收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于物联网的害虫监测关键技术研究

冯健昭  
【摘要】:农业物联网是现代农业与物联网技术的有机结合,推动现代农业从电脑农业、数字农业、精准农业到智慧农业的发展。智慧农业应用中的互联互通技术、感知技术和智能化技术,使现代农业系统运转更加标准化、智能化和集约化,从而促进农业可持续发展。物联网是智慧农业的支撑技术,农业物联网的感知设备正向着微功耗、低成本、高可靠和自适应的方向发展,传感器网络也逐步具备分布式、自组织、多协议兼容和高通量等功能特征,能够实现实时、准确和高效的数据处理。目前物联网技术在农业害虫监测领域仍没有被大量应用,其主要原因有传感器节点性能达不到用户的应用需求、节点采集的数据类型单一、多传感器数据融合的管理和应用水平不高等。因此,研究面向害虫监测的多类型传感器节点融合的物联网技术,对促进物联网技术在害虫监测领域的发展和应用、提高害虫监测的智能化水平、推动农业物联网的发展具有现实意义。论文结合农业物联网相关技术,以害虫监测为应用背景,对基于机器视觉的害虫监测无线采集节点软硬件设计、多类型传感器融合的害虫监测远程无线网络设计、害虫监测无线网络的系统体系架构、无人机监测数据在可视化害虫监测方面的应用等关键技术开展理论及应用研究,主要内容如下:(1)设计了一种适应场景光照变化的害虫监测无线采集节点。节点由桔小实蝇诱捕监测装置、监测控制装置、网络传输模块和太阳能供电装置组成。其中害虫诱捕监测装置包括顶盖、PVC外壳和诱捕瓶;监测控制装置由处理模块、存储模块和视频采集模块组成;太阳能供电装置包括太阳能板、蓄电池、智能控制器和太阳能板支架。设计了害虫目标获取算法、基于代价模型的害虫目标跟踪算法和害虫自动计量算法,并通过试验验证了算法的有效性。在农田环境真实试验后,为了提高算法的鲁棒性,对害虫目标检测算法进行了优化,使用背景差分的方法,提出了一种可适应场景光照变化的桔小实蝇检测算法。详细设计了太阳能供电装置,延长了节点的生命周期。设计了可视化的桔小实蝇远程监测系统,开发了监控跟踪程序、远程服务器程序和客户端程序。农田试验表明,节点网络传输的丢包率为0.7%,改进后的检测算法在中度光照和严重光照影响下的错误率分别为7.21%和12.4%,耗时减少了42.2%,害虫检测准确率为98.7%。(2)设计了多类型传感器节点融合的害虫监测远程无线网络。结合所设计的害虫监测无线采集节点的特性,融合多种类型的气象传感器和土壤传感器节点以及无人机影像监测节点,根据实际应用需求设计了一套软硬件结合、空中地面地下多层协作的害虫监测远程无线网络体系架构,包括感知层的多类型传感器融合、网络层的害虫监测远程系统网络模型、应用层的害虫监测物联网云平台软件。(3)设计了害虫监测远程无线网络的传输模型和传输控制机制。结合实际需求,在网络模型中设计了害虫监测远程网络的拓扑结构、网络架构和传输模型,设计了传输控制机制中的通信协议、数据包格式、多级存储的数据备份机制、差错控制机制和时钟同步策略。设计了基于Web的可视化害虫监测的物联网云平台软件,对多种类型节点采集的数据进行融合和有效管理,同时为用户提供可靠的网络服务。(4)开展了害虫监测远程无线网络系统的综合试验。根据所设计的试验方案,在广州市4个不同行政区的农场和科研基地里,分别部署多类型的气象传感器和土壤传感器及无线网络节点,结合无人机影像监测节点获取了高分辨率的正射影像图和数字表面模型,建立了基于物联网的害虫监测远程无线网络系统,开展了跨区域远距离的综合性网络试验。经过数据统计分析,网络的数据丢包率平均值为2.965%,采用状态?~2检验法进行野值检测,空气温度传感器、空气湿度传感器和土壤温度传感器出现野值的概率分别为2.23%、0.83%和1.69%,4个不同监测区域的温度数据空间相关性最大值为0.9934;经过数据融合后的传感器数据和害虫发生数量的定量关系和相关性分析,影响虫害发生的最关键6大环境因素分别是土壤温度、叶面湿度、空气温度、降雨量、土壤水分和风速,并建立了回归分析方程和害虫预警模型。