基于LORA通信的茶园雾灌监测系统设计与实现

为量化雾灌对茶园茶树的作用效果,提供合理的灌溉建议,设计了一套基于LORA通信的茶园雾灌监测系统。该系统通过环境采集终端节点采集茶园的土壤、大气温湿度信息,利用LORA通信网络将信息汇聚于茶园通信控制节点;通信控制节点一方面将信息进行缓存,进行本地的信息备份,另一方面将数据进行封装处理,利用4G网络将数据发送至云服务器端;最终,面向不同用户提供不同的人机交互方式。通过野外实地持续20 d监测茶园雾灌,测试表明雾灌操作主要影响大气温湿度,可用于创造适宜茶树生长的大气环境,而对土壤温湿度的影响则较小,但在水土保持方面有着较好的表现。     

基于互联网+的智慧灌溉系统设计研究

以农田智慧灌溉系统为研究对象,针对目前现有灌溉系统中出现的不足,设计了一种基于"互联网+"的智慧灌溉系统。智慧灌溉系统通过对农田土壤湿度信息进行采集,借助无线网络传感技术,将采集到的数据信息通过数据传输模块发送至远程监控中心,远程监控中心服务器按照设定的通信方式建立各模块之间的通信协议,并与移动终端建立联系。节点性能试验和系统性能试验表明:智慧灌溉系统可有效建立通信网络,并对区域内进行灌溉智慧控制,使现阶段的农田灌溉方式得到改善。     

节水灌溉监控系统设计——基于WSN和模糊控制策略

针对农田灌区范围广、数据量大和实时传输难的特点,设计了一种基于无线传感器网络的农田自动节水灌溉系统;综合运用无线传感器智能信息处理技术和无线数据通信技术,全面提升系统的自动化与监测水平。该系统采用星型拓扑结构组网,通过在监测区域部署ZigBee网络节点,将监测数据汇集到嵌入式测控系统,实现统一的数据管理和网络路由监测功能;以微处理器芯片为核心控制器件,由无线传感器网络节点实时采集和处理土壤温湿度数据,并将其发送到接收端,在接收端对数据进行存储和显示,实时监测土壤温湿变化,实现节水灌溉的自动化控制及水资源的高效利用。试验证明,该系统稳定性好,数据传输可靠性高,通过增加数据采集频率,减少了数据丢包率,使用灵活,适用于不便直接连线的一般监测场合应用。     

基于LoRa和SVM-Markov的蓝莓园精准灌溉系统研究

针对当前蓝莓园灌溉效率低、劳动强度大、管理粗放等问题,设计基于LoRa无线远距离通信和SVM-Markov组合模型的蓝莓园精准灌溉系统。该系统通过LoRa无线数据采集系统采集蓝莓园空气温湿度、土壤湿度、光照度、风速等环境参数,通过LoRa网关和物联网网关将数据包上传到云服务器,灌溉预测系统根据采集到的环境参数,实现灌溉量预测与灌溉决策,并将决策结果反馈到灌溉执行模块。为提高预测精度,引入SVM-Markov灌溉量预测算法。以句容市天王镇蓝莓园为试验对象,预测结果表明：SVM-Markov模型的平均绝对误差为0.188 7 mm/d,均方根误差为0.239 4 mm/d,相比于SVM模型,SVM-Markov的预测精度更高、数据拟合效果更好。该系统能够实现蓝莓园环境的实时监测与精准灌溉,为其它果园精准灌溉的实现提供一定的参考。     

基于LoRa技术的农田智能灌溉系统设计

为使农作物在适宜含水率条件下生长,实现农田的精准灌溉,设计一种基于LoRa通信技术的农田智能灌溉系统。该系统主要包括作物信息采集单元、LoRa无线通信单元、智能决策单元和灌溉输出模块。系统采用MSP430处理器与WH-101-L型LoRa模块实现低功耗、网络化终端节点设计,通过集中器网关将农田作物信息传输到云服务器,并构建云管理决策软件。系统应用试验测试数据结果表明,采用同步唤醒技术的无线作物感知网络,数据传输稳定,平均丢包率为0.3%,并具备较强的扩展性;通过智能决策单元依据实时作物信息和数据库计算出灌溉量和灌溉时间,远程控制灌溉输出模块,精确控制作物在不同生长期的土壤含水率,在蓝莓试验田和玉米试验田试验测试得到含水率均方差分别为1.80和4.83,均比传统灌溉方式低。     

