基于LoRa和物联网云平台的水质监测系统的设计与实现
这是一篇关于水质监测,LoRa技术,物联网技术,嵌入式,OneNET云平台,MQTT协议的论文, 主要内容为中国淡水资源匮乏,且水资源分布不均匀。同时科学技术的迅速发展也给环境带来了巨大的压力,造成的水污染成为中国面临的重要问题,水污染治理是一项艰巨的任务,水质监测是预防水污染的重要手段之一,水质监测对于保护和利用水资源具有重要意义。传统的水质监测周期长且耗费大量的人力物力,大多数通信方式为有线通信,无法实现数据无线传输。针对当前水质监测系统监测数据单一、有线通信方式、监测周期长等问题,本文根据对现有无线通信技术进行对比之后,最终采用LoRa无线通信、物联网和嵌入式等相关技术设计出基于LoRa和物联网云平台的水质监测系统,其主要内容包括:1.利用水质监测系统的硬件设计实现水质数据的采集处理和数据的无线传输。水质监测终端选用STM32微处理器作为监测系统的控制中心,进行多传感器采集电路的设计、GPS/北斗定位电路的设计、无线通信电路设计和电源电路的设计。实现水质环境中温度、电导率、溶解氧(DO)、氧化还原电位(ORP)、风速风向、PM2.5/PM10等参数的采集和终端定位,最终实现数据的远程传输。2.利用LoRa无线通信协议、4G技术实现监测终端和应用软件之间的通信,完成上位机软件登录和OneNET云平台入网,上位机软件通过串口接收处理水质数据,云平台中使用MQTT协议传输水质数据,最终实现数据的显示和存储。应用层软件包括基于Qt的水质监测上位机软件和水质监测系统APP,实现水质数据显示和监测终端的定位,数据曲线为预测水污染事件提供科学依据。3.综合集成并对其性能测试。测试包括终端是否能够采集温度等9种参数,LoRa通信质量和应用软件测试。最终测试表明,监测终端能够正常采集数据,OneNET云平台可对数据进行可视化显示和存储,上位机软件和水质监测系统APP可以实现水质数据存储和定位信息的显示等功能。本系统基于LoRa和物联网云平台的水质监测系统实现了多种水质数据的集中采集和处理,系统能够采集电导率等9种参数,因此集成度高,且设备体积小易于安装,数据可以无线传输并且可以可视化显示,满足大多数水质监测应用场景,具有一定的实用价值。
基于物联网的果园智能灌溉系统研究与设计
这是一篇关于物联网,ZigBee,果园智能灌溉,LSTM,OneNET云平台的论文, 主要内容为我国果园种植面积广阔,覆盖范围较大,果园灌溉用水供需矛盾日益突出,传统粗放型灌溉模式已经面临巨大考验,随着我国农业现代化的不断深入,解决果园灌溉所面临的问题已经成为了当前农业生产领域的重要研究课题,基于此,本文以果园为研究对象,结合传感技术、无线通信技术、云平台技术以及Web端技术,研究并设计了一套基于物联网的果园智能灌溉系统,基于物联网三层架构,搭建了整个系统。同时,为了更好地指导果园灌溉用水,合理规划灌溉水资源,引入LSTM时间序列深度学习模型进行果园灌溉需水量预测研究,本文的主要研究内容如下:(1)为满足果园灌溉现场环境数据的采集及传输要求,本文构建了基于“ZigBee+NB-Io T”模式的无线通信传输方案,利用ZigBee采集节点实现对果园灌溉现场环境参数数据的采集,并利用NB-Io T无线通信技术,实现数据的远程传输,最终使得数据上云,同时也可将云端下发的控制指令传输至灌溉执行设备处,还对其中所涉及到的ZigBee采集节点、灌溉执行设备节点以及网关节点分别进行软件及硬件设计。