小型精细农业中无线传感器网络节点定位方法探讨

近年来,无线传感器网络逐渐被应用在精细农业控制系统中。现有的精细农业中传感器节点位置的确定大都是实施人工对节点进行定位,这样既浪费时间又浪费人力,为了改善这种情况,着重讨论了精细农业中传感器节点布置后自身进行自动定住的方法。应用了基于RSSI的定位方法。这种测距的定位方法精度较高且成本较低,适合应用于精细农业控制中。     

基于UWB定位的智能温室三维温湿度检测系统研究

为解决现有无线检测系统无法精准有效反映温室内立体空间的环境变化情况，以及传感器节点定位误差大、硬件成本高等问题，设计了一种基于UWB(Ultra wide band)定位的智能温室三维温湿度检测系统。系统通过一款自主设计的集成UWB定位模块的STM32F系统板对各传感器节点进行定位，并搭载AHT25型高精度传感器对环境数据进行采集。UWB主基站使用4G网络通信模块将各传感器数据及位置信息发送到上位机，并在Web端根据HTML5技术实现温室三维温湿度场可视化，完成温室三维温湿度远程检测。系统定位测试试验证明，各传感器节点精度主要集中在10～30 cm范围内，部分节点测量位置误差大于50 cm,各节点最大丢包率为2.5%,平均丢包率为1.9%,满足温室测量基本需求，对检测温室热工缺陷区域以及研究植物生长适宜环境有重要意义。     

基于时空信息比较的温室环境传感器故障识别

为了提高温室环境测控系统中传感器数据的准确性,针对温室环境参数变化的时间相关性和空间相似性特点,提出了一种基于主成分分析(Principal component analysis,PCA)的故障检测与基于时空信息比较的温室环境监测系统的传感器故障识别方法。首先利用基于PCA的传感器故障检测方法,通过监控统计量T2和SPE的变化实现传感器系统故障检测;再针对检测出故障的传感器节点,对该时刻传感器节点采用基于时空特性的节点信息比较实现不同传感器的故障识别。分别对比基于时间尺度、空间尺度、时空尺度的节点信息比较方法对传感器故障识别的影响进行了分析与试验验证,验证结果表明:基于PCA的传感器故障检测方法能够有效地实现对传感器系统故障的初步检测,提出的基于时空信息比较的传感器故障识别方法,融合考虑时间尺度和空间尺度的节点信息,能够有效地实现传感器具体故障定位;所建立的传感器故障识别方法检测正确率CDR为98.37%、平均虚警率FAR为1.72%,较传统的传感器故障识别方法检测正确率CDR提高了22.067个百分点,而平均虚警率FAR则降低了15.762个百分点,能够有效地保证故障诊断效率、提高故障诊断精度、降低虚警率,具有可靠性和准确性。     

无线传感器网络在温室环境监测中的应用

温室环境监测中应用基于无线技术的智能网络化传感器有着很明显的优势,因为网络中节点的位置能随机分布、随意扩充和组合。为此,主要讨论了在温室环境中应用无线传感器网络的关键技术及其体系结构。该技术具有传统温室环境监测系所不具有的优势,非常适用于温室环境监测应用。     

无线传感器网络在温室环境监测中的应甩

温室环境监测中应用基于无线技术的智能网络化传感器有着很明显的优势，因为网络中节点的位置能随机分布、随意扩充和组合。为此，主要讨论了在温室环境中应用无线传感器网络的关键技术及其体系结构。该技术具有传统温室环境监测系所不具有的优势，非常适用于温室环境监测应用。     

温室环境监测无线传感器网络节点设计

为了解决传统温室环境监测的复杂性和局限性,实时准确地对温室环境因子进行采集,提出了一种无线传感器网络节点的设计方法.节点以超低功耗的MsP430单片机为核心,采用了具有多种工作模式的射频芯片NRF2401和数字化温度传感器DS1820为外围模块,实现对温室环境因子的探测和采集.测试表明,节点能够准确地采集和处理数据,为温室环境监测的无线传感器网络协议研究提供了良好的平台.     

