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1、计划类别： 科技支撑计划农业 指南代码： 2006 申报ID号： 江苏省科技计划项目申报书( 科技支撑计划 )项目名称： 基于传感网的温室农作物生长测控系统的设计与实现 承担单位： 淮安信息职业技术学院 所在地区： 淮安市高教园区 单位地址：大学城枚乘东路3号 邮编： 项目负责人： 王威 电话： 主管部门： 科研产业处 申报日期： 2011 年 3 月 6 日江苏省科学技术厅二一一年 一、立项依据1、本项目国内外科技创新发展概况和最新发展趋势现代农业正在朝着智能化、精准化和集约化的方向发展，它摒弃了粗犷型的增长模式，给国家和地区，尤其是经济落后地区，带来了巨大的经济效益和社会效益，同时带动了区
2、域经济的发展。如何方便、有效地对温室农作物的生长参数进行监测和控制，如何提高农业生产的信息化水平是目前设施农业、智能农业研究的重点。国内外都进行深入细致的研究,特别是发达国家在这方面应用相当广泛,下面就国内外该领域的科技创新发展概况与发展趋势加以阐述:（1）国外科技创新发展概况自20世纪70年代以来，国外温室农业发达国家在温室环境配套工程技术方面也进行了大量研究，并取得了一些技术成果。以荷兰为代表的欧美国家温室园艺规模大、自动化程度高、生产效率高，温室农业主体没备温室内的光、水、气、肥等均实现了智能化控制；以色列的现代化温室可根据作物对环境的不同要求，通过计算机对内部环境进行自动监测和调控，实
3、现温室作物全天候、周年性的高效生产；美国、日本等国还推出了代表当今世界最先进水平的全封闭式生产体系，即应用人工补充光照、采用网络通讯技术和视频技术进行温室环境的远程控制与诊断、由机械人或机械手进行移栽作业的“植物工厂”，大大提高了劳动生产率和产品产出率。具体应用比如：英国无线系统公司开发的一系列的无线通讯设备，如适于分布广泛的花园温室或储藏室的无线的霜冻和入侵警报系统、便携的无线电视系统、远程无线洒水系统、加热和通风控制系统等等；希腊loukfarm公司开发的温室控制单元系统由计算机、气象站和营养液控制系统组成。该系统与装有控制软件的计算机相连，可以 进行数据采集和处理，还可以 进行远程控制；
4、美国Green Air公司生产的GHC100模型6温室控制器具有全方位的控制能力，可实现从简单的低成本通风控制到全方位的温室控制，为植物提供最优的生长环境。国外温室农业智能化发展的方向是：内部环境因素(如温度、湿度、光照、CO2浓度等)的调控由过去单因素控制向利用环境计算机多因子动态控制系统发展；温室环境控制和作物栽培管理向智能化、网络化方向发展，即将计算机技术作为一种手段，融于各类技术之中，实现整个系统的自动监测与集中控制。（2）国内相关技术发展现状当前，我国的温室农业发展正在朝着智能化、精准化、信息化迈进，一些研究和试验正在紧密、有序地开展。国内有关科研院所在温室环境管理系统、栽培模式、温
5、室降温、补光、除湿和增施CO2，等方面也展开了卓有成效的研究工作，初步形成了具有中国特色的现代化设施农业技术体系。如北京市农业机械研究所研发了具有中国特色的节能日光温室及适应于不同领域的新型系列温室、现代化温室环境智能控制系统等设施设备；国家农业信息技术研究中心进行了温室环境监控系统和决策支持系统的研究开发。以上是我国在温室农业下所作出的一些成绩，但是从总体上来讲，我们相距国外的应用、科研水平，离真正的智能农业的要求还有一定的距离。国内温室农业发展的现状是：环境调控技术与设备落后，智能化程度不高，对于农作物的生长参数测控缺乏理论基础与量化指标；绝大多数园艺智能设施类型过于简易，因此对环境的调节
