基于多传感器数据融合的温室温湿度控制系统设计

介绍了1种基于多传感器数据融合的温室温湿度控制系统的设计,包括系统组成、多传感器数据融合算法的设计以及具体实现。本系统利用改进的拉依达准则剔除异常值,再通过自适应加权平均算法对温湿度分别进行数据融合,根据融合后的温湿度数据确定控制策略,调整温室环境参数,提高了系统的精确度和可靠性。     

探讨LTE室内分布系统天线及信号覆盖

如何增加室内移动通信的话务量、提高网络质量成为关注焦点和研究课题。要重点探讨LTE室内分布系统的结构设计,了解LTE室内分布系统天线的测量方法,并进行LTE室内分布系统网络功能的优化,以较少的天线完成室内覆盖,确保各角落接收到的信号强度满足最低标准要求。     

智能农田作业车辆实时数据采集系统设计试验

为了电路监控、在线诊断、记录机器工作状态及远程调试等要求,智能控制作业车辆农田作业时需要一个可靠的实时数据采集与传输系统.以水田激光平地机为平台,在原系统控制功能基础上设计基于Wi-Fi与SD卡的实时数据采集系统.实时数据一方面将通过Wi-Fi发送供外部接收端无线接收,另一方面将保存在SD卡中,作为Wi-Fi模块的辅助工具.介绍了设计方案与实现过程.为验证本系统可靠性,在实际的水田环境中对此实时数据采集系统进行测试,结果表明此实时数据采集系统能稳定且准确地记录平地机的工作数据,同时,无线Wi-Fi模块在空旷的水田环境中,数据可靠传输距离可达到100 m左右.     

无线网络环境下传输感知图像的模糊处理算法

传统算法在进行传输感知图像的模糊处理时,对模糊隶属函数的计算不准确,因此图像处理峰值信噪比低。针对这一问题,提出无线网络环境下传输感知图像的模糊处理算法。检测传输感知图像的模糊边缘信息;计算传输感知图像的模糊隶属函数;实现传输感知图像的模糊处理。仿真实验结果表明,设计的模糊处理算法传输感知图像处理峰值信噪比最高可达37.04 dB,对照组最高为23.05 dB,设计的模糊处理算法模糊处理能力更强,可以实现对传输感知图像的高质量模糊处理。     

基于Wi-Fi的马铃薯贮藏环境测控系统设计与应用

使用Wi-Fi无线网络构建一套适用于马铃薯贮藏环境的参数采集与控制系统。给出系统的总体设计方案,系统由Wi-Fi无线网络、控制中心主机、远程客户端等组成。详细阐释系统的硬件与软件设计方法,针对Wi-Fi无线网络的构建提出2种基于ESP8266的Wi-Fi无线组网与传输方案,可分别适用于小型、中大型贮藏环境测控系统。根据应用情况,该系统搭建简单,能够实现对马铃薯贮藏室环境的实时检测与控制,保证了马铃薯的贮藏品质,本系统对发展开拓马铃薯贮藏技术也具有现实意义。     

设施温室节能型传感器节点的选型与设计

以设施温室传感器节点的绿色节能为设计理念,以降低系统功耗和高效利用能量为目标。采用绿色可再生的太阳能资源作为节点的能量来源;采用功耗低、性价比高的MSP430芯片作为处理器单元主控芯片;采用具有功耗低、信号强度高、传输距离远、传输过程中信号衰减小等特点的433 MHz频率作为无线传输单元传输频率;采用单晶硅太阳能板和高性能锂充电电池组成供电系统单元。详细阐明各单元选型依据,并通过硬件电路和软件程序进行优化,进一步降低功耗。通过试验对节点的功耗进行了计算,并对节点使用太阳能充电情况进行测试。试验结果表明,通过选型与设计,系统能够实现设定目标。     

自动气象站4G备份路由的设计与实现

为保障实时气象数据稳定上报,同时减轻值班员工作负担,针对人工启用4G网卡传输气象数据不稳定的问题,设计了一套自动气象站备份4G路由自动切换系统,实现自动切换有线网络和4G网络传输实时气象数据,供气象台站参考借鉴。     

大麦田间视频采集与无线传输系统设计

针对我国农田作物生长状况需大量人力监测的问题,以大麦农田为试验对象,设计一种大麦田间视频采集的无线传输系统。主要对视频图像的采集与传输进行了理论分析和设计,通过田间试验对结果进行验证。相关分析结果表明,本系统采用的有损压缩算法(Discrete cosine transform,DCT),在1 000m以内传输时间70ms,数据包发送成功率98%,与农田监控直送系统采用的无损压缩算法(Differential pulse-code modulation,DPCM)相比,在相同传输距离下,数据量小,传输时间短,传输成功率高,具有较好的实时性和稳定性;而且成本低、体积小、易于安装,可实现对大麦生长视频信息的自动采集及无线传输。     

