能量高效的农田无线传感器网络拓扑关联路由算法

针对农田无线传感器网络节点分布不均、能量约束严格等特点,提出了一种能量高效的簇头选择方法TBCS-EA,在以剩余能量进行簇头选择的基础上根据节点拓扑位置、拓扑密度等进行加权,使距离sink较近的节点与密集区节点大概率成为簇头,提高成簇能量使用效率。针对现有成簇算法频繁进行簇头选举,算法开销大等问题,提出了一种能量逼近式簇头轮换机制,节点连续担任簇头并以某一目标进行能量逼近,在达到逼近目标后进行根据簇内信息指定新簇头,减少簇头选择的次数与协议开销。仿真与实验结果表明,TBCS-EA算法的网络生命周期约为LEACH的2.2倍,CHCS的1.5倍,从节点能量曲线看能耗均衡效果与CHCS相当,明显优于LEACH。结果显示TBCS-EA综合性能较之于现有算法有明显提升。     

基于FRAM和NB-IOT的设施温室智能环境采集系统设计

针对设施温室环境数据采集及传输的特点,分别对现有数据存储技术及无线传输技术进行对比分析,最终采用FRAM存储和处理滞留数据,具有低功耗、长寿命、防篡改等特点;采用NB-IOT技术搭建远距离无线传输路径,以其强连接、高覆盖的特点提高数据与指令传输过程中的可靠性,与传统技术相比成本更低;同时设计了具有低功耗特性的MSP430FR5x芯片作为系统核心,采用C++Builder和Mysql设计了服务器守护监听程序。经测试,系统能够有效适应农业智慧生产条件下低频率、小数据量的传输要求,有效降低功耗的同时确保了数据传输的连贯性。     

GIS在新农村建设信息服务平台中的应用

为了实现新农村建设各类专题属性信息的可视化查询、管理和统计分析,利用GIS技术设计并实现了新农村建设信息服务平台。借助GIS在信息可视化等方面的优势,实现多源、多类型、多精度农村信息的空间化,为农村各类信息提供一个统一的空间基准,解决了农村信息空间不一致性的问题。以图形的方式直观形象地展示各类信息,适合农村信息化技区一体化术人员使用和操作。信息服务平台已经在北京房山得到了推广应用。实际践表明,信息服务平台能在一定程度上促进新农村各类专题信息的高效管理。     

多结构参数集成学习的设施黄瓜病害智能诊断

单一特征已不能很好的描述作物病害典型特征,而生长环境参数(土壤温湿度、pH值、空气温湿度等)与病害密切相关,多结构数据学习向量化与特征最优组合能够有效提升病害诊断准确性。该研究以黄瓜白粉病、角斑病、炭疽病、菌核病4种病害50个样本为实例,融合结构化作物生长环境参数与非结构化图像特征,通过智能化物联网,对实时采集到的环境参数进行监测、分析,并将其与图像特征融合,构建多结构病害特征最优组合模型。试验结果表明,样本识别率在79.4%～93.6%,对比卷积神经网络图像识别识别率,卷积神经网络由于需要对病害图像数据进行降维,后台识别时间较高;深度迁移学习的图像识别方法,需要大量图像数据输入深度网络学习,而现实中病害图像数量不足以满足深度学习要求,因此识别率会因为样本不充分而降低;该方法借助少量图像数据,同时结合环境与专家知识资源,采用多结构参数集成学习的方法进行病害识别,在较少识别时间的基础上确保识别的准确性。     

基于无线传输的温室环境智能监测与报警系统

设计了一种基于ZigBee和GPRS无线传输的温室环境智能监测和报警系统,有效地解决了温室环境监测过程中布线困难、报警方式单一、成本高、不能稳定运行等缺点。以微型处理器和ZigBee通讯节点作为采集节点,以ZigBee和GSM/GPRS通讯模块作为汇聚和远程数据传输的网关节点,采用树状的组网方式完成短距离的数据汇聚,通过GPRS完成远程数据传输;在服务器上配置了数据库和网页远程服务,用户通过用户终端远程访问温室作物实时监测数据。本文实现了节点和服务器的双向数据通讯,使服务器可以远程配置单个采集节点的报警上下阈值和采集时间周期;完成了温室环境的智能报警;加入了系统可靠运行机制,使系统可以连续、稳定地运行。经试验验证,系统可以满足温室作物生长环境的智能监测和报警需求。     

