水稻生长状态物联网监控与评估算法研究
发布时间：2021-05-16 04:15
智慧农业是当前的研究热点。随着物联网技术的普及,现代农业迫切需要借助先进的技术手段实现农作物生长环境的远程监测监控及生长状态的实时评估。现阶段,农业物联网技术已相对成熟,但倒伏状态及作物需水量的实时评估仍存在一定困难。基于以上现状,本课题将机器学习算法引入到水稻生长状态评估中,以实现基于物联网云服务的水稻自动灌溉和倒伏预警系统。课题工作对于发展现代农业,提升农作物管理技术水平具有重要价值。本文的主要工作包括:1、方案设计。针对农作物生长状态远程监测监控及评估的需求,引入机器学习算法,构建基于物联网的水稻生长状态监控系统。该方案使用ZigBee与4G相结合的方式实现远程数据通信,并通过云服务器存储和解析生长状态数据。2、需水量预测算法。对XGBoost算法进行改进,并利用开源数据集构建模型,同时将改进后的算法与神经网络模型、贝叶斯模型、随机森林模型,以及世界粮农组织推荐使用的彭曼-蒙特斯公式进行了对比,结果表明,改进后的XGBoost模型在预测准确率上有较大提升。3、水稻倒伏状态预警算法。将动态目标跟踪中常用的光流算法应用于水稻稻杆倒伏特征提取中,通过检测摆动特征对倒伏情况进行预警。为了...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 论文的主要工作和创新点
1.4 论文组织架构
第二章 系统方案设计
2.1 需求分析
2.2 系统架构
2.3 通讯方案
2.4 传感器方案
2.5 本章小结
第三章 水稻生长状态评估算法
3.1 水稻需水量预测算法
3.1.1 作物需水量预测算法介绍
3.1.2 XGBoost算法原理
3.1.3 XGBoost算法的改进
3.1.4 需水量预测算法验证
3.2 水稻倒伏预警算法
3.2.1 水稻倒伏算法介绍
3.2.2 Farneback光流法原理
3.2.3 光流法实现
3.2.4 倒伏特征提取
3.3 本章小结
第四章 嵌入式软硬件设计
4.1 节点控制器硬件设计
4.1.1 电源管理模块
4.1.2 传感器模块
4.1.3 ZigBee通信模块
4.1.4 灌溉执行模块
4.2 集中控制器硬件设计
4.2.1 嵌入式集中控制器外设
4.2.2 嵌入式集中控制器PL端硬件设计
4.3 嵌入式软件设计
4.3.1 节点控制器软件设计
4.3.2 集中控制器软件设计
4.4 本章小结
第五章 服务器设计
5.1 设备服务器设计
5.2 数据库设计
5.3 RTMP服务器设计
5.4 WEB服务器设计
5.5 本章小结
第六章 系统测试
6.1 硬件测试
6.1.1 传感器测试
6.1.2 ZigBee通信测试
6.2 服务器测试
6.3 系统联调
6.4 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
致谢
参考文献
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]机器学习分类问题及算法研究综述[J]. 杨剑锋,乔佩蕊,李永梅,王宁. 统计与决策. 2019(06)
[2]中国耕地变化及耕地与水资源的匹配研究[J]. 陈紫璇,陈云浩,雷添杰. 水利水电技术. 2019(02)
[3]不同水肥模式对水稻需水量及产量的影响——以洱海流域为例[J]. 韩焕豪,崔远来,高蓉,熊娇娇,黄英,沈士洲,王树鹏,张雷. 水利科学与寒区工程. 2018(12)
[4]基于Redis与SSM的大型设备数据运用系统设计[J]. 熊肖磊,王春伟,赵炯,周奇才. 现代机械. 2018(06)
[5]基于Kafka的分布式能效管理平台的设计与实现[J]. 朱幼普,卢军. 计算机与数字工程. 2018(12)
[6]基于Nginx的负载均衡技术研究与优化[J]. 戴伟,马明栋,王得玉. 计算机技术与发展. 2019(03)
[7]关于现代无线通信技术的发展现状与趋势探析[J]. 李晨. 电子世界. 2018(23)
[8]基于Vivado HLS图像预处理IP核设计[J]. 张壮. 电子世界. 2018(18)
[9]BP神经网络与GA-BP农作物需水量预测模型对比[J]. 江显群,陈武奋. 排灌机械工程学报. 2018(08)
[10]基于Netty高并发物联网服务器研究与设计[J]. 陈强,武佳佳. 电子技术与软件工程. 2018(07)
硕士论文