基于两级预测的温室WSN系统数据传输方法

为了减少温室WSN系统传感器节点数据传输次数,提出基于两级预测的温室WSN系统数据传输方法。首先,引入莱特准则进行序列异常值检测,研究并提出了便于节点实时计算的序列方差滑动递推计算方法。其次,分别在传感器节点和服务器建立一阶分段线性回归方程并结合自适应加权算法形成两级预测模型,设定传感器节点仅在预测误差超过设定阈值时上传实际采集值,其他时刻服务器自动触发线性回归模型预测填充该部分数据。同时,结合温室环境自动控制的特点,研究了一种基于抛物线的可变误差阈值确定方法。试验表明:分段一阶线性回归模型能够在规定误差阈值内逼近系统原始数据曲线,利用两级预测算法无线传感器节点数据发送次数可减少93%(误差阈值为0.9)。     

基于动态休眠算法的低功耗温室信息采集系统设计

在当前温室环境信息采集系统中无线传感器网络得到广泛的应用,如何降低无线网络的工作能耗成为研究热点。针对这一问题,设计一个低功耗无线温室环境信息获取系统,该系统采用网络动态休眠算法通过一个周期内的参数变化规律预测该参数变化量达到设定值所需时间,以此来控制传感器的开启和数据传输网络的通断,实现无线网络的动态休眠。通过在河北农业大学温室大棚所做的试验表明:设计的低功耗温室信息采集系统及动态休眠算法在低功耗节点、中等功耗节点和高功耗节点运行时,省电率分别为28.6%,33%,44.4%。该低功耗系统能够准确采集温室中不同节点的环境参数并将其上传至后台进行存储,可为温室生产工作提供重要参数信息,具有一定的推广价值。     

基于ZigBee技术的低功耗温室监测系统设计

针对温室无线监测系统中电池供电节点生存周期短导致传感网失效等缺陷,提出了应用于温室监测的低功耗无线监测系统设计方案。通过对传感器节点各部分进行能耗分析,结合温室应用的特点,对节点软硬件系统进行低功耗设计。硬件上对元器件选型进行综合考虑,并对外围电路进行低功耗设计;软件上采用减少采集工作量的智能数据采集机制、软件工程优化设计以及软硬件结合的节能机制。实验结果表明:与传统设计相比,低功耗节点的工作量减少了89%,工作电流降低了57%,休眠电流降低了97%。该低功耗温室监测系统设计方案可以有效延长传感网生存时间。     

基于无线传感器网络的温室环境信息监测系统

为了解决当前温室监测系统存在的布线复杂、节点功耗大、部署不灵活、管理不便等问题,设计了一种基于无线传感器网络的温室环境信息监测系统。以CC2430为核心开发无线传感器节点,完成温室环境因子实时监测;采用ZigBee技术实现无线传感器网络自组网和监测数据自动汇聚;基于ARM9微处理器S3C2410A和WinCE5.0构建网关节点,采用嵌入式数据库管理模式实现了传感器节点管理、环境数据管理和预警等功能。初步试验表明系统具有功耗低、组网灵活、可扩展性强、人机界面友好等优点,能较好地满足温室环境监测的应用需求。     

基于无线传感器网络与嵌入式技术的温室环境监控系统设计

针对当前温室控制系统存在的扩展性差、智能化程度不高等问题,设计一种结合无线传感器网络与嵌入式技术的温室环境信息监控系统,介绍基于无线传感器网络的系统总体设计方案和基于S3C2410的控制器硬件设计方案。所设计的系统成本低、性能可靠,具有较强的实用性。     

基于模型优化预测与温度场分析的温室传感器故障识别

在温室高温高湿的工作环境下,传感器易出现故障,会对温室的智能管理造成一定的资源浪费,为保证智能化温室管理系统的有效运行,需要及时准确地对温室内故障传感器做出识别.通过试验对云南地区温室在夏季不同通风状态下室内场域的变化情况进行分析,以云南地区大型玻璃连栋温室作为研究对象,建立夏季不同通风方式下温室的三维稳态CFD模型,...     

基于嵌入式Linux内核移植设备驱动的微喷自动装置

为了实现精准灌溉和节约用水的理念,提出了基于嵌入式Linux内核移植设备驱动的温室微喷自动装置。通过分析温室参数和作物生产信息,利用传感器网络采集温室内温、湿度等环境因子,采用微喷灌调节和控制温室内环境,为农作物生长提供最有利的条件。文中重点研究了嵌入式内核系统、传感检测网络、数据处理单元及水泵送水管道组件的微喷自动控制装置,并搭建了试验平台。试验表明:该系统能实现对温室环境实施实时监测,可通过电磁阀控制执行器进行微喷灌水,有效控制环境因子,可靠性强、稳定性高,对微喷灌溉应用于农业种植具有重要指导意义。     

