果園環(huán)境智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及模型研究.pdf

1、果園環(huán)境監(jiān)測(cè)與果農(nóng)的生產(chǎn)活動(dòng)密不可分。針對(duì)果園環(huán)境監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)，本文構(gòu)建了面向果園環(huán)境監(jiān)測(cè)的傳感器網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計(jì)了一種基于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的果園環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)高清紅外智能球、土壤節(jié)點(diǎn)、環(huán)境節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)和遠(yuǎn)程控制中心組成，能夠?qū)麍@區(qū)域內(nèi)的信息進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)測(cè)和分析，系統(tǒng)具有動(dòng)態(tài)自組、功耗低、時(shí)延短、容量大、可靠性高的特點(diǎn)。接著,本文使用 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Error Back Propagation Neural Network）的方法利用氣

2、象參數(shù)來(lái)預(yù)測(cè)萬(wàn)安的太陽(yáng)輻射。氣象和地理數(shù)據(jù)（每天溫度的平均值，每天最高溫度的平均值，每天最低溫度的平均值，每天相對(duì)濕度的平均值，每天風(fēng)速的平均值，每天氣壓的平均值，每天UV（Ultraviolet radiation）指數(shù)的平均值，每天葉面溫度的平均值，每天葉面濕度的平均值）作為網(wǎng)絡(luò)中的輸入，每天太陽(yáng)輻射的平均值作為輸出。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練集和測(cè)試集采用了多層感知器，其中用平均絕對(duì)百分比誤差MAPE（Mean Absolute Perc

3、entage Error）來(lái)評(píng)價(jià)多層感知器的性能。訓(xùn)練預(yù)測(cè)模型與實(shí)際太陽(yáng)輻射值相吻合，結(jié)果決定系數(shù)R2(Coefficient of determination)值為0.99531，MAPE為5.9674％。論文的主要研究?jī)?nèi)容有：
　?。?）針對(duì)果園環(huán)境智能監(jiān)測(cè)的需求，設(shè)計(jì)了一種基于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)果園環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)高清紅外智能球、土壤節(jié)點(diǎn)、環(huán)境節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)和遠(yuǎn)程控制中心組成，能夠?qū)麍@農(nóng)場(chǎng)內(nèi)土壤溫濕度、葉面濕度、空氣溫濕

4、度、風(fēng)速風(fēng)向、太陽(yáng)輻射、紫外線(xiàn)輻射、雨量、大氣壓力等進(jìn)行實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，并轉(zhuǎn)發(fā)給控制中心，控制中心對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并用各種圖表格式顯示出來(lái)。經(jīng)過(guò)兩年多的穩(wěn)定運(yùn)行，系統(tǒng)具有操作簡(jiǎn)單、方便直觀、配置靈活、功耗低、網(wǎng)絡(luò)容量大等優(yōu)點(diǎn)。
　?。?）為了果園安防、果樹(shù)高度、莖的分蘗數(shù)、果樹(shù)營(yíng)養(yǎng)狀況和病蟲(chóng)害遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，采用了網(wǎng)絡(luò)高清紅外智能球。網(wǎng)絡(luò)高清紅外智能球內(nèi)置運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)定位準(zhǔn)確精密步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的云臺(tái)和自帶變焦鏡頭高靈敏度、高分辨率一體化數(shù)

5、字處理彩色機(jī)芯，在系統(tǒng)中以視頻信息和控制信息的方式傳輸，實(shí)現(xiàn)了畫(huà)面清晰定位、歷史錄像查詢(xún)、全天候多方位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等功能。
　?。?）在傳感網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，土壤節(jié)點(diǎn)、環(huán)境節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)具有非常重要的作用。本文設(shè)計(jì)了監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)硬件電路和節(jié)點(diǎn)的軟件程序，同時(shí)對(duì)各節(jié)點(diǎn)傳感器的特點(diǎn)、各節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)、各節(jié)點(diǎn)的細(xì)節(jié)安裝情況做了詳細(xì)的說(shuō)明。土壤節(jié)點(diǎn)在10cm、20cm、40cm、60cm的不同深度部署了四個(gè)溫度傳感器和四個(gè)濕度傳感器。
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