温室控制系统多传感器数据融合方法的设计

为了减少温室控制系统中的数据处理量,提出了一种温室控制系统多传感器数据融合方法。采用狄克逊准则对采集节点多点测温将采集到的每组数据进行较大误差剔除,然后基于算数平均值法对余下数据融合处理后发送到协调器节点,最后采用自适应加权融合算法对协调器节点数据进行最终融合处理。结果表明,该方法相比其他算法更能反映温室真实环境状况,融合效果更好,使控制系统更稳定。     

地面多传感器数据融合算法分析与软件实现

对地面多传感器的探测特性和工作原理进行了描述,再与数据融合算法中的理论相结合,分析研究了广泛使用的目标身份的识别算法贝叶斯推理与D-S证据理论,就地面传感器固有的特性进行比较,另外对地面目标跟着经常使用的模糊数据关联的算法、动态多因子方法以及联合概率数据的关联算法、最近邻域法于理论上进行了简单的分析。再与地面传感器检测特征结合对此类算法进行了比较,分析其优缺点。于普遍使用算法的基础上,改进了模糊数据关联的算法。     

基于惯性传感器的短跑运动腿部姿态监测方法

为了实现对短跑运动腿部姿态准确监测,提出基于惯性传感器短跑运动腿部姿态监测方法。利用无线传感器网络设计分布式短跑运动腿部姿态信息采集节点,在运动员腿部安装压力传感器和惯性传感器,根据传感器的输出振荡幅值进行信息融合和关联挖掘,完成短跑运动腿部姿态数据信息重组;结合传感量化跟踪识别方法进行短跑运动腿部姿态数据自动监测,根据短跑运动腿部姿态监测输出信息的特征聚类结果进行模糊自适应融合处理,采用相关匹配滤波检测方法进行干扰数据滤波,实现短跑运动腿部姿态数据智能监测。仿真结果表明,采用该方法进行短跑运动腿部姿态监测准确性和精度较高,监测过程抗干扰能力较强,有效提高了短跑运动腿部姿态跟踪识别能力。     

仓储综合测试专家系统的多传感器管理

储粮参数自动测试和智能化信息处理是实现仓储现代化管理的重要手段，介绍了仓储综合测试专家系统的基本组成，提出了专家系统的多传感器管理问题，论述了该系统的多传感器管理目标、管理内容和管理功能，为系统的数据融合与控制决策奠定了基础。     

基于小波降噪和自适应加权法的温室数据融合

针对温室环境信息多节点数据采集中存在误差大、冲突多和冗余等问题,提出一种基于小波降噪和自适应加权的多传感器数据融合算法.通过小波降噪对采集的数据进行处理,使其具有良好的光滑度和稳定性;利用自适应加权算法对多传感器数据进行融合,得到测量数据的最优估计值.实例验证结果表明,采用所提算法可以有效降低原始数据中存在的噪声和冗余,得到方差较小的数据融合值,可以提高测量数据的准确性和降低数据的传输量;具备良好的稳健性,能够实现对温室环境信息的可靠性和一致性描述.     

基于WSN的温室环境信息远程监测系统

针对当前温室环境监测中存在的信号遮挡物多、监测范围大、管理不便等问题,设计一种基于无线传感器网络的温室环境信息远程监测系统。无线传感器网络采用433MHz射频进行信息传输,无线传感器节点和汇聚节点分别采用MSP430F149和LPC2478作为微控制器,实现温室环境信息的实时采集、信息汇聚和数据融合。系统采用星型网络拓扑结构,通过定时休眠、传感器掉电控制等方法来减少能量消耗,并通过基于CSMA/CA算法的无线传输协议,避免了节点间信息传输冲突,保证了传输成功率。无线传感器节点通信性能测试结果表明:使用10dBm射频功率时,距地表1.5m节点的有效通信距离为192m;在无太阳能充电且节点工作周期为30min18s的情况下,无线传感器节点生命周期理论值为98d。温室环境信息远程监测应用结果表明,该系统具有低功耗、高稳定性等优点,节点平均丢包率仅为1.1%。     

基于WSN智能温室实时监控与决策支持系统设计

基于无线传感器网络的智能温室实时监控和辅助决策系统设计采用数据采集、数据处理和信息发布三层结构设计。数据采集子系统由无线微处理器和传感器节点组成,基于ZigBee协议构建;数据处理部分负责数据预处理和实时辅助决策,引入生长模型进行生长管理,辅助决策模块根据温室实时环境和植物当前的生长状态进行智能监测,并以Web、移动终端等多种方式向管理者提供生产决策信息;信息发布采用Web网站形式,集成种植信息管理、生长信息管理、技术对策支持、历史数据查询、统计分析等功能。     

无线传感器网络中数据融合隐私保护技术研究

在无线传感器网络中,数据融合是解决节点资源和能量受限的重要技术手段。传感器节点采集敏感私密数据时,融合操作会造成这些隐私数据的暴露。因此,如何在对数据进行充分融合的同时保证其隐私性是无线传感器网络研究面临的一个挑战。首先,根据方案中实现数据隐私保护的根本方法,对现有基于隐私保护的数据融合技术研究现状进行了分类介绍。然后,深入分析比较了典型算法的性能指标,如隐私保护能力、通信开销、运算开销等。在此基础上,探讨了该领域的未来研究方向。     