无人机数据分析表明,监测区的最佳飞行高度为15米,正射影像图的G分量能有效地监测害虫对生菜长势的影响。本文的主要创新工作体现在设计并实现了一种害虫监测无线采集节点、可适应场景光照变化的桔小实蝇检测算法BDDA-LV以及多类型传感器节点融合的害虫监测远程无线网络体系架构等方面。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 侯远达;王敏;焦明;胡建军;;外军物联网建设对我军军交运输领域的启示[J];军事交通学院学报;2013年11期
2 郑昱;赵建萍;;物联网统一编码:立足顶层 兼容并蓄[J];中国自动识别技术;2014年01期
3 刘铭;柳青;董丙瑞;;论物联网技术在现代农业中的应用[J];南方农机;2017年03期
4 ;国家物联网产业示范基地——物联网特色小镇[J];杭州(我们);2015年12期
5 郑昱;;物联网:一个充满活力的市场[J];中国自动识别技术;2014年05期
6 王丹薇;;物联网主题银行的“科技物语”[J];中国农村金融;2019年06期
7 胡震;;物联网技术在现代农业中的应用研究[J];滨州职业学院学报;2016年Z1期
8 蒋贤维;;物联网技术在特殊教育中的应用研究[J];南京特教学院学报;2012年04期
9 靳玉虎;;锡盟物联网发展的构想(一)[J];锡林郭勒职业学院学报;2016年01期
10 赵冠南;曹冰;;我国物联网商业模式初探[J];四川工程职业技术学院学报;2013年03期
11 ;物联网[J];科技浪潮;2010年05期
12 胡震;;物联网技术在现代农业中的应用研究[J];民办高等教育研究;2016年02期
13 胡震;;物联网技术在现代农业中的应用[J];陕西国防工业职业技术学院学报;2016年01期
14 胡震;;物联网技术的特点及在物流领域的应用现状[J];武汉电力职业技术学院学报;2016年03期
15 张长海;;关于加快山东省物联网产业发展的建议[J];潍坊高等职业教育;2015年04期
16 胡震;;物联网技术在现代农业中的应用研究[J];巴音郭楞职业技术学院学报;2016年02期
17 ;3D打印出也来“抢饭碗”,你做好准备了吗?[J];吉林勘察设计;2017年01期
18 胡震;;物联网技术在现代农业中的应用研究[J];职教与经济研究;2016年02期
19 ;产业物联网价值实现的四种途径[J];阿坝科技;2017年01期
20 彭晓珊;;关于物联网技术发展及应用前景的研究[J];汕头科技;2010年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 卞礼军;;物联网技术在机房绿色运维中的应用探索[A];2019中国信息通信大会论文集(CICC 2019)[C];2019年
2 王琪;;基于边缘计算的应用研究与展望[A];2019中国信息通信大会论文集(CICC 2019)[C];2019年
3 刘梦荞;林岩;李瑶;房鹏;王喆;;基于云计算的物联网技术分析[A];2019中国信息通信大会论文集(CICC 2019)[C];2019年
4 范玉波;;产业融合理论与物联网的发展[A];加快转型发展 促进富民强省——山东省社会科学界2010年学术年会文集(上)[C];2010年
5 ;中国智能物联网(AIoT)白皮书 2020年[A];艾瑞咨询系列研究报告(2020年第2期)[C];2020年
6 孙继平;;互联网+煤炭[A];煤矿自动化与信息化——第25届全国煤矿自动化与信息化学术会议论文集[C];2015年
7 何学超;袁满;冯小军;肖祖德;;基于物联网的城市老旧社区火灾防控技术探讨[A];2019中国消防协会科学技术年会论文集[C];2019年