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。     

针对地震勘探数据压缩的JPEG 2000算法改进

为减轻海量地震数据给地震勘探的远程质量监督所带来的巨大压力,对静止图像压缩标准JPEG2000算法进行了适当改进:去掉了原编码算法中用于均值调整的预处理和用于色彩处理的分量间变换2个部分及其在解码器中的对应部分,改进了数据输入输出的动态范围和编解码器所能表示的数据动态范围,使其与地震数据的大动态范围相匹配。利用改进后的算法对地震数据进行压缩试验,结果表明,对叠前数据压缩5倍以下时,信噪比高于42dB,效果较好,对叠后数据压缩15倍以下时,信噪比高于30dB。     

两种改进的谱减降噪处理算法对比分析

降噪处理是提高语音通信质量的有效手段,能够降低噪音所带来的影响。采用传统谱减法增强含噪音的语音信号之后,尽管可以较为明显地消除噪音,而且能够提升信噪比,但是效果依然有限。本文提出传统谱减算法中的噪音零均值为高斯分布的假设,对非零项估算法和调节参数法这两种典型的改进算法进行了实验分析。实验结果表明:两种典型的改进算法都能够更好地控制噪音,其中非零项估算法信噪比的提升幅度更大,尤其当信噪比处于较低水平时,有更加明显的增强效果。     

1种小波域改进SVD的农作物图像去噪新方法

在对奇异值分解(singular value decomposition,SVD)去噪基本原理深入分析的基础上,结合小波变换提出了一种农作物图像小波域改进自适应SVD去噪算法。本研究所用算法首先对农作物噪声图像进行3层小波变换,保留低频子图像不变;然后对于水平、垂直、对角方向分布的高频子图像采用改进的自适应SVD算法进行噪声滤除;最后进行小波系数重构。为了有效测试该算法性能,实地拍摄2幅某温室大棚农作物图像作为测试图像,分别将本研究所用算法、SVD算法以及改进过的SVD算法进行去噪性能比较,引入峰值信噪比(Peak signal to noise ratio,PSNR)对几类算法的去噪结果进行定量评价。结果表明,本研究所用算法性能优于另外2种算法,这为农作物噪声图像的处理提供了一种较有效的方法。     

锯切木材送料平台仿人工送料姿态的误差与控制策略

以锯切木材平台的仿人工送料姿态为研究对象,依据神经网络的实时更新算法估计轮廓误差,并结合改进的猫群算法对PID参数进行优化,设计了多轴联动的运动控制策略,按照规定指令做出更加精准送料动作,补偿送料平台的系统误差;运用多体动力学软件(ADAMS)、矩阵实验室(MATLAB)进行建模仿真,分析补偿前传统PID优化算法与改进后优化算法的差异,检验改进后优化算法的有效性.结果表明:改进后的优化算法优化过的系统,最大轮廓误差从4.5 mm缩小至1.5 mm;与进给方向垂直方向(x轴方向)的跟踪误差从0.6 mm以内减小到0.2 mm以内,进给方向(y轴方向)的跟踪误差从6.0 mm以内减小到2.1 mm以内;且补偿后的三轴丝杠滑块运动路线以及送料平台的运动路线与对应的理论轨迹基本重合,说明应用改进后优化算法的送料平台,运动精度符合精密曲线锯切的要求.     

融合YOLOv5s与Criminisi算法的农业遥感图像去云方法研究

【目的】构建融合YOLOv5s与改进Criminisi算法的农业遥感图像去云方法,为云层干扰环境下地表信息获取、地表物的解译等研究提供支持。【方法】首先使用基于容差的暗通道先验(dark channel prior,DCP)算法去除雾和部分薄云,以提升图像整体对比度与云层边缘清晰度;然后融合YOLOv5s深度学习网络进行云层区域阈值分割,实现云层蒙版的快速精确自动提取;最后通过样本块大小自适应调整策略对Criminisi算法进行改进,实现遥感图像的有效去云修复处理。通过对含不同大小云层的遥感图像进行去云试验,并利用信息熵、峰值信噪比(peak signal-to-noise ratio,PSNR)、均方误差(mean-square error,MSE)和结构相似性(structural similarity index measure,SSIM)4个指标对去云结果进行评价,以验证本研究算法的有效性。【结果】采用融合YOLOv5s和自适应样本块的改进Criminisi算法对8幅含云图像进行了修复,修复后图像的平均PSNR为21.01,平均SSIM为0.77;并对57幅模拟加云图像进行修复,其平均PSNR为28.59,平均SSIM为0.93,表明将改进Criminisi算法应用于遥感图像去云研究是可行的。在此基础上,对本研究算法的适用性以及阴影对去云效果影响的研究表明,不同大小和位置的云层干扰造成未知区域不确定度较大,对修复效果影响较为严重;阴影区域与云区域相接时存在阴影块填充,修复效果尚有待提升。【结论】融合YOLOv5s与改进Criminisi算法的去云方法可有效修复云层遮挡区域,同时保留较为真实的地表信息,可用于农业遥感信息精细感知研究。     