6、和控制十分有限，因此对农作物的生长测控不够精细；缺乏与我国相适应的温室优化控制软件；温室内的物理模型、作物的生长模型和温室生产的模型不够合理。（3）温室农作物生长测控技术的发展趋势随着技术的发展，温室环境监控技术正向智能、精确化、信息化、节能化等方向发展，以下三个方面将是温室农作物生产测控研究的几个重要方向:作物模型的研究以及作物模型与温室智能控制的结合作物模型用于描述作物生长发育情况与作物生长环境因素之间的关系，作物模型是实现精准农业的基础，也是实现自动化农业生产的关键技术。作物模型大致可分为机理模型和经验模型， 温室控制系统需要建立用环境参数描述的作物模型，并与作物的生长模型相结合，根据作
7、物品种提供相应的控制策略，实现全自动的智能温室。基于传感网和工业以太网的温室监控系统。无线传感器网络技术作为一种新型网络技术，以其低功耗、自由组网、低价位等特点，特别适合温室内空间繁杂、有线布线不方便的应用场合，低廉的价格和维护成本也使得传感网技术在温室农业发展中的应用更具优势。另外，工业以太网具有和Internet相兼容的结构和协议，因此通过工业以太网接入Internet将节省软硬件的开发，大大提高系统的稳定性并降低维护成本。随着电 子技术的发展，嵌入式系统功能越来越强大，不但能实现设备控制和通用网络的功能，而且还能在其内部集成网络服务器功能。嵌入式系统体积小，价格低，安装和使用方便，对环境
8、要求不高，能够满足农业生产的需要。Internet和移动通信技术相结合的远程监控系统针对农业对象的多样性、地域广阔、偏僻分散、远离都市社区等特点，把Internet和移动通信技术引入到温室远程监控系统，利用Internet和移动通信技术来解决温室远程监控系统的“ 最后一公里” 问题将是一种很好的解决方案，这将会在实际应用中有着长远的重要的意义，也是今后控制系统发展的一个重要方向。本课题就是以温室农作物的生长参数作为测控的主要对象，运用传感网的技术对作物的生长参数进行测量、传输、存储、分析和控制的，这是智能农业中一个重要的运用，也是改变传统温室大棚栽种中管理科技含量低、效率低、投入产出比低的一个
9、重要途径。2、本项目研究的目的、意义（1）研究的目的通过传感网络上的各个传感器监测温室里农作物的各种生长参数，利用传感器技术、Internet和GPRS技术把监测的数据进行传输、存储、分析，把分析得到的结论性数据用于对农作物的生长环境参数进行反向控制、调节，达到测试分析调节测试的闭环控制。在控制过程中，对于常规的、一般重要性分析结果进行非可控闭环，即系统自行对环境参数进行调节，而不上报给控制人员进行裁决；而对于那些重要参数的调节，或者一些异常的分析结果，则需要首先通知控制人员，在控制人员的控制下完成对作物生长环境的闭环控制。在对采集到的数据进行分析阶段，需要建立温室的综合环境控制模型，最终实现
10、基于经济最优的温室环境参数调控和优化，为实现温室的高效、优质、高产生产提供科学依据。同时，开发温室农作物生长参数测控软件人机平台，给温室管理人员提供可视监控界面，提高控制数据直观性，保证整个系统良好的可控性。以上所有的研究都是为了达到农业生产的精细化和智能化，缩短农作物的生长周期、提高农作物的产量，并最终达到提高农民生活水平和带动苏北经济发展的目的。（2）研究的意义经济价值直接经济价值：提高了温室农作物上周的质量和产量，缩短了生长周期，降低了劳动力成本和科技成本，提高了投入产出比。间接经济价值：提升了温室大棚种植的精细化、智能化程度，对其温室大棚生产方式也起到了宣传推广作用；另外，规范、美观的
11、农业生产方式也可以带来农业观光的额外分支产业的发展。社会价值国家“十二五”规划中关于“高效”农业、“工业反哺农业”等指示，大力发展温室种植的科技含量，提高投入产出比，达到工业为农业服务的目的。响应国家科技规划中设立的科技支撑（农业）项目“设施农业生长参数监测系统与智能控制技术与设备研发”，通过技术更新与产业结构调整，激发农民劳动的积极性，增加农民收入，促进温室种植产业的蓬勃发展。3、本项目研究现有起点科技水平及已存在的知识产权情况本项目研究现有起点科技水平目前，我院主要以zigbee、bluetooth、wifi、GPRS、RFID等无线技术作为无线传感网的主要研究对象；考虑到功耗问题，嵌入式