基于安卓平台的温室大棚监测系统研究

我国是农业大国,以前的农业种植采用的是人力劳作方式。随着科技的发展,种植手段已然改变,科学家将智能化带入农业,为农民带来了福利。文章设计了一种基于安卓平台的温室大棚监测系统,该系统可以对温室大棚内的温湿度、光照强度、土壤温湿度等各种物理参数进行采集和处理,控制器将参数数据汇总之后通过GPRS通信模块发送给用户的手机。用户可以通过手机连接云服务器,随时随地查看温室大棚内的情况,并控制卷帘和风扇。该系统降低了农民的劳动强度,提高了农作物的产量,增加了农民的收入。     

基于CC2530和嵌入式Web服务器的智能灌溉系统

为促进"互联网+"在农业生产工程技术上的运用及发展,提出一种基于CC2530和嵌入式Web服务器的智能灌溉系统的设计方法。构建由终端采集控制节点,路由器节点,协调器节点组成的无线通信网络来采集和传输土壤中的温湿度信息以及实施灌溉命令。并且利用嵌入式技术对总的协调器对Web服务器的进行访问,实现用户可以远程通过浏览器访问该Web服务器的IP地址浏览网页,随时随地获得土壤环境中的参数并自动或手动通过网页实施灌溉命令。经过灌溉现场的长时间运行,证明该设计的可行性和可靠性,为进一步发展自动化、可视化的农业灌溉系统提供新思路。     

温室内分布式温度监测系统

针对温室多点定位监测的特定需求,本文设计了一种温室内分布式温度监测系统。以STC12C5A60S2单片机温度采集节点,通过1-WIRE完成各温度采集模块温度数据的汇聚并保存对应节点位置信息;1-WIRE总线温度采集模块实现所在点的温度采集;最后将单片机节点、温度采集节点位置信息和温度值发送到网关,再通过网关最终上传到Web服务器。实验表明系统成本低、可靠性高、稳定性好,可以实时监测多点温度,符合设计要求。     

荔枝园智能灌溉决策系统模糊控制器设计与优化

为解决荔枝园灌溉中水资源浪费严重的问题,根据现有装备条件,设计了基于无线传感器网的模糊专家决策系统,并对系统的模糊控制器进行优化以提升系统整体性能。该系统通过网关节点实时接收来自传感器节点采集的荔枝园环境信息,选择土壤实测含水率与预设土壤最佳含水率的误差及其变化率作为决策因子,得出预测灌溉值等决策结果。通过Matlab仿真并进行果园实地试验,分析该系统的有效性。仿真结果表明,该智能灌溉系统能结合荔枝园土壤含水率情况进行适时、适量灌溉,有效实现了经济灌溉,并且优化后的模糊灌溉系统实现了更高的暂态性能、控制精度及抗干扰性,系统响应时间更快。试验结果表明,基于模糊控制器的智能灌溉系统能有效地对荔枝园灌溉进行控制,使荔枝园土壤含水率维持在17.8%左右,符合荔枝树的生长环境;同时,基于优化后的模糊控制器的智能灌溉系统将荔枝园土壤含水率平均值控制在17.6%,更接近系统预设的荔枝园土壤最佳含水率17%,并且具有更高的控制精度、更强的抗干扰性与实用性。     

基于临场感增强的果园机器人遥操作可视化系统研究

针对果园作业机器人使用单目相机进行遥操作时，仅用二维视频获取环境信息缺乏临场感的问题，设计了一套基于临场感增强的果园环境信息可视化系统，用于果园机器人遥操作。系统由计算服务器、云服务器、网络摄像头、激光雷达、嵌入式开发平台等组成。计算服务器采用T7920工作站，并在其上部署Tensorflow计算框架和Open3D点云算法库，计算服务器在接收到云服务器转发来的环境图像和点云数据后，分别对图像进行导航信息增强，对点云进行曲面重建；嵌入式开发平台可以收集来自于网络摄像头和激光雷达的原始数据，并上传至云服务器；在云服务器部署了以ZeroMQ为基础的消息中转程序和HTML5后台服务，提供跨互联网的消息通信服务和可移动的遥操作环境信息可视化服务。测试结果表明，部署在计算服务器的导航信息提取模型平均提取导航线时间86 ms,提取导航线平均精度16°,均优于对比模型结果。点云重建算法可以有效建立场景轮廓，平均精度4.9 cm,平均重建时间24 ms。压缩图像传输及增强处理时延不超过230 ms,点云的传输时延不超过400 ms。各项参数可以满足遥操作机器人进行果园作业的基本要求，相比仅有单目相机的遥...     

