作品名稱：綠潤沙航-智能5G沙漠開拓者
學校名稱：沈陽工學院
參賽隊伍：dream wings
隊伍編號：200121
參賽學生：李昱陽 孫鷗 程宗旭
指導老師：穆德敏
投票日期：2024年10月08日 00:00->2024年12月05日 15:00
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我國荒漠化面積占國土總面積的 27.32% ，植樹造林、種草恢復植被是防治荒漠化的最有效手段。 因此，要想解決我國土地荒漠化問題，提高森林覆蓋率，改善生態環境，必須大力開展機械化和智能化 植樹造林提高植樹造林效率，據統計，我國森林覆蓋率為 12.95%,遠低于世界平均水平(31.3%) 。近年來我國沙漠化問題越來越嚴重：森林的砍伐和放牧，農業耕作。如不采取根本措施，土地風蝕沙化過程不僅不會自動停止，反而會加劇發展。比如：寧夏中部地區現在土地沙化面積已 達74.46萬公頃。其發展速度很快。近年來，土地沙化面積由占該區面積的20%上升到50—60%。問題十分嚴重。
在沙漠化日益嚴重的今天，如何利用現代科技手段進行沙漠治理和生態恢復，成為了全球關注的熱點問題。智能5G技術的快速發展，為沙漠治理提供了新的可能性和手段。綠潤沙航-智能5G沙漠開拓者項目，旨在通過智能5G技術，推動沙漠地區的生態治理和可持續發展，具有重要的生態意義和社會價值。
二 項目介紹
1.它利用5G網絡的高速傳輸、低延遲和大數據處理能力，結合智能機械技術，實現了沙漠地區柳樹種植的高效、智能化。搭建了該綠潤沙航-智能5G沙漠開拓者的機械結構完成了 控制系統的軟硬件設計使用基于 C#的上位機發出控制指令通過無線數據傳輸模塊完成數據傳輸將 Arduino 作為下位機進行數據解析并向電機驅動板發出PWM 信號以控制各個電機驅動相應機構完成 工作 。這一項目對于改善沙漠環境、促進生態恢復具有重要意義，同時也為沙漠地區的經濟發展提供了新的機遇。
2.項目目標
該項目旨在利用5G網絡、人工智能、自動化技術等現代科技手段，研發一種全自動智能沙漠綠洲植柳機，實現沙漠地區的快速、高效、低成本植樹造林，從而改善沙漠生態環境，提高土地利用率和生態價值。
3.項目內容
設備研發： 設計并制造一種全自動智能沙漠綠洲植柳機，該設備應具備自動挖坑、自動植柳、自動澆水、自動培土等功能。 設備采用模塊化設計，便于維護和升級。 設備采用太陽能供電，綠色環保，且能在極端惡劣的沙漠環境中穩定運行。 5G網絡應用： 利用5G網絡的高帶寬、低時延、高可靠性等特點，實現設備的遠程監控和控制。 通過5G網絡傳輸設備的工作狀態、環境數據等信息，為設備的優化和升級提供數據支持。 利用5G網絡實現設備的遠程故障診斷和維修，降低維護成本。 人工智能技術： 引入人工智能算法，實現設備的智能路徑規劃、智能避障等功能。 利用人工智能技術對設備的工作數據進行分析和優化，提高設備的植樹效率和成活率。 標準化種植： 制定標準化的種植流程和操作規范，確保設備的植樹質量和成活率。 推廣標準化的免灌溉育苗種植裝置和智能監測平臺，提高種植效率和管理水平。
4.項目優勢
高效性：全自動智能沙漠綠洲植柳機可以在短時間內完成大面積的植樹造林任務，大大提高了工作效率。 低成本：設備采用太陽能供電，降低了運行成本；同時，通過標準化種植和智能監測平臺，降低了管理成本。 高成活率：設備采用先進的植樹技術和智能監測平臺，確保了樹苗的高成活率。 環保性：設備采用綠色環保的設計和制造工藝，減少了對環境的影響。
