基于数据融合和Web的水产养殖远程监控系统设计

发布时间：2017-10-17 23:38

  本文关键词：基于数据融合和Web的水产养殖远程监控系统设计

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【摘要】：随着水产养殖结构的调整,工厂化养殖规模不断扩大,养殖水质对水产品和经济收益的影响不断增加,远程监控系统作为现代水产养殖实现自动化和智能化必不可少的要素快速发展起来。但是,目前大部分水产养殖监控系统仍停留在只是简单的水质监测,不能进行水质参数预测预警的层面;人机交互设备单一,且界面只是简单的原始数据呈现,信息应用价值性不高;数据在系统中传输实时性不强。因此将数据融合应用到水产养殖监控领域,开发基于Web的多任务多终端系统已十分必要。本文提出了一套基于数据融合和Web的水产养殖远程监控系统,实现养殖用户能够随时随地监测水温、溶氧、pH、水位等水质参数信息以及控制增氧机、电磁阀等节点的功能。硬件部分主要为信息采集模块、水环境控制模块、无线通信模块、PC机和手机等。水质参数传输到远程监控中心后,应用数据融合技术,设计了两层融合模型,同类传感器数据融合和异类传感器数据融合,最后以溶解氧为例建立预测模型,并由Matlab软件进行仿真和误差分析,结果表明融合模型可靠。软件平台应用B/S模式和C/S模式相结合的结构设计。以远程监控中心作为服务器,以浏览器平台作为B/S体系结构的客户端,Android作为C/S体系结构的客户端,设计了能够满足随时随地监控水产现场的人机交互界面,并着重介绍了浏览器平台的页面刷新技术和ActiveX控制插件设计,以提高系统实时性,增强平台可扩展性,保证水产品生产的高效性和安全性。通过各项性能测试,结果表明系统数据准确性高,网络丢包率低,远程手动控制模块成功率为97%,预警模块准确率为94.7%;用户通过有网络覆盖的终端,能实时监控鱼池现状;人机界面友好易操作,能够很好的适应水产养殖的需要。
【关键词】：水产养殖 远程监控 数据融合 Web
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP277
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 研究现状与分析11-13
• 1.2.1 水质监控系统的发展现状11-12
• 1.2.2 无线远程通信技术的发展现状12-13
• 1.2.3 数据融合技术的研究现状13
• 1.3 论文研究主要内容和组织结构13-16
• 1.3.1 论文主要研究内容13-14
• 1.3.2 论文组织结构14-16
• 第二章 水产养殖远程监控系统结构和关键技术16-24
• 2.1 水产养殖远程监控系统层次结构16-17
• 2.2 物联网数据融合技术17-18
• 2.2.1 数据融合基本原理17
• 2.2.2 典型的数据融合处理过程17-18
• 2.3 实时动态数据发布技术18-21
• 2.3.1 Web页面实时刷新技术18-20
• 2.3.2 Active X技术20-21
• 2.4 无线通信技术21-23
• 2.4.1 GPRS通信技术21-22
• 2.4.2 TCP/IP协议22-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第三章 水产养殖远程监控系统硬件设计24-32
• 3.1 水产养殖远程监控系统硬件结构24-25
• 3.2 STM32F103处理器25
• 3.3 信息采集节点电路设计25-30
• 3.3.1 溶解氧和水温调理电路25-28
• 3.3.2 pH传感器调理电路28-29
• 3.3.3 水位传感器调理电路29
• 3.3.4 串行通讯接口电路29-30
• 3.4 无线通信模块和控制执行系统设计30-31
• 3.5 本章小结31-32
• 第四章 水产养殖数据融合算法研究32-43
• 4.1 同类传感器数据融合32-35
• 4.1.1 数据层融合结构32
• 4.1.2 数据层融合原理32-35
• 4.2 异类传感器数据融合35-37
• 4.2.1 特征层融合结构35
• 4.2.2 特征层融合原理35-37
• 4.3 水质预测预警37-41
• 4.3.1 同类传感器融合过程与结果分析37-38
• 4.3.2 异类传感器融合过程与结果分析38-41
• 4.4 本章小结41-43
• 第五章 水产养殖远程监控系统软件设计43-67
• 5.1 下位机软件设计43-46
• 5.1.1 信息采集节点程序设计43-45
• 5.1.2 汇聚节点程序设计45-46
• 5.2 上位机软件设计46-58
• 5.2.1 通信方式46-49
• 5.2.2 上位机监控软件设计49-55
• 5.2.3 数据库系统设计55-58
• 5.3 浏览器平台设计58-65
• 5.3.1 浏览器平台需求分析59
• 5.3.2 登录管理模块59-60
• 5.3.3 实时信息发布模块60-61
• 5.3.4 历史数据查询模块61-63
• 5.3.5 Active X插件客户端设计63-64
• 5.3.6 水质预测预警模块64-65
• 5.4 安卓客户端设计65
• 5.5 本章小结65-67
• 第六章 实验结果与分析67-75
• 6.1 实验设计67-70
• 6.1.1 实验平台搭建67
• 6.1.2 水产养殖监控系统硬件实现67-70
• 6.1.3 实验环节设计70
• 6.2 数据准确性测试70-72
• 6.2.1 同一环境两种设备测量结果对比70-71
• 6.2.2 同一时间不同界面显示结果对比71-72
• 6.3 网络丢包率测试72-73
• 6.4 控制成功率测试73
• 6.5 预警结果准确率测试73-74
• 6.6 本章小结74-75
• 第七章 总结与展望75-77
• 7.1 论文总结75-76
• 7.2 论文展望76-77
• 参考文献77-81
• 致谢81-82
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文情况82

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本文编号：1051703