环境监测中多传感器数据融合研究

[目的]针对环境监测中单一传感器测量数据精度低、可靠程度低的问题,本文提出在无线传感网络监测系统中,通过改进自适应加权融合算法并利用模糊神经网络算法实现多传感器数据融合,来提高环境监测的准确性。[方法]基于多传感器同一时段采集的数据,先采用欧式距离及相关函数改进的自适应加权算法进行同质传感器数据融合,再设计模糊神经网络分类器把异质传感器的数据转化为环境质量等级信息。[结果]仿真实验显示出本文提出的同质传感器数据融合算法融合精度较高于其他几种算法、模糊神经网络算法通过对350组训练样本的学习后能够对96%的验证样本的环境等级进行正确分类且预测曲线基本可以拟合实际输出。[结论]本文的同质传感器数据融合算法提高了数据融合精度,异质传感器数据融合算法能够对整体环境质量得出较可靠的评价。     

基于Wi-Fi的水稻浸种催芽温度监控系统研究

为设计Wi-Fi无线网络的水稻浸种催芽温度监控系统。基于单片机MSP430G2553、传感器电路和无线模块等,通过上位机设定水稻浸种催芽种箱内部温度范围,并实时显示温度,当测量值低于设定范围下限或高于设定范围上限时,系统启动相应的子程序调节温度,使温度达到设定范围,Wi-Fi模块实现了单片机和上位机之间数据的无线传输。后期测试表明系统能够自动调节、采集并实时显示水稻浸种催芽种箱的内部温度,系统与实际人工测定温度几乎没有差异,具有较强的稳定性和可靠性。     

基于可分级编码的码率控制算法分析和改进

为提高流媒体视频传输的传输效果和视频质量,缓解实时视频传输面临的若干问题,特别是网络带宽不稳定问题,对流媒体视频传输中的基于可分级编码的码率控制技术进行了研究.主要采用提前跳帧策略对码率控制关键算法--跳帧算法进行了分析和改进,该算法充分结合了可分级编码的特点,实现了基于可分级编码的流媒体传输速率控制.     

基于视觉滤波算子的农业图像去噪研究

[目的]农业图像中难免存在噪声,噪声会干扰有用目标的识别。为了准确提取农业图像中的有用信息,拓展图像处理技术在农业工程中的应用,有必要去除农业图像中的噪声。[方法]本文将一种改进的中值滤波与视觉滤波LOG算子结合起来,用于对农业图像进行去噪。首先,通过LOG算子将图像分为边缘图像和非边缘图像,然后采用一种改进的加权中值滤波处理非边缘图像,边缘图像与处理后的非边缘图像融合为最终的去噪图像。[结果]利用本算法对农业图像进行测试,与传统的中值滤波算法进行对比,并采用峰值信噪比作为滤波算法性能的客观评价指标,本算法的峰值信噪比高于传统中值滤波算法8.15%,有更好的降噪效果。[结论]因此,该算法的滤波效果优于传统中值滤波算法,可有效去除农业图像中诸多因素产生的噪声。     

基于改进压缩感知的生猪音频信号处理

为了快速准确地获取生猪的音频信息,消除无线信道的拥塞问题,提出基于普减法的压缩感知。在信息采集端采用微处理器NanoPCT4控制的麦克风采集音频信号,通过基于普减法的稀疏基矩阵和测量矩阵,减小声音传输量,接收端运用OMP算法,将压缩信号进行恢复重构,实现对生猪音频信号的快速准确传输。结果表明,通过运用这套压缩-重构系统,重构率提高20.75%,重构时间缩短近0.20 s,去噪后的峰值信噪比较未去噪的峰值信噪比增大了近1.50 dB,降低了信息传输量,节省了信号处理、存储和传输的时间,同时也降低信号失真。     

温室物联网多传感器数据融合算法设计与应用

基于CC2530嵌入式系统与温湿度、光照度、CO_2等传感器构建的温室物联网系统,设计实现了卡尔曼滤波、欧几里德距离公式及多元聚类统计技术相结合的多传感数据融合算法,对温室冬茬黄瓜挂果期的温度、湿度、光照度3个参数进行了数据融合试验。试验结果表明,该算法能较好地实现数据融合,减小因各类误差引起的数据不确定性及误差,温度、湿度、光照度的相对误差明显小于算术平均值算法,优化了系统对各类环境参数的决策调控依据,有助于提高温室生产的经济效益。