12、系统则主要以ARV单片机为主要CPU，辅以以ARM、MIPS作为系统CPU；软件系统方面则主要以linux和VC为主。本项目的建设，将提高苏北地区温室种植的传感网应用水平，充分体现传感网系统与实际应用紧密结合的价值。淮安信息技术学院作为主要技术承担单位的基于嵌入式技术瓷绝缘子超声探伤仪2007年获省科技厅中小企业创新资金30万元；基于嵌入式技术剩余电流保护装置动作特性测试仪2009年获省科技厅中小企业创新资金项目立项，并已公示。有关的主要论文与知识产权情况本项目前期研究成果基于ARM核的剩余电流保护装置动作特性测试仪、基于嵌入式技术瓷绝缘子超声探伤仪，经省科技查新咨询中心查询，未见公开报导，本
13、项目专利申请已经受理。近三年承担的主要服务项目、标志性工程 “社区医院居民健康档案管理系统”是我院和淮安市王营镇社区卫生院合作的项目。于2008年8月开始调试运行并通过淮安市卫生局与科技局联合组织的项目验收，被推荐为省级社区信息化示范点项目，正拟制在淮安全市社区医院推广的具体方案。 农村信息化服务项目，为支持社会主义新农村建设，提高社会服务能力，积极响应淮安市政府“十百万工程”，我院投入巨资，协助淮安市委、市政府“十乡百村”实现农村信息化示范点建设；实施“百网工程”，建设一百个特色农业网站；建立农民信息技能培训基地，培训万民农民成为具备信息技能的新型农民。 我院利用SMT贴片中心、数控加工中心
14、等国家级高技能培训基地为中小企业培训高技能型人才1000多名，同时为当地企业进行技术改造、新产品研制、小试、产品加工、中试产品生产服务，扩大了服务地方经济的力度。 省“级软件外包人才实训平台“建设，获省政府项目资金310万元，已为淮安市软件企业培训外包人才1200余名。 “LonWorks 智能化家居示范工程”建设，2008年12月通过淮安市科技局组织的科技项目验收。该项目采用LonWorks智能测控网络整合相关智能设备，体现LonWorks技术在解决现场设备与设备之间连网通信的互操作性、易操作性和性能上的特殊优势。主要创新点： 解决传统控制系统各子系统之间彼此孤立的问题；实施并研究Echel
15、on公司最新推出的NES(Networked Energy Services)系统，从能源管理的角度研究解决绿色节能的问题；有效解决了家电上网的问题。“基于.NET技术远程称重系统控制平台”建设，2008年12月通过市科技成果鉴定。在江苏沙钢集团淮钢特钢有限公司货运码头对4台大型电子皮带秤实施远程控制，系统运行稳定，实现了称重数据的自动记录和管理，提高了劳动生产率、降低了人员劳动强度。每日新增称重3000吨，每日提高的效益与减少的损失折算3万至4万元，每年经济效益可达1200万元，2007年、2008两年新增经济效益达2000万元。该系统同时在江苏清拖农业装备有限公司电子汽车衡地秤系统中应用，
16、日称重量达1500吨以上，日称重量超过4000吨，为企业提高生产效率与减少跑冒滴漏损失所带来的经济效益年均达150万元。淮安信息技术学院作为主要技术承担单位的基于嵌入式技术瓷绝缘子超声探伤仪2007年获省科技厅中小企业创新资金30万元，该项目已在淮安苏达电气有公司进行试产。淮安信息技术学院作为主要技术承担单位的基于嵌入式技术剩余电流保护装置动作特性测试仪2009年获省科技厅中小企业创新资金项目立项，并已公示。4、本项目研究国内外竞争情况及产业化前景本项目研究国内外竞争情况：目前，国外尤其是欧美发达国家，农业的温室种植已经达到了相当的智能化和精细化程度，相关的测控系统产品较为丰富，目前传感网的新
