农业物联网信息采集与识别关键技术研究
发布时间：2021-06-16 04:24
农业物联网作为物联网中一种新的应用形式,其相关理论研究和实践应用正在探索过程中。虽然业界普遍认为农业物联网关键技术是射频感应技术的应用,但最终要解决的是农作物物理环境下微弱信息采集与识别问题,以确保其农业物联网中农作物相关信息能够被高效、准确和安全地定位、识别以及查询。随着物联网技术在农业工程领域深入发展,通过农作物信息采集与识别技术和物联网技术的相互融合,针对农业工程实施全方位的实时监控,及时调整相关参数,对农作物生长发育具有重要影响,可以有力促进农业增产增收。论文以农业物联网中农作物信息采集与识别关键技术问题为主要研究对象,通过对农作物信息采集与识别所涉及小波分析特性,建立了农作物信息采集与识别框架和模型,并对农作物信息采集与识别所涉及到的小波分析技术进行研究和探讨,论文主要完成以下研究工作。针对农业物联网无线传感器网络自组织问题,提出了一种无线传感网络自组织方案,并对路径法寻优和资源竞争问题,给出了一种深度路由规划与处理方法;提出了无线传感器网络局部重组与越级路由规划方法,解决了无线传感器网络中节点能耗、节点失效、新增和网络节点移动的网络节点变化对网络影响问题。针对农作物信息采集...
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：129 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１无线传感器农业物联网架构??Ｆｉｇ．?２－１?Ｗｉｒｅｌｅｓｓ?Ｓｅｎｓｏｒ?ｏｆ?ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ?ＩＯＴ．??农业物联网信息采集与识别的无线传感器感知节点与因特网、３Ｇ网??
????电源模块??图２－５?ＷＳＮ终端节点组成??Ｆｉｇ．?２－５?Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｅｒｍｉｎａｌ?ｎｏｄｅｓ?ｏｆ?ＷＳＮ??ＷＳＮ终端节点组成结构如图２－５所示，主要功能是将无线传感器感知??节点采集到的信号数据转发到农业物联网环境监控中心。在农业生产中，对??于生产者的生产劳作而言，最希望掌握的环境参数是Ｃ０２浓度、水质、光??照强度、土壤养分以及温湿度，更直观地田间现场信息才能帮助用户及时了??解农作物生长状态，分析农作物病理生理信号特征进行反馈控制。因此，??本文设计的无线传感器感知节点采用模拟信号采集传感器、ｐＨ值传感器、??状态指示模块、智能电源模块、无线通讯模块以及微控制器平台构成了传感??阵列。其主要功能是感知节点采集农业田间各种信号数据信息，并通过感知??节点将信息数据经由通信模块汇聚到协调器网关节点。??通常情况下，无线传感器网络感知节点工作在野外，感知节点能量和存??储能力有限
传输、采集与识别的数据流向，ＷＳＮ架构以软件系统为基础，ＷＳＮ在农业??工程领域技术优势显著，用于监视农作物地表、畜禽环境、土壤空气变更、??灌溉、自动监测等，农作物生态环境监测实例结构如图２－７所示。??＼??＼?柚站??＼??＾?－－－－－．??一’??覽爹．．“ｒ．??坏境传感器Ｍ络??图２－７农作物生态环境监测实例结构图??Ｆｉｇ．?２－７?Ｓａｍｐｌｅ?ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓ?ｄｒａｗｉｎｇ?ｏｆ?ｃｒｏｐｓ?ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ?ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ?ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ??软件系统由三个部分组成，ＷＳＮ感知节点程序负责信息的采集；协调??器网关应用程序负责数据的传输和反馈；监控中心服务器程序负责对采集的??数据信息进行识别与控制。工作原理是ＷＳＮ感知节点采集的数据通过协调??器网关传输到控制中心数据库，Ｗｅｂ服务器根据控制中心数据库检测识??另ＩＪ，并触发相应的反馈控制指令，通过信息的收发处理控制感知节点。监控??中心服务器程序又分为收发处理程序、Ｏｒａｃｌｅ数据库和Ｗｅｂ服务器应用程??序。??２．５．３无线传感器网络实现方法??１．农业物联网无线传感器感知节点架构??本文的农业物联网无线传感器感知节点硬件环境无线网络架构设计如图??２－８所示，其设计模式与ＺｉｇＢｅｅ网络架构体系不同。无线传感器网络感知??节点研制过程中，无线传输系统与信息采集系统信号数据的构建是利用射频??通信模块与ＣＰＵ分开的方法。感知节点布署采用协议找研究部署协议限制??规则和组网通讯规则。??－２３－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]农业生态环境监测中无线传感节点信号有效传输距离的确定[J]. 徐兴元,章玥,季民河,宋洋. 农业工程学报. 2013(14)
[2]精准农业无线传感器网络[J]. 严妍,孙桐,严锡君. 电子设计工程. 2013(09)
[3]田间信息的远程获取与无线传输系统的设计[J]. 王亚男,王福林,朱会霞. 农机化研究. 2013(03)
[4]棉田墒情远程监测信息管理系统的构建[J]. 郑钦华,白涛,蒋桂英,郑重,贾彪,崔静,樊华,郑利均,马富裕. 新疆农业科学. 2013(01)
[5]对我国农业物联网发展的思考[J]. 张琛驰. 现代农业科技. 2012(22)
[6]集成GPRS、GPS、ZigBee的土壤水分移动监测系统[J]. 邓小蕾,李民赞,武佳,车艳双,郑立华. 农业工程学报. 2012(09)
[7]能量自给的果园信息采集无线传感器网络节点设计[J]. 姜晟,王卫星,孙道宗,李震. 农业工程学报. 2012(09)
[8]基于DCT的微弱信号提取和识别[J]. 陈彦龙,张培林,吴定海,王怀光. 噪声与振动控制. 2012(01)
[9]基于粒子群优化的多小波图像降噪[J]. 励金祥,林剑辉,尹曹谦,金炜. 光电工程. 2011(11)
[10]微弱信号检测方法研究[J]. 高科,孙晶华. 微型机与应用. 2011(21)
博士论文
[1]植物信息感知与自组织农业物联网系统研究[D]. 聂鹏程.浙江大学 2012
[2]物联网资源寻址关键技术研究[D]. 孔宁.中国科学院研究生院（计算机网络信息中心） 2008
硕士论文
[1]基于ZigBee技术的无线环境监测网络的开发[D]. 董亚超.大连理工大学 2008
本文编号：3232353
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：129 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１无线传感器农业物联网架构??Ｆｉｇ．?２－１?Ｗｉｒｅｌｅｓｓ?Ｓｅｎｓｏｒ?ｏｆ?ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ?ＩＯＴ．??农业物联网信息采集与识别的无线传感器感知节点与因特网、３Ｇ网??