5.應用前景
該項目研發的全自動智能沙漠綠洲植柳機可以廣泛應用于沙漠治理、土地復墾、防風固沙、生態修復等多個領域。通過大面積種植沙柳等適應性強的植物，可以固定沙丘、減少風蝕、改善土壤質量，從而有效地改善沙漠生態環境。此外，該項目還可以為其他類似地區的沙漠治理提供借鑒和參考。
1.功能同步化
挖坑澆水栽苗攏土于一體 耗時短能耗小 效率高
2.送苗智能化
通過撥輪機構送至水槍上口傳動準確 效率高 結構緊湊節省能耗
3.高壓沖坑集成化
采用水沖法 水管連接電機可以上下移動 能夠有效地防止泥沙順著水流反沖
4.圓盤攏土自動化
培土機構采用可控制的新型機構 可以更快的將土培好
5.信息集成化
本產品連接到 5G 模塊 數據和設備的操作都實時傳輸到數據中心
6.控制手段多元化
四 結構功能(1) 樹苗輸送機構：通過電動推桿推動儲苗箱，使樹苗落入種植裝置內，無需人工 跟 隨機器放置樹苗。
(2) 種植機構：通過齒輪齒條傳動，帶動種植機構上下運動，期間高壓水槍會持續 工作 進行挖坑澆水，當伸縮桿到達指定位置后，樹苗落入坑內。
(3) 培土機構：起到樹苗防倒伏、加固植株的作用，利于排水、灌水和促進樹苗根 部生長。
(4) 儲苗裝置更換機構：通過齒輪齒條傳動帶動樹苗存儲裝置，將空的樹苗箱更換 成 裝滿樹苗的裝置。
(5) 移動機構：采用履帶式車輪，通過伺服電機和減速器控制，有利于在沙漠環境 下行 動，負載大。
(6) 電氣系統：用于生產、輸送和分配電能，電器設備相互連接，進行生產過程的 電氣 回路
(7) 供電系統：全車的動力源為鋰電池，沙漠環境下陽光充足，太陽能板提高續航 能力。
五 數據計算
綠潤沙航-智能5G沙漠開拓者尺寸設定為： 長550mm 寬370mm 高450mm
齒輪齒條加儲苗箱重力： G=2kg*9 .8 (N/kg) 齒輪齒條加種植機構重力 G=3kg*9.8 (N/kg)
六 二維圖及仿真
七 未來展望
1.市場拓展與應用
沙漠治理與生態修復： 綠潤沙航-智能5G沙漠開拓者可以廣泛應用于沙漠治理、生態修復等領域，為“三北”工程等國家重點生態工程提供有力支持。 通過規模化、智能化的種植作業，開拓者可以顯著提高沙漠地區的植被覆蓋率，改善生態環境。 城市綠化與景觀建設： 除了沙漠治理，開拓者還可以應用于城市綠化、景觀建設等領域。 通過定制化的設計和調整，開拓者可以適應不同城市環境和景觀需求，為城市增添綠色生機。
2.產業鏈完善與協同發展
設備制造與升級： 隨著技術的不斷進步和市場需求的變化，開拓者的設備制造和升級將成為重要的發展方向。 制造商需要不斷優化產品結構、提高生產效率和產品質量，以滿足市場需求。 銷售與租賃服務： 為了更好地推廣智能5G沙漠開拓者，制造商可以提供銷售與租賃服務。 通過租賃服務，用戶可以更低成本地嘗試和使用植柳機，降低投資風險。 維護與技術支持： 開拓者的維護和技術支持也是產業鏈中不可或缺的一環。 制造商需要提供全面的維護和技術支持服務，確保開拓者的穩定運行和高效作業。
3.技術提升與融合
5G技術的深度應用： 借助5G網絡的高帶寬、低時延特性，可以實現更穩定、更快速的數據傳輸。 通過5G網絡，開拓者可以實時傳輸作業狀態、環境數據等信息至后臺管理系統，實現遠程監控和智能調度。 智能化技術的融合： 結合人工智能、機器視覺等技術，開拓者可以自動識別土壤條件、沙柳苗的生長狀態等，從而優化種植策略。 通過深度學習算法，開拓者可以不斷積累種植經驗，提高種植效率和成活率。