17、式产品也在陆续上市，竞争较为激烈。反观我国，由于国情和发展进程的问题，目前传感网在我国农业中，尤其是温室种植中的应用还出于发展初期，商用规模较小、方案较为单一，市场竞争较小，较多解决方案来自于科研院所和国外企业，国内企业还没有真正属于自己的成熟、占有市场较大份额的产品。本项目的产业化前景：不管是国家的十一五实施和十二五规划情况，都已经把设施农业、智能农业和精细农业放到了农业发展的重要环节上。作为设施农业和智能农业的一项关键技术，基于传感网的研发和运用都有着十分重要的价值和意义；温室种植业作为精细农业中的重点项目，和传感网的结合将是农业智能化、产业化的重要途径之一。作为成熟的zigbee等无线传
18、感网技术、嵌入式技术将以较低的技术门槛、广阔的运用市场，将给传感网在温室种植中的运用带来巨大的产业化前景。二、研究内容1、具体研究开发内容和要重点解决的关键技术问题无线传感网的节点设计以温室内农作物的生长参数为测试对象进行节点设计，对节点进行传感器选择和整合，分别设计子节点和主节点。子节点设计时，需要把收集温度、湿度、光照、土壤水分、CO2浓度、PH值的传感器和zigbee套片集成到一块电路板上；主节点设计时，需要把zigbee套片、CPU、LCD等进行整合，并安装liunux操作系统。温室参数分析专用软件包开发根据温室内栽培的农作物生长特点和模型，开发温室参数分析专用软件包，通过对传感器节点
19、传递过来的作物生长参数进行分析和优化，通过闭环调节其生长环境，促进农作物快速生长。软件可随着农作物种类的不断增加、更新而扩容或更新，可以推广到整个农业生产上来。温室闭环控制系统的开发温室闭环控制系统对于专用软件分析出来的结果进行正向或负向调节，直到作物的生长参数符合要求。整个闭环控制系统主要包括电动控制换气窗口、电动控制日照窗口、电动浇灌系统等。2、项目的特色和创新之处项目特色： 针对苏北主要以农业为主要经济的特点，加之目前温室种植中环境调控技术与设备落后、智能化程度不高、对于农作物的生长参数测控缺乏量化指标、智能设施类型过于简易等诸多问题，本项目采用具有广阔前景的无线传感网技术对温室大棚的种
20、植进行测控研究，一方面提高了农业的设施化、智能化水平，另一方面在不用付出高昂代价的基础上提高了产能，提高了农业精细化的同时也提高了农民的收入，带动了苏北的经济发展。 温室内种植农作物，空间布实线进行传感器通讯很不方便，本项目采用zigbee无线技术进行通讯，一方面解决了系统安装难、布置难的问题，另一方面也达到了节能、网络管理简易和降低投入成本等功能和特点，是一种理想的温室农作物监控系统方案。项目创新之处：以zigbee无线传感网作为主要技术的温室作物测控系统，有节能、网络布控和扩展方便、易于控制等特点；结合多种成长参数传感器，形成完整的测控系统，可以实时对作物生长作出控制、预警。对监控参数进行
21、分析后进行智能控制，对于模型中低级别问题进行自行闭环控制；对于较大问题或异常问题进行报警。系统中包含闭环控制的智能执行装置，如开关角度和方向可以受控的日照窗、遮阳网、可以喷淋普通灌溉水和药水的智能喷淋系统等。3、要达到的主要技术、经济指标及社会、经济效益技术指标建立基于无线传感网的温室农作物成长参数测控系统，系统指标主要有：系统可测控的成长参数不少于温度、湿度、光照、土壤水分、CO2浓度这基本的五项；测控模型准确，调控效果明显，农产品产量增幅显著，增幅在10左右；系统适应性强，稳定性好，农民操作难度小；系统待机长，子节点更换电池时间控制在两个月以上。社会效益通过技术更新与产业结构调整，带动农民
22、科技致富，激发农民劳动的积极性，增加农民收入，促进温室种植产业的蓬勃发展。经济指标及效益按每个温室种植农户10亩温室大棚投资3万元计算，本系统可增加农产品亩产量600斤,每斤按3元钱计算,每年可增加农民收入600*10（亩）*3=18000元，另外减少了劳动力投入，按每人每月1000元，1000*2（人）*12=24000元。可以做到一年内可收回投资，可谓一次投资，终生受益。三、研究试验方法、技术路线以及工艺流程1、研究试验方法采用公司的项目管理方式进行管理，主要分为两条线进行开发：一条线是硬件系统开发；另一条线是软件开发，其中包括了对参数控制模型和参数阀值的确定。参照大型通讯企业华为的管理方