面向农业观光服务的无线传感网节点布局优化

[目的]探讨面向农业观光园区分布式服务的无线传感器网络节点布局优化方案,为提高农业观光园区服务质量及提升游客游园体验提供依据.[方法]利用社会力模型结合观光园区规划信息,采用Anylogic行人仿真平台获取游客在园中的空间分布数据,用传统K-means算法和改进K-means算法分别对游客空间分布数据进行聚类分析,并根据节点优化布局评价指标,计算节点最优位置.[结果]采用传统K-means算法和改进K-means算法对选取的12组游客空间分布数据进行单日游客聚类分析得到两组节点位置;改进K-means算法聚类得到的节点最终位置对节点被接入次数的均衡效果均优于传统K-means算法,其节点被接入次数均方差的均值降低约41.8%.因此,改进K-means算法更适合运用于观光园区节点的布局优化,得到的节点最终位置即为该观光园区节点最优位置.[建议]在面向农业观光服务的混合型无线传感器网络建设中,应基于社会力模型预估游客空间分布,实现观光服务优化;通过合理部署节点位置,延长融合智能设备的混合型无线传感器网络生存时间;更好地打造面向游客服务、整合移动智能设备的农业物联网系统.     

浅谈多传感器信息融合技术

多传感器的集成与融合技术已经成为智能机器与系统领域的一个重要的研究方向。它不仅可以描述同一环境特征的多个冗余的信息,而且可以描述不同的环境特征。多个传感器的使用还可以使信息采集和处理过程并行化,不仅可以得到更全面、更准确的信息,而且减少时间和成本,提高整个系统的性能。本文对信息融合技术的概念及重要融合方法进行初探。     

土壤环境监测中传感器网络覆盖算法的研究

为了解决土壤环境监测中的无线传感器网络节能覆盖问题。通过将感兴趣区域用r/2正方形网格划分,建立坐标系,根据传感器在网格中的位置及其覆盖度确定其是否激活,通过节点的覆盖度及邻节点的状态休眠重复覆盖的传感器,最终使激活的传感器节点能够最大限度的覆盖感兴趣的区域。结果表明:该方法能够很好的覆盖感兴趣的区域,且能够节省能量,延长网络的工作时间。     

Energy efficient data transmission in automatic irrigation system using wireless sensor networks

Wireless sensor networks (WSNs) find wide applications in environmental monitoring. MAC protocols play a vital role in controlling the energy consumption in a WSN. It tells the network when and how to access the medium. Time Division Multiple Accesses (TDMAs) are well suited for these real time applications. Because it prevents radio interference, and reduces energy consumptions. In this paper a TDMA based MAC protocol was used to collect environmental data such as soil moisture and temperature of an irrigation system. The base station was collecting the data in a particular area using the sensor nodes. All nodes in the network were homogenous and energy constrained. TDMA scheduler assigned the time slots for each node and those sensor nodes turn ON/OFF their radio according to the schedule to save energy. If the collected data was less than the threshold value, the base station would inform the controller by setting the corresponding bit to perform a motor control action. In this paper two methods based on TDMA scheduling were used. The first one was a direct communication method, in which each node transmitted the data directly to the sink. The second method used data fusion (aggregation) method in which nodes were grouped into clusters to save energy. The simulation results showed that the aggregation method was providing a 10% increase in the residual energy and 13% increase in the throughput.     

基于无线传感器网络的温室大棚环境监测系统设计

针对目前温室大棚环境监测系统存在布线困难、灵活性低和成本高等问题,构建了基于无线传感器网络(WSN)的温室大棚环境监测系统,并重点对传感节点和网关节点进行了设计。该系统的传感器节点负责对环境参数进行采集,并通过无线传感器网络将数据发送到网关节点,网关节点再向远程监测平台传输数据。节点硬件的微处理器模块采用MSP430F149单片机进行数据处理和控制;无线通信模块由nRF905射频芯片及其外围电路组成,负责对数据进行传输和接收;传感器模块采用AM2301传感器进行数据测量;电源模块以LT1129-3.3、LT1129-5和Max660组成的电路提供3.3和±5.0 V电源。节点的无线路由协议和时间同步算法均采用C语言开发,实现节点数据采集与处理、规则转发和远程传输等功能。远程监测软件采用NET.ASP、HTML和C#开发,为用户提供形象直观的Web模式远程数据管理平台。该系统在青海省西宁市温室大棚进行了组网测试,结果表明系统运行稳定可靠,网络平均丢包率为2.4%,有效解决了温室环境监测系统中存在的问题,满足温室大棚栽培环境监测的应用要求。     

