發(fā)生情況的統(tǒng)計(jì)，為橘園的管理和防治害蟲提供信息保證。同時(shí)，橘園的種植過程中，精確的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以為農(nóng)戶提供需對橘園的溫度、濕度、光照、降雨、風(fēng)速、風(fēng)向等大氣環(huán)境參數(shù)和土壤環(huán)境如土壤含水量、土壤電導(dǎo)率、土壤溫度等地下環(huán)境的有效監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果對橘園進(jìn)行科學(xué)地管理指導(dǎo)，最終達(dá)到促進(jìn)柑橘果實(shí)增收的目的。（一）優(yōu)點(diǎn)1、設(shè)計(jì)合理、成本低、布網(wǎng)方便并且操作簡單和智能化程度高；2、采用模塊化設(shè)計(jì)并且使用系統(tǒng)使用低功耗芯片和太陽能充電電池直接供電，保障了節(jié)點(diǎn)的長時(shí)間運(yùn)行和生命周期；3、自組網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)同步對被監(jiān)測的橘園內(nèi)不同土壤和大氣環(huán)境信息參數(shù)的監(jiān)測；4、通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠時(shí)間感知、采樣和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，為研究人員提供在線的實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)挖掘與分析；5、監(jiān)測效果好、智能化程度高，能為農(nóng)戶提供大量的有用柑橘園的監(jiān)測數(shù)據(jù)并附帶預(yù)警作用，能更好地知道柑橘園的管理和生產(chǎn)；6、由于采用無線通信技術(shù)，本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對監(jiān)測區(qū)域的全覆蓋監(jiān)測，適用于山地、平地和溫室柑橘園，實(shí)現(xiàn)柑橘園管理的規(guī)范化和模式化，促進(jìn)柑橘產(chǎn)業(yè)的發(fā)展；7、多組、多種傳感器共同監(jiān)測，可以反饋橘園生長所需的各項(xiàng)信息參數(shù)；8、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的農(nóng)情信息監(jiān)測儀數(shù)據(jù)處理模塊采用微控制器AVRmega128L，負(fù)責(zé)控制傳感器數(shù)據(jù)采集、無線通信、液晶實(shí)時(shí)顯示和電池能量監(jiān)測等；9、傳感器都配有防輻射罩，防輻射罩用于溫濕度傳感器室外防輻射，也可用于其他儀器儀表的保護(hù)，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確測量。（二）創(chuàng)新點(diǎn)采用多個(gè)、多種傳感器構(gòu)成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，由散布在工作區(qū)域中大量的體積小，成本低，具有無線通信、傳感和數(shù)據(jù)處理能力的傳感器節(jié)點(diǎn)組成的，可以監(jiān)測橘園更多、更全面的情況。每個(gè)節(jié)點(diǎn)可能具有不同的感知形態(tài)，例如聲納、震動(dòng)波、紅外線等，節(jié)點(diǎn)卻可以完成對目標(biāo)信息的采集、傳輸、決策制定與實(shí)施，實(shí)現(xiàn)區(qū)域監(jiān)控、目標(biāo)跟蹤、定位和預(yù)測等任務(wù)。農(nóng)情信息監(jiān)測儀中的數(shù)據(jù)處理模塊采用微控制器AVRmega128L，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都具有存儲(chǔ)、處理、傳輸數(shù)據(jù)的能力。通過無線網(wǎng)絡(luò)，傳感器節(jié)點(diǎn)之間可以相互交換信息，也可以把信息傳送到遠(yuǎn)程。節(jié)點(diǎn)白天由太陽能充電電池進(jìn)行直接供電，同時(shí)對鋰電池進(jìn)行充電；晚上由鋰電池進(jìn)行直接供電，達(dá)到節(jié)能的效果。五、實(shí)際應(yīng)用本設(shè)計(jì)已經(jīng)投入到橘園的應(yīng)用中，也取得了一些相關(guān)數(shù)據(jù)，目前處于試驗(yàn)階段。如圖23，圖24所示山地橘園規(guī)劃設(shè)計(jì)圖。如圖25，為橘園節(jié)點(diǎn)整體實(shí)物圖。圖23山地橘園規(guī)劃設(shè)計(jì)圖一圖24山地橘園規(guī)劃設(shè)計(jì)圖二圖25橘園節(jié)點(diǎn)整體實(shí)物圖六、展望（一）WSN技術(shù)在農(nóng)業(yè)工程中的應(yīng)用傳感器網(wǎng)絡(luò)可以監(jiān)測土壤狀態(tài),利用多種傳感器來監(jiān)測降雨量、河水水位和土壤水分,并依此預(yù)測爆發(fā)山洪的可能性。類似地,傳感器網(wǎng)絡(luò)在森林火災(zāi)準(zhǔn)確預(yù)報(bào)、及時(shí)地預(yù)報(bào),天氣預(yù)報(bào),精細(xì)農(nóng)業(yè),農(nóng)作物中的害蟲監(jiān)測,土壤的酸堿度和施肥狀況,農(nóng)田管理等都有很大的應(yīng)用前景。WANGetal認(rèn)為，目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)業(yè)工程中的主要應(yīng)用有五個(gè)方向，分別為環(huán)境監(jiān)測、精細(xì)農(nóng)業(yè)、機(jī)械過程控制、儀器設(shè)備自動(dòng)化和跟蹤系統(tǒng)。1、環(huán)境監(jiān)測方向在環(huán)境監(jiān)測方向，崔光照等針對當(dāng)前農(nóng)業(yè)環(huán)境在線監(jiān)測的需要,提出了一種利用具有自組織特性的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(wirelesssensornetworks,WSN)對溫度、土地濕度和土壤的PH值等環(huán)境變量進(jìn)行在線監(jiān)測的方法。該方法采用了對等式網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、低功耗微小網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、基于拓?fù)錁涞木W(wǎng)絡(luò)初始化配置算法.實(shí)驗(yàn)測試表明節(jié)點(diǎn)能夠有效地采集和處理數(shù)據(jù),并可以在節(jié)點(diǎn)間成功地。屈鳳姣等利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建智能化的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)是該領(lǐng)域一個(gè)重要的研究方向。在簡要介紹傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,完成了一種基于Crossbow公司生產(chǎn)的MICAz傳感器射頻模塊,用于農(nóng)業(yè)園藝溫室溫度的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。2、精細(xì)農(nóng)業(yè)方向在精細(xì)農(nóng)業(yè)方向，劉航等認(rèn)為，通過離子、生物傳感器可以獲知農(nóng)田中的土壤養(yǎng)分，包括土壤有機(jī)質(zhì)、PH值、氮、磷、鉀以及交換性鈣和鎂的監(jiān)測，然后通過節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)或在中心節(jié)點(diǎn)安裝gps芯片可以確定缺少養(yǎng)分的區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)精