23、式，采用“产品设计，软件先行”的开发策略，因为在开发过程中，软件开发和调试往往占到了较大的比重和项目周期，所以在硬件原理图设计的同时，就要开始软件系统的底层驱动和大小boot的开发，保证两条线同时走，省去软件等待硬件的时间。待硬件回板后即可加载小系统测试，这样可以最大限度地节省开发周期和开发成本。2、技术路线具体的技术路线可以分为两条，一条硬件研发路线；一条软件研发路线，其中硬件的技术路线如下图1所示：图1 硬件开发技术路线示意图具体硬件研发时的主要技术问题及解决方案： 软件需要确定CPU的主频、内部Cache的容量、存储器的大小等资源的最小值，除了满足以上操作系统必需的资源外，硬件还要综合考
24、虑各种接口的需求、功耗、成本、体积、升级等诸多问题，包括后续安装的便利性对产品形态的要求。在器件选型这一块上需要综合各个方面的需求，实地考察温室、大棚的实际情况；收集农户的耕种、安装、使用意见，做到产品设计从开始就是正确的、有依据的。设计多传感器的主、从节点时，尽量选择低功耗、多通道的采集芯片，比如采用多通道的A/D转换器，这样不但可以减小节点功耗，还可以减小节点体积，更适合安装在作物中间而不影响农作物的生长和维护。 传感网节点设计需要充分考虑扩展性和兼容性，根据不同的作物，方便更换、升级测量传感器，在原理图和PCB设计时，尽量选择可以pin to pin兼容的器件，便于后期升级和拓展。 充分
25、考虑传感网节点的使用场景环境，做好各种可靠性测试，比如作物经常浇灌偏碱性或偏酸性肥料，那么在PCB和结构设计时就需要做好防腐蚀设计，如在机壳外涂上锌层；比如温室所在地区雷、雨频繁，那么在硬件设计时就要考虑到接地和防雷，比如在zigbee天线口加空气放电管进行避雷、在机壳处的PCB处留出接地点，同时保证强电、弱点的绝对隔离。无线传感网主节点的系统功能框图如图2所示，子节点除了没有CPU、LCD等以外（图中虚线所示），其他器件基本都保留，这里就不再提供图示。图2 传感网主节点设计硬件框图以上是硬件研发的技术路线描述，下面就软件技术路线做一个规划和阐述。首先，软件在项目初期需要评估系统资源需求，根据
26、系统软件的容量选择适合主频的CPU和内存大小等硬件资源；一般linux操作系统，在内核和部分扩展功能使用的情况下，4M Flash、16M SDRAM即可完成主要的功能，就此项目而言，甚至更少即可满足，待仔细评估后给出具体要求。CPU方面，主要考虑cache级数和容量、主频大小、流水线级数等指标，基本上ARM7以上的均可满足此方案的需求。再者，器件评估完毕后需要进行驱动程序开发和大小boot开发，此时硬件同步进行原理图设计。此阶段的关键是根据器件型号、厂家提供的驱动进行修改、对接，保证各个部分的驱动程序都能够嫁接到linux上，保证整个小系统下的驱动没有问题。最后需要把各个关键端口驱动做到大小
27、boot中去，部分驱动待boot起来后再进行加载，保证小系统能够正常工作，重要端口能够进行基本的读写操作。此阶段完成后，硬件单板回板，软件人员需要和硬件人员进行联合调试，保证单板小系统可以正常运行。驱动、boot完成后是形成系统软件阶段，加入各种应用程序形成一个软件系统，即一个完整的操作系统。最后是和硬件联调，在调试中发现软件或者硬件问题，最后形成闭环改进，通过版本升级或者打补丁的方式进行修改，对于所修改点进行详细纪录，保证最后成品版本的正确性。实际的做法是建立一个版本库，里面不但放置每个版本，同时有更新、更改日志，保证软件的管理符合软件工程的要求，从制度上保证软件的可靠性。软件技术路线的示意
