分布式土壤湿度检测和灌溉决策系统研究
发布时间：2022-10-21 12:36
我国是一个农业大国,水资源短缺日益成为制约我国农业发展的主要因素,农业生产的发展对于确保我国社会经济长期持续发展具有决定性意义。为了缓解农业用水压力,近年来我国加大了对农业节水技术的研究和投资力度。本文主要从土壤湿度检测和对检测的土壤湿度数据的融合算法进行研究,进而提供一种作物区域土壤墒情决策系统。主要研究内容概括如下:1)便携式土壤湿度检测装置设计。以低功耗单片机C8051F410为主控芯片,结合MS-10土壤湿度传感器,设计了一种集时间记录、数据存储、实时显示、蓝牙发送数据等功能的便携式土壤湿度检测装置,并完成了装置的组装与调试。2)二进制一致性算法设计。结合平均一致思想、轮盘思想和四状态二进制一致性算法构造出新型的N状态二进制一致性算法,解决了原有算法收敛规则依赖个人经验,状态个数选择不具备扩展性,无法考虑状态个数和准确率之间关系的问题,并应用遗传算法对初始的概率分布进行优化。仿真结果表明,算法改进后具有较高的预测准确率,从而可以对检测到的湿度数据进行归一化处理后,进行准确的土壤墒情决策。3)上位机决策软件设计。利用MATLAB的GUI工具,引入二进制一致性算法设计了节水灌溉决策...
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 课题研究现状
1.2.1 节水灌溉研究必要性
1.2.2 节水灌溉技术发展现状
1.2.3 土壤湿度检测装置研究现状
1.3 市场调查与评估
1.4 本文研究主要内容
第二章 便携式土壤湿度检测装置设计
2.1 便携式土壤湿度检测装置硬件设计
2.1.1 装置硬件整体设计方案
2.1.2 功能模块设计
2.1.3 PCB板设计
2.2 便携式土壤湿度检测装置软件设计
2.2.1 程序设计原则
2.2.2 微控制器集成开发环境
2.2.3 系统主程序
2.2.4 数据采集模块设计
2.2.5 时钟模块设计
2.2.6 数据存储模块设计
2.3 便携式土壤湿度检测装置外壳设计
2.3.1 便携式检测装置外型整体设计
2.3.2 便携式检测装置手柄设计
2.4 检测装置装配与调试
2.5 本章小结
第三章 二进制一致性融合算法设计
3.1 二进制一致性算法模型
3.2 二进制一致性算法改进
3.3 基于遗传算法的准确率性能优化
3.3.1 遗传算法原理
3.3.2 遗传算法优化步骤
3.4 仿真实验
3.5 本章小结
第四章 上位机节水灌溉决策系统设计
4.1 软件开发平台简介
4.2 上位机数据接收程序设计
4.3 上位机节水灌溉决策系统设计
4.3.1 程序模块化设计
4.3.2 节水灌溉决策软件设计
4.4 系统调试
4.5 本章小结
第五章 湿度检测装置标定与系统测试
5.1 便携式湿度检测装置标定
5.1.1 便携式湿度采集装置实验室标定
5.1.2 便携式湿度采集装置室外抽样验证
5.2 系统测试
5.2.1 作物区土壤湿度检测方案设计
5.2.2 测试结果分析
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 本文总结
6.2 研究展望
致谢
参考文献
附录A 攻读硕士学位期间取得的研究成果
附录B 攻读硕士学位期间完成的科研项目
附录C 实验原始数据
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于STM32的土壤温湿度检测预警装置的设计实现[J]. 李灿坤,丁波,古丽米拉·克孜尔别克. 电子设计工程. 2017(22)
[2]基于TDR的土壤水分传感器设计与试验[J]. 姜明梁,方嫦青,马道坤. 农机化研究. 2017(08)
[3]基于ZigBee和GPRS智能监测的节水灌溉装置设计[J]. 李凌雁,李鑫,曹世超. 农机化研究. 2017(08)
[4]基于ARM11的土壤湿度自动控制系统设计[J]. 胡国强,陈书军,刘强. 河南农业科学. 2017(07)
[5]常年灌溉地带节水灌溉效益评估——基于动态可拓TOPSIS法[J]. 尤敏,吴凤平,沈俊源. 节水灌溉. 2017(06)
[6]基于UWP技术的智能节水灌溉系统设计[J]. 杨洋,孙兆军. 节水灌溉. 2017(06)
[7]节水灌溉对茶叶生理生化特性影响的研究进展[J]. 缪子梅,褚琳琳,肖梦华,蔡彬. 排灌机械工程学报. 2017(06)
[8]农业节水灌溉远程监控系统的设计与实现[J]. 赵焱. 计算机测量与控制. 2017(04)
[9]基于种群多样性的自适应遗传算法优化仿真[J]. 刘芳,马玉磊,周慧娟. 计算机仿真. 2017(04)
[10]“十三五”新增高效节水灌溉面积1亿亩[J]. 晓宇. 经济研究参考. 2017(18)
硕士论文
[1]无线传感器网络一致性时间同步协议研究[D]. 刘曙琴.安徽理工大学 2017
[2]节水灌溉智能预测系统构建[D]. 杨帆妮.昆明理工大学 2017
