基于农业物联网故障诊断技术的研究

发布时间：2017-09-17 01:01

  本文关键词：基于农业物联网故障诊断技术的研究

  更多相关文章： 农业物联网 故障诊断 集团算法 时间序列

【摘要】：农业是我国国民经济的基础,随着信息化水平的不断提升,有利于农业物联网发展的相关技术越来越多,政府对农业物联网的重视程度也在不断变高。但是农业物联网使用的无线传感器网络的节点在恶劣的温室环境下容易出现故障问题,而市场上的农业物联网没有解决故障诊断的技术问题,因此本文针对基于农业物联网的故障诊断技术进行了研究。本文选用基于ZigBee技术农业物联网作为故障诊断技术研究的平台。对农业物联网使用的无线传感器网络技术、ZigBee技术和基于ZigBee的农业物联网框架结构做了介绍,对硬件做了简要说明。农业物联网的故障主要分为硬故障和软故障,硬故障主要包括通信故障和处理器故障等故障,软故障包括冲击故障、偏差故障、恒量故障和倍数故障等故障。开发了硬故障诊断算法,利用集团算法对簇头进行故障诊断。在确保簇头为正常节点的条件下,设计了一种簇内节点的故障诊断算法,对簇内的采集器节点和控制器节点的通信故障和处理器故障进行诊断。对于软故障,根据时间序列的方法,通过预设值的建立时间序列,采用自回归模型作为时间序列的数学模型,给出了定阶方法。选用最小二乘法作为自回归参数的计算方法,进行参数计算和定阶计算,设计了一个基于时间序列的故障诊断算法。使用农业物联网云平台对这两种故障诊断算法进行了测试,实现采集器和控制器节点运行状态的实时显示及故障的在线检测。用户通过农业物联网云平台远程观测温室大棚内各节点的运行状态。最后给出一个应用故障诊断技术的实例。文末针对基于农业物联网故障诊断技术提出了几点未来研究的方向,包括减少网络通信量来实行故障诊断,实现更多类别的故障类型诊断,以及远程进行故障诊断模块的更新。
【关键词】：农业物联网 故障诊断 集团算法 时间序列
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S126;TN929.5;TP391.44
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 课题背景11-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 国内外农业物联网研究现状12-14
• 1.2.2 故障诊断技术的研究现状14-15
• 1.3 论文研究的内容和意义15-17
• 第2章 基于ZigBee技术的农业物联网的搭建17-35
• 2.1 相关技术介绍17-25
• 2.1.1 无线传感器网络17-19
• 2.1.2 ZigBee技术19-21
• 2.1.3 ZigBee协议栈21-23
• 2.1.4 Z-Stack和CC253023-24
• 2.1.5 其他相关技术24-25
• 2.2 系统总体框架设计25-27
• 2.2.1 系统实现目标和要求25-26
• 2.2.2 系统框架设计26-27
• 2.3 系统的硬件介绍27-34
• 2.3.1 主控芯片的选择28-29
• 2.3.2 采集电路介绍29
• 2.3.3 控制器模块的硬件介绍29-31
• 2.3.4 边缘网关模块31-33
• 2.3.5 其他硬件设备33-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第3章 基于集团算法的故障诊断开发35-51
• 3.1 故障诊断概述35-36
• 3.1.1 硬故障分类35
• 3.1.2 故障诊断方法35-36
• 3.2 集团算法36-37
• 3.2.1 集团算法的概述36
• 3.2.2 集团算法的定义36-37
• 3.3 算法的应用37-50
• 3.3.1 通信故障和处理器故障37-38
• 3.3.2 通信故障和处理器故障的设计与实现38-50
• 3.4 本章小结50-51
• 第4章 基于时间序列模型的故障诊断开发51-69
• 4.1 故障诊断概述51-52
• 4.1.1 软故障的分类51
• 4.1.2 故障诊断方法51-52
• 4.2 时间序列模型52-68
• 4.2.1 时间序列概述52
• 4.2.2 数据样本的处理52-54
• 4.2.3 时间序列模型54-57
• 4.2.4 自回归模型(AR)的定阶57-59
• 4.2.5 自回归模型(AR)的参数估计59-60
• 4.2.6 时间序列异常的诊断方法60-62
• 4.2.7 基于时间序列模型的故障诊断的应用步骤62-68
• 4.3 本章小结68-69
• 第5章 系统测试和应用实例69-86
• 5.1 概述69-72
• 5.1.1 软件开发环境69-70
• 5.1.2 硬件测试环境70
• 5.1.3 农业物联网云平台70-72
• 5.2 农业物联网故障的测试72-84
• 5.2.1 硬故障测试说明72-73
• 5.2.2 硬故障的测试73-81
• 5.2.3 软故障的测试81-84
• 5.3 应用实例84-85
• 5.4 本章小结85-86
• 第6章 总结和展望86-88
• 6.1 总结86-87
• 6.2 展望87-88
• 参考文献88-94
• 作者简介及科研成果94
• 作者简介94
• 科研成果94

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