基于ZigBee和LabVIEW的雪情监测系统的研究

针对近年来蔬菜大棚因为降雪而出现的大面积减产问题,设计了一种基于无线传感器网络ZigBee和LabVIEW的蔬菜大棚积雪量检测系统。系统的传感器节点、路由节点、协调器节点都以CC2530为核心,分别分布在不同位置的终端节点,采集积雪厚度后,通过路由节点将数据传送到协调器节点;协调器通过以太网网关将数据发送到上位机检测;上位机界面采用LabVIEW开发,可实现实时检测、历史数据查询及报警等功能。实地测试结果表明,该系统具有数据采集准确、低功耗、安装简便、可扩展性强和成本低等优点,具有实际应用和推广价值。     

基于物联网的设施环境综合参数测试系统

针对目前设施环境监测的需求,设计开发了一套基于物联网的设施环境综合参数测试系统,该系统对设施环境内的各种环境参数进行实时监测,并通过GPRS与Internet网络进行数据的异地观测和处理。本文给出了系统的设计方案,阐述了基于ZigBee的无线传感器网络技术、GPRS技术和传感器技术等物联网技术。在介绍无线传感器网络节点的基础上,对LEACH路由协议的原理进行了简要说明。系统采用基于自适应加权的数据融合算法对采集的数据进行融合处理,获得了更合理的数据融合效果。系统实现了对设施环境的实时监测、数据的无线传输以及各种环境参数报表查询功能。试验表明,系统工作性能稳定、功耗低、数据传输速率快且传输距离远,各项指标均达到了设计要求,能较好地满足设施环境监测的要求。     

粮库检测系统的网络设计

针对大型粮库粮食存储环境监测点分散的现状，设计一种树状拓扑结构的无线传感器网络中央监测系统。该系统以ZigBee无线传输技术为核心，结合温湿度传感器模块，构成无线传感器网络检测子节点。系统能够对现场环境实时检测，同时通过路由节点将检测到的数据上传给上位机，其中路由节点采用无线传输方式与终端节点进行通讯，使得现场检测到的数据能够实时传送给中央监控计算机，最终实现粮库内部的多点检测及和实时监控。     

基于WSN的建筑物结构健康监测系统

基于无线传感器网络设计了用于监测建筑物结构的健康检测系统,设计了地无线传感器网络节点.由传感器节点收集建筑物振动加速度值的数据变化,然后利用无线通信模块将处理后的数据发送出去.按照设计好的路由、数据融合算法将数据准确地传送给汇聚节点,进而由汇聚节点转发给基站,实现对建筑物结构健康的无线实时监测.无线传输避免了长距离布线所带来的成本高、施工困难的缺点.     

基于加速度传感器的种公羊运动行为识别

为解决种公羊运动行为的识别依赖饲养员观察耗时耗力的问题,本研究设计了一种基于加速度传感器的种公羊运动行为识别系统。该系统利用无线加速度传感器节点采集种公羊的运动行为信息,对行为信息进行实时采集和无线传输,分析传感器4种部署方案下(背部、颈部、前腿、后腿)采集到的羊行为数据,并利用K均值聚类法和区间阈值分类法进行分类。试验表明传感器的4种部署方案中将传感器部署在种公羊的背部靠近前腿处得到的加速度数据最稳定。但K均值聚类法平均识别率为77.05%,识别效果差,因此又提出了区间阈值分类法,通过对加速度数据识别测试获得区间阈值,对静立、行走、奔跑行为的识别率分别达到95.96%、95.78%和96.89%,3种行为的平均识别率达到96.21%。本研究所获得的运动行为数据可应用于种公羊的运动量补充和健康状况监测。     

电容式水流泥沙含量传感器数据融合的研究

用电容传感器测量水流泥沙含量时，电容传感器的输出受环境温度的影响。为了消除环境温度的干扰，采用人工神经网络方法对传感器的输出进行数据融合处理。以电容传感器的泥沙测量值和环境温度作为网络的输入，并用改进的BP算法对网络进行训练得到融合输出值。试验结果表明采用基于人工神经网络的数据融合方法可有效地消除环境温度对电容传感器所产生的影响，从而得到精确、稳定的输出值。     

Variable-rate fungicide spraying in real time by combining a plant cover sensor and a decision support system

In recent years, real-time technology has been introduced into the practice of spraying variable fungicide rates in cereal fields. Plant parameters for characterising heterogeneous plant growth such as biomass or plant surface area can be indirectly detected by the sensor CROP-Meter. The sensor signal is correlated with the Leaf Area Index, which can be used to adapt the application rate. However, this relatively simple method of controlling variable-rate fungicide application does not take into account the differences in disease distribution. In practice, decision support systems such as proPlant expert.classic can provide information about disease infection probabilities, application time, fungicide products and application rates for uniform spraying. A prototype of the system proPlant expert.precise was developed to estimate infection risks from fungal diseases using weather and field-specific data for up to three management areas with different yield expectations. The system also considers economic factors such as expected yield and costs of the fungicide products in generating a spraying map with different fungicide dosages. The information from the CROP-Meter (sensor) and from the decision support system proPlant expert.precise (map) was combined to provide a real-time spraying system with map overlay. The system was tested in 2007 in three winter wheat fields. Compared with conventional uniform spraying the CROP-Meter with map overlay treatment resulted in up to 32.6% fungicide savings (CROP-Meter versus uniform: up to 20.3%). There was no yield reduction on average when the sensor-controlled spraying technologies were used.