基于分级路由的农田智能化灌溉系统网络布局

以农田灌溉系统通信网络为研究对象，通过对灌溉控制过程进行分析，利用分级路由的方式建立了一种星型网络拓补结构形式的农田智能灌溉通信网络。利用无线传感采集装置进行土壤湿度信息采集，并通过通信网络将相关参数信息传输至灌溉系统数据处理中心，经分析处理后生成控制指令，并再次利用通信网络将指令发送至灌溉执行机构驱动装置，实现灌溉过程智能化控制。利用通信监测软件对系统展开测试，并进行通信过程中不同传输距离对信号功率影响的验证，结果表明：随着通信距离的增加，分级路由通信网络传输信号功率逐渐降低。     

智慧教室物联网云平台硬件设计与实现

随着无线通信、云计算技术的不断发展和成熟,物联网被广泛应用于各个产业领域,建设面向智慧校园的物联网云平台在高校迅速发展起来。基于此,本文对智慧教室物联网云平台感知层和网络层的硬件结构和网络协议进行设计与实现。基于ZigBee组网,利用无线传感技术,实现了智慧教室多网络节点的感知与控制。选用CC2530为主控芯片,设计基于ZigBee技术的通用模块,实现各种传感数据的采集,同时利用规范的协议参数完成数据包传递的功能。教室内ZigBee网络采用星型组网,实现了教室内控网络的通信,规范了数据帧格式。各教室通过WiFi技术将汇总的传感数据上传到云端服务器的智能教室软件平台,同时接收平台控制指令。经实验验证,所使用的基于ZigBee的通信方式能够有效支撑面向智慧教室的多源异构传感器传输数据的实时性、有效性和稳定性。     

基于ZigBee技术与BP神经网络的棉田自动灌溉控制系统设计

针对新疆水资源紧缺、农业用水量大的一系列问题,基于ZigBee技术设计一种能够实现棉田自动灌溉系统,该系统进行了无线传感器网络节点设计,组建了模块化的设计方案包括信息采集模块、控制模块和通讯模块,通过采集模块采集到的模拟电压信号通过A/D转换成数字信号以便单片机进行处理。通过GPRS通讯模块将信息发送到由组态软件Labview设计人机交互界面,可以监控滴灌现场情况做出自动和手动调整。建立BP神经网络的监测预警模型,并利用这种计算量小的方法来实现稳定监测并达到预警稳定的效果。该系统运行稳定,能够实现数据采集,适用于棉田灌溉的实时监控。     

基于ZigBee的智能农业灌溉系统研究

针对传统农业灌溉中有线网络成本高、布线困难、覆盖范围受限等问题,以AT91SAM9260微处理器为控制核心、CC2530芯片为网络节点,利用超声波水位传感器、STR型土壤水分传感器采集农田水位数据信息,构建ZigBee网络。同时,通过GSM通信模块TC35i,实现了终端节点数据信息反馈及用户控制命令传输的智能农业灌溉系统,为农业的大田灌溉提供了详细的解决方案。     

基于模糊控制的西瓜温室远程监控系统的研究

为提高温室管理水平与生产效益,本文以西瓜为例研发基于模糊控制包含环境信息采集模块、服务器管理平台、STM32单片机控制模块和远程监控中心的西瓜温室远程监控系统。环境信息采集模块通过传感器节点采集温室内的空气温湿度、光照强度、二氧化碳浓度、土壤湿度、土壤pH值和土壤EC值,利用ZigBee协议进行组网并通过物联网网关和GPRS网络实现数据传输;STM32单片机控制模块控制滴灌系统、通风扇、加热线、灯带和湿帘的运行;利用模糊控制技术以温湿度为例结合西瓜不同时期的生长特性设计模糊控制器,对温室环境变量进行多变量去耦合控制;远程监控中心通过界面友好的APP客户端进行远程监控。试验表明,该系统能够实现西瓜温室的远程智能化管理,使作物处于最佳生长状态。     