(2)进行果园灌溉需水量预测理论研究,通过对果树灌溉需水量特性进行分析,以修正后的彭曼公式(PAO-56)为真实需水量计算模型,构建基于LSTM的需水量预测模型,同时为了提升需水量预测精度,引入PSO优化算法,实现对LSTM的初始学习率和隐藏层神经元数目两个超参数的优化,并通过MATLAB进行对比模型预测实验,实验结果表明,优化后基于PSO-LSTM模型的需水量预测精度更高,预测值与真实需水量的拟合程度更好,可以为指导果园灌溉用水提供更加科学、准确的理论依据。(3)以One NET云平台作为灌溉环境数据及控制指令的中转枢纽,利用MQTT协议将终端BC26设备接入云平台,并实现数据点的上传,同时开发基于所上传数据流的果园灌溉触发预警功能,最后,基于云平台端提供的HTTP数据推送服务,开发可视化的第三方Web端果园智能灌溉管理平台,实现对果园灌溉现场环境参数数据的实时监测和对灌溉执行设备状态的远程调控。(4)系统模型搭建与调试分析。基于在实验室搭建的果园智能灌溉系统模型,对所设计的系统分别进行功能及性能测试与分析,主要包括有ZigBee采集节点的数据采集功能测试、通讯丢包率以及系统整体性能测试,网关节点数据收发功能测试,Web端果园灌溉管理平台数据监测、历史数据查询等功能测试。
基于物联网的果园智能灌溉系统研究与设计
这是一篇关于物联网,ZigBee,果园智能灌溉,LSTM,OneNET云平台的论文, 主要内容为我国果园种植面积广阔,覆盖范围较大,果园灌溉用水供需矛盾日益突出,传统粗放型灌溉模式已经面临巨大考验,随着我国农业现代化的不断深入,解决果园灌溉所面临的问题已经成为了当前农业生产领域的重要研究课题,基于此,本文以果园为研究对象,结合传感技术、无线通信技术、云平台技术以及Web端技术,研究并设计了一套基于物联网的果园智能灌溉系统,基于物联网三层架构,搭建了整个系统。同时,为了更好地指导果园灌溉用水,合理规划灌溉水资源,引入LSTM时间序列深度学习模型进行果园灌溉需水量预测研究,本文的主要研究内容如下:(1)为满足果园灌溉现场环境数据的采集及传输要求,本文构建了基于“ZigBee+NB-Io T”模式的无线通信传输方案,利用ZigBee采集节点实现对果园灌溉现场环境参数数据的采集,并利用NB-Io T无线通信技术,实现数据的远程传输,最终使得数据上云,同时也可将云端下发的控制指令传输至灌溉执行设备处,还对其中所涉及到的ZigBee采集节点、灌溉执行设备节点以及网关节点分别进行软件及硬件设计。(2)进行果园灌溉需水量预测理论研究,通过对果树灌溉需水量特性进行分析,以修正后的彭曼公式(PAO-56)为真实需水量计算模型,构建基于LSTM的需水量预测模型,同时为了提升需水量预测精度,引入PSO优化算法,实现对LSTM的初始学习率和隐藏层神经元数目两个超参数的优化,并通过MATLAB进行对比模型预测实验,实验结果表明,优化后基于PSO-LSTM模型的需水量预测精度更高,预测值与真实需水量的拟合程度更好,可以为指导果园灌溉用水提供更加科学、准确的理论依据。(3)以One NET云平台作为灌溉环境数据及控制指令的中转枢纽,利用MQTT协议将终端BC26设备接入云平台,并实现数据点的上传,同时开发基于所上传数据流的果园灌溉触发预警功能,最后,基于云平台端提供的HTTP数据推送服务,开发可视化的第三方Web端果园智能灌溉管理平台,实现对果园灌溉现场环境参数数据的实时监测和对灌溉执行设备状态的远程调控。(4)系统模型搭建与调试分析。基于在实验室搭建的果园智能灌溉系统模型,对所设计的系统分别进行功能及性能测试与分析,主要包括有ZigBee采集节点的数据采集功能测试、通讯丢包率以及系统整体性能测试,网关节点数据收发功能测试,Web端果园灌溉管理平台数据监测、历史数据查询等功能测试。
保鲜库物联网技术改造系统设计与实现