温室灌溉控制策略研究进展

灌溉是温室生产中的一个重要环节,不合理的灌溉控制方法会造成水资源的浪费。通过对温室灌溉控制策略的发展和应用情况进行综述,从基于蒸腾模型、土壤/基质湿度传感器、作物特性3个方面阐述当前温室生产中灌溉控制策略的研究进展。针对用于制定灌溉控制策略的不同蒸腾模型分析对比各自优缺点和适用条件;针对常见湿度传感器,分析其测量原理并讨论具体应用;从形态学和生理两个角度对基于作物特性的灌溉控制测量进行分类讨论。最后,对当前温室灌溉控制策略从控制策略融合度、灌溉控制策略与灌溉控制装备匹配度和泛化性以及普适性方面进行总结和展望,通过分析展望发现土壤水分传感器和植物信息传感器很有发展前景。在未来的发展中,灌溉控制策略与灌溉控制装备的发展将会不断交互融合,温室节水灌溉控制技术的发展趋势必定向着更高效、更简便以及更智能化的方向发展。     

基于STR912芯片的日光温室自动监控系统设计

采用微电子技术及计算机技术可以实现温室环境的自动控制,成为农用温室设施的发展方向。本研究以STR912为核心,设计出日光温室自动控制系统。该系统选择与其温湿度、光照及CO2浓度匹配的传感器,并对温室外设环境调节装置进行设计。控制参数可以通过所需的环境要求进行人工调节,能够满足日光大棚的多适用性。     

蔬菜温室智能控制系统设计

为有效完成蔬菜温室内温湿度的实时检测,设计了以单片机Arduino为控制核心的蔬菜温室智能控制系统,使用温湿度传感器DHT11实现对温室内温湿度的采集。该控制系统可以根据检测结果通过神经网络对温室环境进行调节,从而实现对蔬菜温室环境自动化控制,优化蔬菜生长环境。      

基于PLC的温室控制系统的研究

介绍了温室控制系统中的温度控制子系统、灌溉控制子系统的功能实现及软件设计.利用计算机的串行传输将控制值传入CPM2AE-60CDR-A PLC控制系统工作;同时,利用CPM2AE-60CDR-A PLC的扩展模块CPM1A-MAD02-CH将传感器的输出信号进行数模转换,PLC实时处理数据并发送指令调控温室内的温度和光照.该系统中各个子系统相互独立,互不影响.其功能块集成度高,性能可靠,工作稳定.实践证明,该系统能够实现温室的自动化控制,提高了温室管理的水平,降低了温室的成本,充分发挥了温室农业的高效性.     

我国农业温室控制系统控制模式的研究

近年来,人们对温室环境的控制要求越来越高,随着计算机技术的日新月异和科学技术的不断进步,以微型计算机为核心的温室控制系统得到了长足的发展,并逐步迈入智能化阶段。另外,传感器技术、自动化技术和通信技术的迅猛发展也为现代温室控制系统提供了多种控制模式。根据温室控制所经历的3个发展阶段,介绍了温室控制系统的几种典型控制模式,并简要地分析了其优缺点以及今后温室控制系统的发展趋势。     

一种智能大棚监控系统的设计

采用先进的传感器技术和控制技术,设计了一种经济型的智能大棚监控系统。通过自适应算法进行数据分析与处理,并将处理信息反馈给基站来控制外设,以改变棚内作物的生长环境,实现大棚环境的智能调节和预警功能。该系统集监、控、管于一体,实现了对作物生长环境的智能化控制和大棚作物的科学管理,满足作物稳产、高产、高效益的现代农业要求。     

基于D-S证据理论的智能温室环境控制决策融合方法

在无线传感器网络下的智能温室环境控制系统中,农作物的生长通常受多种环境因子共同作用。根据温室环境控制系统的实际需求建立基于Dempster-Shafer(D-S)证据理论的决策框架,并提出了一种数据预处理和决策融合方法。首先,使用箱线图检测量测数据中的异常值,考虑到现有直接剔除异常数据处理方法的弊端,提出了一种异常数据自适应修正方法;然后,利用加权平均距离聚类处理更新后的数据;最后,根据所提出的基于加权相似度的基本概率分配方法结合D-S证据理论进行融合,为温室环境控制做出正确决策。实验结果表明,箱线图检测异常数据更为准确,其检测率比狄克逊准则高近19.2%,对于不确定性融合结果,本文提出的基于加权相似度的基本概率分配方法相比现有方法降低了1~2个数量级,不仅可以提高温室环境参数融合精度,加快收敛速度,同时还能有效地降低决策风险。