????电源模块??图２－５?ＷＳＮ终端节点组成??Ｆｉｇ．?２－５?Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｅｒｍｉｎａｌ?ｎｏｄｅｓ?ｏｆ?ＷＳＮ??ＷＳＮ终端节点组成结构如图２－５所示，主要功能是将无线传感器感知??节点采集到的信号数据转发到农业物联网环境监控中心。在农业生产中，对??于生产者的生产劳作而言，最希望掌握的环境参数是Ｃ０２浓度、水质、光??照强度、土壤养分以及温湿度，更直观地田间现场信息才能帮助用户及时了??解农作物生长状态，分析农作物病理生理信号特征进行反馈控制。因此，??本文设计的无线传感器感知节点采用模拟信号采集传感器、ｐＨ值传感器、??状态指示模块、智能电源模块、无线通讯模块以及微控制器平台构成了传感??阵列。其主要功能是感知节点采集农业田间各种信号数据信息，并通过感知??节点将信息数据经由通信模块汇聚到协调器网关节点。??通常情况下，无线传感器网络感知节点工作在野外，感知节点能量和存??储能力有限
传输、采集与识别的数据流向，ＷＳＮ架构以软件系统为基础，ＷＳＮ在农业??工程领域技术优势显著，用于监视农作物地表、畜禽环境、土壤空气变更、??灌溉、自动监测等，农作物生态环境监测实例结构如图２－７所示。??＼??＼?柚站??＼??＾?－－－－－．??一’??覽爹．．“ｒ．??坏境传感器Ｍ络??图２－７农作物生态环境监测实例结构图??Ｆｉｇ．?２－７?Ｓａｍｐｌｅ?ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓ?ｄｒａｗｉｎｇ?ｏｆ?ｃｒｏｐｓ?ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ?ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ?ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ??软件系统由三个部分组成，ＷＳＮ感知节点程序负责信息的采集；协调??器网关应用程序负责数据的传输和反馈；监控中心服务器程序负责对采集的??数据信息进行识别与控制。工作原理是ＷＳＮ感知节点采集的数据通过协调??器网关传输到控制中心数据库，Ｗｅｂ服务器根据控制中心数据库检测识??另ＩＪ，并触发相应的反馈控制指令，通过信息的收发处理控制感知节点。监控??中心服务器程序又分为收发处理程序、Ｏｒａｃｌｅ数据库和Ｗｅｂ服务器应用程??序。??２．５．３无线传感器网络实现方法??１．农业物联网无线传感器感知节点架构??本文的农业物联网无线传感器感知节点硬件环境无线网络架构设计如图??２－８所示，其设计模式与ＺｉｇＢｅｅ网络架构体系不同。无线传感器网络感知??节点研制过程中，无线传输系统与信息采集系统信号数据的构建是利用射频??通信模块与ＣＰＵ分开的方法。感知节点布署采用协议找研究部署协议限制??规则和组网通讯规则。??－２３－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]农业生态环境监测中无线传感节点信号有效传输距离的确定[J]. 徐兴元,章玥,季民河,宋洋. 农业工程学报. 2013(14)
[2]精准农业无线传感器网络[J]. 严妍,孙桐,严锡君. 电子设计工程. 2013(09)
[3]田间信息的远程获取与无线传输系统的设计[J]. 王亚男,王福林,朱会霞. 农机化研究. 2013(03)
[4]棉田墒情远程监测信息管理系统的构建[J]. 郑钦华,白涛,蒋桂英,郑重,贾彪,崔静,樊华,郑利均,马富裕. 新疆农业科学. 2013(01)
[5]对我国农业物联网发展的思考[J]. 张琛驰. 现代农业科技. 2012(22)
[6]集成GPRS、GPS、ZigBee的土壤水分移动监测系统[J]. 邓小蕾,李民赞,武佳,车艳双,郑立华. 农业工程学报. 2012(09)
[7]能量自给的果园信息采集无线传感器网络节点设计[J]. 姜晟,王卫星,孙道宗,李震. 农业工程学报. 2012(09)
[8]基于DCT的微弱信号提取和识别[J]. 陈彦龙,张培林,吴定海,王怀光. 噪声与振动控制. 2012(01)
[9]基于粒子群优化的多小波图像降噪[J]. 励金祥,林剑辉,尹曹谦,金炜. 光电工程. 2011(11)
[10]微弱信号检测方法研究[J]. 高科,孙晶华. 微型机与应用. 2011(21)
博士论文
[1]植物信息感知与自组织农业物联网系统研究[D]. 聂鹏程.浙江大学 2012
[2]物联网资源寻址关键技术研究[D]. 孔宁.中国科学院研究生院（计算机网络信息中心） 2008
硕士论文
[1]基于ZigBee技术的无线环境监测网络的开发[D]. 董亚超.大连理工大学 2008
本文编号：3232353
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