[1]基于休眠的ZigBee无线传感器网络节能路由协议研究与实现[D]. 赵亚楠.重庆邮电大学 2017
[2]基于FPGA的双摄像头HDMI视频系统的设计与研究[D]. 刘刚.兰州交通大学 2016
[3]基于RTMP协议的轻量级视频服务器的设计与实现[D]. 冯勋.电子科技大学 2015
[4]基于ZigBee技术的智慧农业实时采集和远程控制系统[D]. 付玉志.浙江大学 2015
[5]基于光谱和图像的倒伏冬小麦产量评估方法[D]. 吴尚蓉.中北大学 2013
本文编号：3188954
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 论文的主要工作和创新点
1.4 论文组织架构
第二章 系统方案设计
2.1 需求分析
2.2 系统架构
2.3 通讯方案
2.4 传感器方案
2.5 本章小结
第三章 水稻生长状态评估算法
3.1 水稻需水量预测算法
3.1.1 作物需水量预测算法介绍
3.1.2 XGBoost算法原理
3.1.3 XGBoost算法的改进
3.1.4 需水量预测算法验证
3.2 水稻倒伏预警算法
3.2.1 水稻倒伏算法介绍
3.2.2 Farneback光流法原理
3.2.3 光流法实现
3.2.4 倒伏特征提取
3.3 本章小结
第四章 嵌入式软硬件设计
4.1 节点控制器硬件设计
4.1.1 电源管理模块
4.1.2 传感器模块
4.1.3 ZigBee通信模块
4.1.4 灌溉执行模块
4.2 集中控制器硬件设计
4.2.1 嵌入式集中控制器外设
4.2.2 嵌入式集中控制器PL端硬件设计
4.3 嵌入式软件设计
4.3.1 节点控制器软件设计
4.3.2 集中控制器软件设计
4.4 本章小结
第五章 服务器设计
5.1 设备服务器设计
5.2 数据库设计
5.3 RTMP服务器设计
5.4 WEB服务器设计
5.5 本章小结
第六章 系统测试
6.1 硬件测试
6.1.1 传感器测试
6.1.2 ZigBee通信测试
6.2 服务器测试
6.3 系统联调
6.4 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
致谢
参考文献
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]机器学习分类问题及算法研究综述[J]. 杨剑锋,乔佩蕊,李永梅,王宁. 统计与决策. 2019(06)
[2]中国耕地变化及耕地与水资源的匹配研究[J]. 陈紫璇,陈云浩,雷添杰. 水利水电技术. 2019(02)
[3]不同水肥模式对水稻需水量及产量的影响——以洱海流域为例[J]. 韩焕豪,崔远来,高蓉,熊娇娇,黄英,沈士洲,王树鹏,张雷. 水利科学与寒区工程. 2018(12)
[4]基于Redis与SSM的大型设备数据运用系统设计[J]. 熊肖磊,王春伟,赵炯,周奇才. 现代机械. 2018(06)
[5]基于Kafka的分布式能效管理平台的设计与实现[J]. 朱幼普,卢军. 计算机与数字工程. 2018(12)
[6]基于Nginx的负载均衡技术研究与优化[J]. 戴伟,马明栋,王得玉. 计算机技术与发展. 2019(03)
[7]关于现代无线通信技术的发展现状与趋势探析[J]. 李晨. 电子世界. 2018(23)
[8]基于Vivado HLS图像预处理IP核设计[J]. 张壮. 电子世界. 2018(18)
[9]BP神经网络与GA-BP农作物需水量预测模型对比[J]. 江显群,陈武奋. 排灌机械工程学报. 2018(08)
[10]基于Netty高并发物联网服务器研究与设计[J]. 陈强,武佳佳. 电子技术与软件工程. 2018(07)
硕士论文
[1]基于休眠的ZigBee无线传感器网络节能路由协议研究与实现[D]. 赵亚楠.重庆邮电大学 2017
[2]基于FPGA的双摄像头HDMI视频系统的设计与研究[D]. 刘刚.兰州交通大学 2016
[3]基于RTMP协议的轻量级视频服务器的设计与实现[D]. 冯勋.电子科技大学 2015
[4]基于ZigBee技术的智慧农业实时采集和远程控制系统[D]. 付玉志.浙江大学 2015
[5]基于光谱和图像的倒伏冬小麦产量评估方法[D]. 吴尚蓉.中北大学 2013
本文编号：3188954
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