面向智慧农业的物联网自动控制系统设计

发布时间：2017-07-26 19:16

  本文关键词：面向智慧农业的物联网自动控制系统设计

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【摘要】：随着现代科学的不断发展,建立精准化、自动化的现代智慧农业控制系统在农业生产中起着越来越重要的作用。课题研究并设计一套面向智慧农业的物联网自动控制系统。论文首先分析了现代农业的发展趋势并设计了系统由自动采集/控制终端、网络传输、云平台和终端应用四部分组成的总体方案。在此基础上设计并实现了自动采集/控制终端基于ARM的控制板卡和扩展板卡、3G通信模块、太阳能供电模块和外壳,并为控制板卡和扩展板卡基于μC/OS II操作系统开发软件框架、配置底层驱动、规划任务、指令状态机、数据包结构和通讯协议。系统完成了控制板卡与云平台之间的基于以太网的MODBUS和3G的网络传输,实现了控制板卡在被动控制模式下与云平台之间的通信和控制功能,在主动控制模式下的自动控制功能。以自动灌溉系统和温度自动控制系统为例,设计了基于模糊神经网络的自动控制算法,通过模糊推理和神经网络训练得到最优控制策略。同时,论文完成了物联网云平台的搭建,用户可以通过终端访问web网页实现对农业现场的远程监控。最后论文给出了硬件、软件的联合调试过程,测试结果表明系统能够实现远程监控和自动控制的功能,能够满足在智慧农业控制领域的需求。
【关键词】：智慧农业 物联网 自动控制 模糊神经网络
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S126;TP391.44;TN929.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-13
• 1.1 研究背景及意义8
• 1.2 国内外发展现状8-12
• 1.2.1 物联网在农业中的发展8-10
• 1.2.2 自动控制技术在农业中的发展10-11
• 1.2.3 国内外现状综述11-12
• 1.3 本课题主要研究内容12-13
• 第2章 系统总体方案设计13-21
• 2.1 系统整体方案13-14
• 2.2 农业自动采集/控制终端设计14-15
• 2.3 基于模糊神经网络的农业自动控制算法设计15-19
• 2.4 网络通信协议选取19-20
• 2.4.1 基于TCP/IP的MODBUS协议通信19-20
• 2.4.2 3G通信20
• 2.5 物联网云平台设计20
• 2.6 本章小结20-21
• 第3章 系统硬件设计与实现21-30
• 3.1 总体硬件方案21-22
• 3.2 控制板卡硬件设计与实现22-26
• 3.3 扩展板卡硬件设计与实现26-27
• 3.4 其他模块硬件设计与实现27-28
• 3.4.1 3G通信模块27-28
• 3.4.2 太阳能供电模块28
• 3.5 系统样机及外壳设计与实现28-29
• 3.6 本章小结29-30
• 第4章 系统软件设计与实现30-45
• 4.1 总体软件架构30
• 4.2 控制板卡软件设计与实现30-38
• 4.2.1 维护MODBUS寄存器表软件设计31-35
• 4.2.2 模拟数据采集软件设计35-36
• 4.2.3 数字数据采集软件设计36
• 4.2.4 数字输出控制软件设计36
• 4.2.5 3G通信软件设计36-37
• 4.2.6 配置控制板卡软件设计37-38
• 4.3 扩展板卡软件设计与实现38
• 4.4 基于模糊神经网络的农业自动控制系统算法设计38-43
• 4.4.1 基于模糊神经网络的自动灌溉系统算法设计38-41
• 4.4.2 基于模糊神经网络的温度自动控制算法设计41-43
• 4.5 物联网云平台搭建43-44
• 4.6 本章小结44-45
• 第5章 系统功能测试45-52
• 5.1 控制板卡和扩展板卡功能测试45-48
• 5.1.1 初始化测试45-46
• 5.1.2 模拟数据采集功能测试46
• 5.1.3 数字数据采集功能测试46-47
• 5.1.4 数字输出控制功能测试47
• 5.1.5 稳定性测试47-48
• 5.2 农业自动控制算法功能调试48-50
• 5.2.1 自动灌溉控制系统调试48-49
• 5.2.2 温度自动控制系统调试49-50
• 5.3 物联网云平台功能测试50
• 5.4 本章小结50-52
• 结论52-53
• 参考文献53-56
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果56-58
• 致谢58

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本文编号：577924