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EDN China>EDN论坛>模拟器件技术论坛专区>无人海岛生态监测系统
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无人海岛生态监测系统

发布时间:2014-6-10 上午10:42

作者: 平凡的e世界

等级: 初学者

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一、概述

中国海岛数目众多,其中500平方米以上的海岛超过6500个,总面积高达6600多平方公里,海岛人口达470多万,同时海岛生物资源、水资源、土地资源、矿物资源、海洋化学资源、港湾资源、动力资源丰富。但是由于海岛其特殊的地理位置,海岛资源的区域性差异,再加之海岛开发的资源、生态、基础设施的制约作用,致使对海岛资源的开发利用以及海岛农业、渔业,海洋运输业,旅游业等的发展都受到一定程度限制。近日,国家海洋局近日印发的《2014年全国海岛管理工作要点》也提到,要求各级海洋部门要以推进制度建设为重点,以推进业务体系建设为支撑,以生态整治修复为导向,全面提升海岛资源保护与开发利用的管控能力。其中一大重点就是继续推进配套制度建设,全面提升海岛综合管理能力。因而,当下我们需要能够提供可靠精确完整的气象生态环境数据,以及实时有效的生态监测预报的海岛观测系统,来为促进海岛各产业的发展提供所需的设施和技术支持,基于当下的需求,我们提出对无人海岛生态自动监测系统的研究,设计能够监测温度、湿度、风速、风向、气压、雨量、光照强度、紫外线强度、土壤温度、土壤湿度、CO2等各种气象要素,如图1.1所示。

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考虑到目前国内许多海岛、山区等地远离电网,而且设备用电负荷不会很大,若采用市电供电,架杆铺线代价很大,若采用柴油机供电,存在柴油储运成本高,系统维护困难、可靠性不高的问题。而太阳能和风能作为取之不尽的可再生资源,在海岛相当丰富,此外,太阳能和风能在时间上和地域上都有很强的互补性,海岛风光互补发电系统是可靠性、经济性较好的独立电源系统,适合用于为本系统供电。

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二、系统组成

??? 无人海岛生态自动监测系统采用一体化设计(如图1.2所示),利用ARM处理器、蓄电池、无线通信设备及各种传感器设备并由风光互补发电系统提供工作用电,具有气象监测和病害预警等多种功能,对病虫害防治、作物生产、商业及科研分析提供强有力的信息支持,可对地面生态环境及多种常规气象要素(温度、湿度、风速、风向、气压、光照强度、紫外线强度、土壤温度、土壤湿度、PM2.5(粉尘浓度)、CO2浓度等进行定时自动采集,自动计算并存储风寒指数、及温/湿度/光照/风指数。提高了观测效率,减轻了观测人员的劳动强度。系统可扩展支持卫星通信,3G、2G、802.11n、zigbee、蓝牙等通讯功能,具有性能稳定,检测精度高,无人职守,抗干扰能力强,软件功能丰富等方面特点。能够广泛应用于农业气象、水文地质、海洋、军事、建筑、农业温室、太阳能研究、学校教学、科学研究等领域。

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三、主要功能
本作品使用了现在极具前景的风光互补发电系统,结合到生态环境监测上来有效的利用了风光发电系统的优势解决了具体问题。
1、、本系统可长期独立运行,完全自主运行,减少维护成本与人力成本适合人员无法长期驻守的地区。
2、能够采集众多气象生态资料,如:气压、气温、湿度、光强、磁场、风力、风向、土壤湿度、土壤温度、雨量等有效信息帮助分析天气变化,给海岛生态,渔民提供不可多得的信息。
3、通信方式多扩展性能好,可通过GSM,3G、zigbee、卫星通信、微波通信、WIFI、蓝牙等方式将数据传到使用者手机或者平板电脑。
4、使用最大率跟踪技术实现,太阳能与风能的高效利用。
5、使用最大功率跟踪技术同时又兼顾电池的承受力,会主动限制最大充电电流。避免在光照较强的大风天充坏电池。具有完善的电池管理技术,可以防止过冲、过放、过流、短路。能直接减少电池循环次数,显著延长电池使用周期。节约运行维护成本。
6、具有电磁刹车装置能够在风力过大的天气里保护风机不受损坏,也能在安装时保护安装者的人生安全。在风能过多而电池有满了的情况下启动泄荷。
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