基于物联网和人工智能的柑橘灌溉专家系统

针对山地柑橘传统灌溉方式存在的费时耗力、不科学和水资源利用率低等问题,设计了基于物联网和人工智能技术的山地柑橘智能灌溉专家系统。各节点传感器实时监测土壤水分等相关信息,经无线传感器网络和GPRS上传到服务器。专家系统根据采集到的环境数据,结合专家知识,和网络接口获取到的天气预报降雨信息,综合权衡后作出控制调节。专家系统还通过人工智能自然语言处理技术训练语义模型,实现自动问答,指导用户栽培柑橘的功能。实验结果表明,该系统能实时监测到果园环境、根据作物不同时段需水量和自然降雨情况将土壤湿度控制在适合范围,具有稳定性好、能量自给、智能化高等特点。     

基于迭代学习控制算法的苹果园灌溉系统

介绍了一种基于迭代学习控制算法的苹果园灌溉系统。硬件电路由MSP430F149单片机、TR-5型土壤水分传感器、太阳能供电模块及灌溉控制电路组成。迭代学习控制算法应用于苹果园灌溉这种具有重复运动性质的控制过程中,利用本次的灌溉信息,通过迭代学习律修正下一次的灌水量,实现在有限时间区间上的果园最佳土壤含水量精确控制。解决因苹果园地表灌溉水需经较长时间才能渗透到苹果树吸收水分根系的主要分布区,所造成的实时控制系统无法及时准确获取果园土壤含水量反馈信息的问题。     

果园节水灌溉控制系统设计与试验

针对传统果园灌溉自动控制系统的通信方式中存在的问题,以ST7540芯片为核心设计了电力线载波通信模块,以STM32F103芯片作为总控制器节点主控芯片,以STM8S103作为传感器节点和水泵控制节点的主控芯片,提出一种将果园灌溉自动控制系统中电磁阀的电源线和控制信号线合二为一的方案,研究了基于低压电力线载波通信的灌溉智能控制系统,解决了传统控制灌溉控制系统中,电磁阀的电源线和控制线重复布线及无线灌溉控制系统中信号的稳定问题,提高通信可靠性、节省了田间电缆,降低了后期维护的复杂性。在长度100 m,截面积0.5 mm~2的双绞线上进行试验,传输速率达4 800 bps,误码率低于0.1%,在华南农业大学山地荔枝园的试验中,实现了高可靠性的荔枝园分区轮灌,将工业中常用的电力线载波通信技术应用于农业自动控制系统中,有广阔的应用前景。     

太阳能无线微灌控制系统的应用设计及测试

在桃园应用了基于无线传感器网络的微灌控制系统,通过选取合适功率的太阳能充电板给传感器及路由节点中的锂电池充电,延长节点寿命,实现节点连续稳定工作、采集数据以及传递指令控制水泵和电磁阀的工作状态。节点在不充电情况下,以每天唤醒48次,每次工作20 s的节奏,可以连续工作约70 d,连接太阳能电池板后,可保证充电电量大于耗电电量,有效延长了节点寿命。桃园的园区应用测试表明,转发数据包最多的传感器及路由节点耗电量最大,不充电时单日电压降幅为0.35%,连接太阳能充电板后,电池电压在额定电压附近维持小幅波动。随机改变灌区内被测土壤的湿度,系统可以按照设定的土壤湿度上、下限,自主控制水泵和电磁阀的工作状态,实现按需灌溉。     

基于WSN的茶园土壤信息监测系统设计

为获得实地、大范围和实时监测的茶园土壤信息,设计和开发了WSN(Wireless Sensor Network)的茶园土壤信息监测系统,包括数据采集节点的设计和数据管理中心软件的开发。该系统采用大量数据采集节点组成簇状结构网络,每个簇网络中的采集节点采集到的数据通过簇头到达Sink节点,由Sink节点通过串口通信将数据发送到数据管理中心,为农业科技部门决策提供科学依据。试验结果表明,系统能够实现稳定的数据传输,适合对茶园土壤信息的实时监测。