这是一篇关于物联网,保鲜库改造,远程监控,ZigBee,OneNET云平台的论文, 主要内容为农产品保鲜库致力于最大限度地保持农产品的原有品质和新鲜度,是农场品增值营销中的重要环节。尽管我国的冷鲜库容量在“十三五”期间持续增长,达到了5238万吨,但其中70%以上仍为传统保鲜库。这些传统保鲜库主要依赖单片机控制,因此在设备运行状态监测、保鲜库环境监测和远程监控等方面存在技术短板。这些问题时常引发生产事故,导致重大经济损失。为此,对传统保鲜库进行物联网技术改造显得尤为迫切。本研究提出了一套全面的改造方案:通过增设传感器,实时监测保鲜库的主要设备运行状态和环境参数;采用ZigBee协议和Wi Fi技术建立无线通信网络,确保数据流畅地上传至云平台;并借助One NET云开发技术,在PC和移动端实现远程监控。首先,基于对保鲜库改造的需求分析,明确了在不改变原系统结构,增加外部检测手段和远程监控的设计原则,提出了技术改造方案,进行了物联网系统功能设计。其次,深入分析了保鲜库的主要设备运行状况检测方式和环境参数检测方式,完成了传感器选型、STM32主控芯片、ZigBee和Wi Fi模块的保鲜库端物联网硬件系统的设计。再者,采用ESP8266模块和EDP协议,完成了保鲜库内部组网设计,确定了保鲜库与One NET云平台间的通信机制,从而实现数据的双向通信。最后,借助OneNET云开发,构建了完整的物联网软件系统,实现了用户在PC和手机上对保鲜库运行参数的实时监控,并实现了远程控制。本改造系统实现了在不改动传统保鲜库原软硬件结构情况下,增加运行状态监测、保鲜环境监测和远程监控的功能,降低了改造风险,具有独立系统远程监控的特点,不仅提高了保鲜库监测的实时性和准确性,还显著增强了其抗风险能力,为减少农产品的储存损失提供了有力保障。
保鲜库物联网技术改造系统设计与实现
这是一篇关于物联网,保鲜库改造,远程监控,ZigBee,OneNET云平台的论文, 主要内容为农产品保鲜库致力于最大限度地保持农产品的原有品质和新鲜度,是农场品增值营销中的重要环节。尽管我国的冷鲜库容量在“十三五”期间持续增长,达到了5238万吨,但其中70%以上仍为传统保鲜库。这些传统保鲜库主要依赖单片机控制,因此在设备运行状态监测、保鲜库环境监测和远程监控等方面存在技术短板。这些问题时常引发生产事故,导致重大经济损失。为此,对传统保鲜库进行物联网技术改造显得尤为迫切。本研究提出了一套全面的改造方案:通过增设传感器,实时监测保鲜库的主要设备运行状态和环境参数;采用ZigBee协议和Wi Fi技术建立无线通信网络,确保数据流畅地上传至云平台;并借助One NET云开发技术,在PC和移动端实现远程监控。首先,基于对保鲜库改造的需求分析,明确了在不改变原系统结构,增加外部检测手段和远程监控的设计原则,提出了技术改造方案,进行了物联网系统功能设计。其次,深入分析了保鲜库的主要设备运行状况检测方式和环境参数检测方式,完成了传感器选型、STM32主控芯片、ZigBee和Wi Fi模块的保鲜库端物联网硬件系统的设计。再者,采用ESP8266模块和EDP协议,完成了保鲜库内部组网设计,确定了保鲜库与One NET云平台间的通信机制,从而实现数据的双向通信。最后,借助OneNET云开发,构建了完整的物联网软件系统,实现了用户在PC和手机上对保鲜库运行参数的实时监控,并实现了远程控制。本改造系统实现了在不改动传统保鲜库原软硬件结构情况下,增加运行状态监测、保鲜环境监测和远程监控的功能,降低了改造风险,具有独立系统远程监控的特点,不仅提高了保鲜库监测的实时性和准确性,还显著增强了其抗风险能力,为减少农产品的储存损失提供了有力保障。
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