28、图如图3所示。图3 软件开发技术路线示意图整个项目的开发工艺流程图如图4所示，整个流程图展开后即可分为两个主线，一个是硬件研发工艺流程，另一个是软件研发流程。上文已经分别阐述了，这里不再赘述。图4 项目开发工艺路线示意图四、工作基础和条件1、承担单位概况，拥有知识产权状况淮安信息职业技术学院是教育部2006年人才培养水平评估优秀的高等院校。以省电子产品装备制造工程技术研究开发中心、省物流公用信息技术服务中心、省软件外包人才培训基地、市电子信息工程技术研究中心、市新世纪应用技术研究所以及与美国独资公司北京威世达通信控制技术有限公司联合共建的“威世达公司苏北LonWorks技术研发基地”为基础，建
29、有7大工业实训中心、108个实验实训室、102个校外实训基地，科研设备配套完整，管理水平先进。学院拥有电子类、信息类、机械类正教授20人，副教授、高工153余名，拥有智能信息类科研成果52项，2008年被江苏省教育厅授予“江苏省科技工作先进高校”，被评为“淮安市产学研科技合作先进单位”，2008年相关研发投入540万元，2009年初信息技术服务项目已投入资金310万元。近年来，学院先后承担了横向课题59项、市科技项目46项、省科技项目21项，其中有8项成果获得省、部级科技进步奖；发明专利权2项，实用新型专利权2项，待批专利3项，与淮安市科技局以及淮安8个县区建立了全方位的科技战略合作关系，积极
30、开展应用技术研究与合作，帮助企业实施技术改造和新产品研发，社会服务能力不断提高，社会服务成效显著，是淮安及周边地区具有重要影响的科技支撑单位之一。2、本项目现有的研究工作基础目前已经完成了节点的方案设计，等待进一步的设计、验证。目前研发设备和部分经费已经到位。本项目团队拥有较深厚的产品设计工程经验和学术能力，项目主负责人作为省“青蓝工程”学术带头人，主持、参与多项省市级项目；参与者有着多年的中兴、华为研发工作经验，具有丰富的实际开发工程经验，同时也有一定的学术能力，在职期间以第一作者身份发表12篇专利。在硬件方面，学校有着丰富的研发设备，与此项目有关的设备主要有：（1）30套交叉开发环境交叉开
31、发环境是目前嵌入式系统开发的常用手段，可在一台PC机上进行软件的编辑与编译，由调试通道JTAG下载到嵌入式设备中进行运行调试。交叉开发环境运行于宿主机上的软件包括已移植的源代码、串口调试工具MTTTY、主板功能评估软件源代码，其中编译器为交叉编译器。本项目采用ARM公司的ADS1.2以及南京博芯电子有限公司提供的ASIX OS。（2）25套模拟开发环境与评估电路板作为应用目标板制作出来之前的软件测试、硬件调试的电路板，评估电路板文档齐全，处理器的常用功能模块和主要应用都有硬件实现，并有电路原理图、相关开发例程和源代码提供，以供设计应用目标板和应用程序作参考。（3）2套基于SEP3203微处理器
32、嵌入式系统的调试平台嵌入式系统的调试平台针对SEP3203微处理器的特性，利用南京博芯电子技术有限公司提供的嵌入式系统GE01MB开发装置，搭建设备所需的液晶屏、触摸屏、USB通信、外部存储器（SDRAM和FLASH等）。利用SEP3203微处理器中的LCD控制器来控制在黑白（彩色）液晶屏上的数据以及利用SEP3203微处理器的SPI通信模块采集触摸屏的数据；利用SEP3203微处理器的USB通信模块实现通过USB和PC机进行同步以及在检测仪和PC机之间进行数据同步的硬件电路的设计；利用SEP3203微处理器的外部存储器的管理功能来验证硬件存储电路的设计，实现系统从Nand Flash启动，保
33、存数据到Flash中或SDRAM中等。根据SEP3203微处理器的特性设计搭建好硬件电路后，进一步考虑如何在设计好的硬件平台上实现嵌入式操作系统的移植，本文采用国家专用集成电路与系统工程技术研究中心自主研究与设计的ASIC OS操作系统。嵌入式操作系统在硬件平台上的移植最大的工作量在于与硬件相关的底层代码的移植，如系统的启动代码、各个外设的驱动程序、文件下载到实验板上的SDRAM中或者烧录到Flash中、如何调试实验板的代码等等。3、项目负责人以往承担国家、省级等各类科技计划项目完成情况作为省“青蓝工程”学术带头人，主持市级项目“基于GIS的淮安市警务巡防与管理服务系统的实现”已经通过验收、主