[3]微型TDR土壤水分传感器影响因素研究及其应用模型建立[D]. 贺蕾.新疆农业大学 2016
[4]无线传感器网络的分布式快速一致性滤波[D]. 范莎.昆明理工大学 2016
[5]基于FDR技术的土壤湿度检测装置研究[D]. 钱立鑫.黑龙江大学 2016
[6]无线传感器网络中一致性算法设计与分析[D]. 段晓明.浙江大学 2016
[7]农田相对土壤湿度检测技术研究[D]. 杨攀.成都理工大学 2015
本文编号：3695653
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 课题研究现状
1.2.1 节水灌溉研究必要性
1.2.2 节水灌溉技术发展现状
1.2.3 土壤湿度检测装置研究现状
1.3 市场调查与评估
1.4 本文研究主要内容
第二章 便携式土壤湿度检测装置设计
2.1 便携式土壤湿度检测装置硬件设计
2.1.1 装置硬件整体设计方案
2.1.2 功能模块设计
2.1.3 PCB板设计
2.2 便携式土壤湿度检测装置软件设计
2.2.1 程序设计原则
2.2.2 微控制器集成开发环境
2.2.3 系统主程序
2.2.4 数据采集模块设计
2.2.5 时钟模块设计
2.2.6 数据存储模块设计
2.3 便携式土壤湿度检测装置外壳设计
2.3.1 便携式检测装置外型整体设计
2.3.2 便携式检测装置手柄设计
2.4 检测装置装配与调试
2.5 本章小结
第三章 二进制一致性融合算法设计
3.1 二进制一致性算法模型
3.2 二进制一致性算法改进
3.3 基于遗传算法的准确率性能优化
3.3.1 遗传算法原理
3.3.2 遗传算法优化步骤
3.4 仿真实验
3.5 本章小结
第四章 上位机节水灌溉决策系统设计
4.1 软件开发平台简介
4.2 上位机数据接收程序设计
4.3 上位机节水灌溉决策系统设计
4.3.1 程序模块化设计
4.3.2 节水灌溉决策软件设计
4.4 系统调试
4.5 本章小结
第五章 湿度检测装置标定与系统测试
5.1 便携式湿度检测装置标定
5.1.1 便携式湿度采集装置实验室标定
5.1.2 便携式湿度采集装置室外抽样验证
5.2 系统测试
5.2.1 作物区土壤湿度检测方案设计
5.2.2 测试结果分析
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 本文总结
6.2 研究展望
致谢
参考文献
附录A 攻读硕士学位期间取得的研究成果
附录B 攻读硕士学位期间完成的科研项目
附录C 实验原始数据
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于STM32的土壤温湿度检测预警装置的设计实现[J]. 李灿坤,丁波,古丽米拉·克孜尔别克. 电子设计工程. 2017(22)
[2]基于TDR的土壤水分传感器设计与试验[J]. 姜明梁,方嫦青,马道坤. 农机化研究. 2017(08)
[3]基于ZigBee和GPRS智能监测的节水灌溉装置设计[J]. 李凌雁,李鑫,曹世超. 农机化研究. 2017(08)
[4]基于ARM11的土壤湿度自动控制系统设计[J]. 胡国强,陈书军,刘强. 河南农业科学. 2017(07)
[5]常年灌溉地带节水灌溉效益评估——基于动态可拓TOPSIS法[J]. 尤敏,吴凤平,沈俊源. 节水灌溉. 2017(06)
[6]基于UWP技术的智能节水灌溉系统设计[J]. 杨洋,孙兆军. 节水灌溉. 2017(06)
[7]节水灌溉对茶叶生理生化特性影响的研究进展[J]. 缪子梅,褚琳琳,肖梦华,蔡彬. 排灌机械工程学报. 2017(06)
[8]农业节水灌溉远程监控系统的设计与实现[J]. 赵焱. 计算机测量与控制. 2017(04)
[9]基于种群多样性的自适应遗传算法优化仿真[J]. 刘芳,马玉磊,周慧娟. 计算机仿真. 2017(04)
[10]“十三五”新增高效节水灌溉面积1亿亩[J]. 晓宇. 经济研究参考. 2017(18)
硕士论文
[1]无线传感器网络一致性时间同步协议研究[D]. 刘曙琴.安徽理工大学 2017
[2]节水灌溉智能预测系统构建[D]. 杨帆妮.昆明理工大学 2017
[3]微型TDR土壤水分传感器影响因素研究及其应用模型建立[D]. 贺蕾.新疆农业大学 2016
[4]无线传感器网络的分布式快速一致性滤波[D]. 范莎.昆明理工大学 2016
[5]基于FDR技术的土壤湿度检测装置研究[D]. 钱立鑫.黑龙江大学 2016
[6]无线传感器网络中一致性算法设计与分析[D]. 段晓明.浙江大学 2016
[7]农田相对土壤湿度检测技术研究[D]. 杨攀.成都理工大学 2015
本文编号：3695653
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/nykj/3695653.html