8 ;万物互联 天启护航 星座物联网助力5G\6G万物互联[A];第21届中国卫星应用大会报告集[C];2019年
9 史君黛;;NB窄带物联网初期建网规划优化策略探索[A];2017广东通信青年论坛优秀论文集[C];2017年
10 方洁;郭延龙;杨雪;;军事物联网技术在军事领域中的应用研究[A];2019第七届中国指挥控制大会论文集[C];2019年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 顾瑞春;面向移动物联网的切片模型及方法研究[D];内蒙古大学;2020年
2 陈俊晓;应用于自供电物联网节点的超低功耗片上电源管理关键技术研究与实现[D];浙江大学;2019年
3 张小红;物联网环境下露天文物健康风险评估方法研究[D];西安建筑科技大学;2016年
4 谢明山;物联网传感器的受限部署与数据采集关键技术研究[D];海南大学;2019年
5 郭龙华;新型物联网安全防护及服务优化关键技术研究[D];上海交通大学;2018年
6 乔冠华;基于移动边缘计算的物联网资源管理策略研究[D];电子科技大学;2019年
7 杨珍;农业物联网动态服务的协同优化与调控策略[D];东华大学;2018年
8 胡森;物联网环境下电商渠道组织结构与决策研究[D];华中科技大学;2019年
9 杨林;以人为中心的工业物联网互操作关键技术研究[D];武汉理工大学;2018年
10 冯健昭;基于物联网的害虫监测关键技术研究[D];华南农业大学;2018年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郭向;基于物联网的养殖环境测控系统设计与实现[D];厦门大学;2019年
2 谢致邦;防僵尸网络感染的开源物联网关研究[D];深圳大学;2018年
3 王一波;基于LoRa的低功耗广域物联网系统设计研究[D];深圳大学;2019年
4 赵娟;国家级物联网产业基地发展战略研究[D];江西财经大学;2020年
5 马小虎;基于物联网的部队远程视频监控系统的设计与实现[D];湖南大学;2019年
6 莫童惠;生态翻译学视角下《2017年物联网行业深度分析报告》英译实践报告[D];长沙理工大学;2019年
7 谷忭忭;基于无线传输中随机因素的物联网安全通信协议研究[D];湖南大学;2019年
8 张衡;蓝鸽校园版物联网管控软件交互设计研究与实践[D];湖南大学;2019年
9 聂祥;软件定义物联网分布式控制机制研究[D];湖南大学;2019年
10 陈锦;基于强实时性的工业物联网通信平台设计与实现[D];湖南大学;2019年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 邱美辉;物联网技术带来危废监管革命[N];中国化工报;2015年
2 闫妍;物联网让城市中的车辆智慧行走[N];科学时报;2011年
3 本报记者 张昊;联想搭建创业平台 卡位物联网之战[N];经济观察报;2014年
4 本报记者 张林;中关村物联网产业应用与创新并举[N];科学时报;2011年
5 现任工业和信息化部通信科学技术委员会副主任 中国通信学会信息通信网络委员会主任 中国电信集团公司科学技术委员会主任 韦乐平;物联网缘何“雷声大雨点小”[N];科学时报;2011年
6 原诗萌;物联网产业发展要靠规模化应用[N];科学时报;2010年
7 黄超 张行勇;陕西物联网技术精准管理农产品生产[N];科学时报;2011年
8 本报记者 郑金武 张林;物联网予未来城市以“智慧”[N];科学时报;2011年
9 ;中国物流行业的物联网发展现状[N];科学时报;2011年
10 本报评论员 杨阳;雷军看中的是物联网机遇[N];经济观察报;2014年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978