34、持省级项目“基于TMS320F28XX的低压变频器设计”已基本完成、参与省级项目“基于嵌入式技术瓷绝缘子超声探伤仪的研制”、“YOUTOP呼叫服务接入系统软件”。主持横向课题多项，其中，射频IC卡考勤系统的设计与开发、基于可编程外围芯片PSD513的单片机应用系统设计、高校物联网“移动支付实验平台”等研究成果已在企业得到应用，产生很好的经济效益。其他获奖情况：2009年“高职电子类专业职业能力训练体系的改革与实践”省级教学成果二等奖；2009年江苏省3G网络通信技术优秀教学团队第二负责人；2009年江苏省职业院校技能大赛先进工作者；2007年“高职电子信息类专业示范性实训基地建设探索与实践”省
35、级一等奖；2005年网络营销省精品教材；2004年“可编程外围芯片PSD5XX与单片机68HC11的接口”淮安市第十届科技论文三等奖。4、项目实施具备的人才队伍、经费配套投入能力及科技服务管理能力本项目实施的主要人员：序号姓名性别年龄专业学历职称单 位1朱祥贤男47电子信息研究生教授淮安信息职业技术学院2杜文龙男37通信技术研究生讲师淮安信息职业技术学院3王威男32电子信息研究生讲师淮安信息职业技术学院4姜仲秋男48计算机研究生副教授淮信科技有限公司5宗宏森男52电子技术本科高工淮安信息职业技术学院6高之圣男33电子信息研究生工程师省电子装备工程中心7杨永男37电子信息研究生讲师淮信科技有限公
36、司8卢素锋男29电子信息研究生工程师淮信科技有限公司9殷 璆男32通信技术本科高工深圳市讯方通信技术公司10张强胜男40电子信息本科高工中国移动淮安分公司11胡 佳男31计算机本科讲师中兴通讯学院固网部12李天成男33计算机本科工程师淮安市天盛网络科技公司上表是本项目的主要参与者，其中朱祥贤教授为此项目的项目负责人，其他参与同志为项目参与者。作为项目负责人，朱祥贤为我省“青蓝工程”学术带头人，主持过多次省、市级项目，如省级项目“基于TMS320F28XX的低压变频器设计”已基本完成、参与省级项目“基于嵌入式技术瓷绝缘子超声探伤仪的研制”、“YOUTOP呼叫服务接入系统软件”，市级项目则更为丰富
37、。朱祥贤有多年的项目开发经验，积累了一套科学、有效的项目研发管理流程和机制，可以有效保证研发进度和质量，同时还借鉴了企业研发的有用经验，保证了产品化的质量和效率。杜文龙，作为项目主要参与者，有教更富的项目和课题的经验，主持、参与了多次省、市级项目，同时还有大量的论文和教科书出版，具有丰富的实践和学术经验。王威，作为项目主要参与者，有着丰富的产品开发工程经验：3年多的中兴通讯和2年多的华为技术硬件研发经验，产品涉及ADSL、WIFI、VOIP等IAD终端；PON类产品；二、三层交换机、基于无线传感网的传感器等，期间以第一作者发表专利12篇，有较强的工程研发和学术能力。其在产品可靠性和研发管理上有
38、丰富的经验，能够把大型通讯企业的产品开发管理流程和方法运用到项目开发中来，保证产品的质量和进度，对于后续的产品社会化推广和生产都有较强的实践能力。经费配套投入能力项目预计新增总投入150万元，其中向省科技厅申请30万元，承担单位自筹 120万元。经费投入预算(万元)经费支出预算(万元)来源预算数科目预算数省科技厅拨款30设备购置费80主管部门配套能源材料费20银行贷款试验外协费7单位自筹120资料、印刷费2其他租赁费5差旅费5鉴定、验收费5管理费25其他费用1合计150合计150学院现有的基础设施与仪器设备如图所示。其中，与本研发项目相关设备具体情况如下：（1）30套交叉开发环境交叉开发环境是