基于网格的农业知识服务机制研究

为了解决网络中知识资源的共享和利用问题,在分析农业网络服务需求的基础上,给出了农业知识服务在网格中的应用模式。同时,提出了由代理封装层、服务工具层和应用层组成的农业知识服务网格架构,并描述了各个逻辑层的主要功能。基于该架构探讨了以本体知识作为桥梁,基于资源描述框架（RDF）的知识表示模型,以及知识服务转接的工作机制、知识服务Web Service封装等关键问题,为最大程度地实现农业知识资源的共享奠定了技术基础。     

基于语义Web的农业生产协同决策服务机制研究

针对分布式农业知识资源异构、自治和难以实现共享服务的问题,采用语义Web技术,提出了基于Web本体建模语言的异构农业知识资源描述模型和决策服务形式化表达模型.以模型为基础,将农业协同决策服务需求分解为多个决策流程片段,设计了基于上下文感知计算的农业问题协同决策服务机制,实现对多个决策流程任务和知识资源的按需调度,提高了农业知识资源的利用效率和协同推理效率.与其他方案不同,该机制进一步考虑了任务均衡分解与知识资源智能调度对协同决策服务机制的影响,并通过生猪疾病协同诊断决策系统的搭建进行了应用实例验证.实验表明,该方法在求解精度、决策效率方面优于传统农业智能决策方法.     

基于LoRa与模糊控制的温室环境调控系统设计

针对北方日光温室普遍配备的电动卷帘设计了基于LoRa与模糊控制的温室环境调控系统.系统采用STM32作为微控制器,配置限位开关确保卷帘运行安全,通过LoRa和4G-LTE实现与服务器的通信和交互,采集温度、湿度、光照度等环境数据,运用模糊控制算法对风口开合宽度进行自动调节,使用卷帘覆盖风口方式实现对温室环境的调节.农户可以使用现场旋钮或远程APP/WEB控制设备的运转,也可以通过设置规则达到批量自动控制设备的效果.本系统实现了日光温室卷帘的自动控制,使用卷帘对上风口开口宽度进行调整,进而调控温度,实际运行结果表明,该系统可以有效保证卷帘的安全运行,延长光照时长.上风口不覆盖卷膜情况下,夜间温度无明显差别,日间温度波动更小,减轻了劳动强度,改善了温室环境管控效果,可以为日光温室现代化、智能化改造提供一种快速改造方式,提升设施农业信息化水平.     

基于软构件模型的农业智能系统平台

详细分析了农业智能系统平台的软构件构造流程，提出了一种面向构件设计的自适应软总线模型，依据模型可以进行系统功能构件的组装和组装推导。建立了一个可扩展、可裁减的公共构件底层框架，该框架对构件的接口、约束和交互协议进行了描述，并通过XML格式提供构件扩展机制。在框架研究基础上，开发了一个构件化农业智能系统平台，为农业信息技术人员提供了统一规范、方便快捷的二次开发环境，可显著提高农业智能系统的开发质量，并缩短系统开发周期。     

农业数据网格体系研究

由于农业数据具有地理分布、异构和动态等特性，网络环境下农业数据的分发组织和高效能处理是一个非常复杂且具有挑战性的问题。该文设计了层次式的农业数据网格系统软件体系结构；研究了基于时空本体的农业元数据建模、农业数据空间聚类与映射、多系统信息协同和层次访问控制机制等关键技术；构建了农业数据网格节点应用环境。测试检验结果表明，所设计的农业数据网格体系具有良好的网络高性能传输能力。