39、目前嵌入式系统开发的常用手段，可在一台PC机上进行软件的编辑与编译，由调试通道JTAG下载到嵌入式设备中进行运行调试。交叉开发环境运行于宿主机上的软件包括已移植的源代码、串口调试工具MTTTY、主板功能评估软件源代码，其中编译器为交叉编译器。本项目采用ARM公司的ADS1.2以及南京博芯电子有限公司提供的ASIX OS。（2）25套模拟开发环境与评估电路板作为应用目标板制作出来之前的软件测试、硬件调试的电路板，评估电路板文档齐全，处理器的常用功能模块和主要应用都有硬件实现，并有电路原理图、相关开发例程和源代码提供，以供设计应用目标板和应用程序作参考。（3）2套基于SEP3203微处理器嵌入式系
40、统的调试平台嵌入式系统的调试平台针对SEP3203微处理器的特性，利用南京博芯电子技术有限公司提供的嵌入式系统GE01MB开发装置，搭建设备所需的液晶屏、触摸屏、USB通信、外部存储器（SDRAM和FLASH等）。利用SEP3203微处理器中的LCD控制器来控制在黑白（彩色）液晶屏上的数据以及利用SEP3203微处理器的SPI通信模块采集触摸屏的数据；利用SEP3203微处理器的USB通信模块实现通过USB和PC机进行同步以及在检测仪和PC机之间进行数据同步的硬件电路的设计；利用SEP3203微处理器的外部存储器的管理功能来验证硬件存储电路的设计，实现系统从Nand Flash启动，保存数据到
41、Flash中或SDRAM中等。根据SEP3203微处理器的特性设计搭建好硬件电路后，进一步考虑如何在设计好的硬件平台上实现嵌入式操作系统的移植，本文采用国家专用集成电路与系统工程技术研究中心自主研究与设计的ASIC OS操作系统。嵌入式操作系统在硬件平台上的移植最大的工作量在于与硬件相关的底层代码的移植，如系统的启动代码、各个外设的驱动程序、文件下载到实验板上的SDRAM中或者烧录到Flash中、如何调试实验板的代码等等。5、本项目实施可能对环境的影响及预防治理方案本项目的产品主要包含基于zigbee无线套片、CPU等电子集成芯片构成的PCB单板和铝合金金属构成的产品外壳，在开发各个阶段以及安
42、装、调试、维修、升级、报废等各个阶段都不会对环境带来不良影响。产品的开发目的是提高农业生成质量和效率，不但不会给生态环境带来负面影响，而且还会减少农产品所使用各种化学肥料、各种有害物质的使用量。产品本身的各种器件本身都符合ROHS规定，即使产品报废、回收，也不会对环境带来不良影响。五、项目研究预期成果及效益1、开发出实用的温室农作物生成参数测控产品，不但有具体的产品形态，而且能够在实际使用中确实起到智能调控、增收10的要求。2、项目验收时，实现硬件产品1套和测控软件系统1套，并能够达到预期的效果。3、项目验收时，发表相关论文2篇，实用发明1项。4、项目成果初步转化预期净利润30万元,社会效益5
43、00万元以上。六、计划进度安排与考核指标工作进度主要工作内容2011年6月至2011年9月需求分析、调研、收集，落实实验企业2011年10月至2012年1月硬件原理图设计、软件驱动开发2012年2月至2012年5月单板PCB设计，单板小系统、各传感器单独读写测试2012年6月至2012年12月系统软件编写、硬件各个子系统联调、实地测试、改板2013年1月至2013年3月系统试运行、试产，系统改进和推广2013年4月至2013年5月整理产品及资料文档2013年6月 项目鉴定项目完成后主要考核指标： 1、开发出实用的温室农作物生成参数测控产品，不但有具体的产品形态，而且能够在实际使用中确实起到智能
44、调控、增收10的要求。2、项目验收时，实现硬件产品1套和测控软件系统1套，并能够达到预期的效果。3、项目验收时，发表相关论文2篇，实用发明1项。4、项目成果初步转化预期净利润30万元,社会效益500万元以上。七、承担单位审查及承诺意见、盖章 承担单位 参加单位（法人签字） （法人签字） 盖章 盖章 年 月 日 年 月 日八、县（市）科技主管部门承诺意见、盖章 是否同意配套支持：是 配套支持经费： 万元 否 （负责人签字） 单位盖章 年 月 日九、省辖市科技主管部门、省有关厅局审查承诺意见、盖章 是否同意配套支持：是 配套支持经费： 万元 否 （负责人签字） 单位盖章 年 月 日本项目任务书所附的附件清单
