【摘要】：及時獲得果園環(huán)境信息對于提高果樹產(chǎn)量、提升果實品質(zhì)、減少資源浪費、科學(xué)指導(dǎo)生產(chǎn)等具有重要意義。為了實時獲取果園環(huán)境信息,及時科學(xué)指導(dǎo)生產(chǎn),針對山區(qū)果園立地位置偏遠(yuǎn)、果樹生長環(huán)境復(fù)雜、管控技術(shù)相對滯后等情況,構(gòu)建了一種基于遠(yuǎn)程監(jiān)視的果樹園區(qū)信息系統(tǒng)。采用LoRa技術(shù)與GPRS技術(shù)相結(jié)合的數(shù)據(jù)傳輸方法,利用太陽能供電系統(tǒng),實現(xiàn)果園環(huán)境信息連續(xù)穩(wěn)定獲取,具有低功耗、遠(yuǎn)距離、靈活自主的特點。蘋果、梨、桃是我國北方大宗果樹主要樹種,果園農(nóng)事管理內(nèi)容和方式相近,土壤物性和環(huán)境管控是栽培生產(chǎn)技術(shù)中的重要因素。本研究以蘋果園為應(yīng)用對象,兼顧梨、桃果園。分析了國內(nèi)外農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測的發(fā)展概況,通過實際調(diào)查果園生產(chǎn)需求情況,分析了果樹生長與環(huán)境之間的關(guān)系,確定了信息系統(tǒng)所需采集的環(huán)境因子。設(shè)計構(gòu)建了果園遠(yuǎn)程監(jiān)視信息系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu),通過對比無線傳輸技術(shù)的優(yōu)缺點,確定了適合本系統(tǒng)的傳輸方式為LoRa與GPRS結(jié)合方式。系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對果園土壤水分信息、光照、樹體溫度信息的實時監(jiān)測,并通過遠(yuǎn)程中心進(jìn)行查詢顯示。采用網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)為果園安全預(yù)警、果樹生長狀態(tài)、果園生產(chǎn)作業(yè)情況等信息實現(xiàn)全方位、多維度監(jiān)視。針對系統(tǒng)功能需要,完成了系統(tǒng)硬件選型與設(shè)計,包括傳感器的定型、供電模塊、信息采集模塊、無線傳輸模塊、遠(yuǎn)程監(jiān)視模塊等,分別設(shè)計了各功能模塊電路。對系統(tǒng)軟件部分進(jìn)行設(shè)計與實現(xiàn),主要包括傳感器節(jié)點采集流程圖、LoRa模塊、GPRS模塊的程序設(shè)計。選擇適合系統(tǒng)的傳輸協(xié)議,并構(gòu)建基于三層架構(gòu)模式的遠(yuǎn)程用戶中心。通過設(shè)計實現(xiàn)了遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)查詢與實時獲取等功能。對系統(tǒng)進(jìn)行實地集成與應(yīng)用。實現(xiàn)了果園土壤水分信息、樹體溫度、光照等因素的實時監(jiān)測獲取、遠(yuǎn)程傳輸、實時和歷史數(shù)據(jù)查詢顯示、用戶在線交流等功能。對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析得到系統(tǒng)監(jiān)測的環(huán)境溫度、濕度數(shù)據(jù)誤差得到有效降低,其中溫度濕度誤差分別降低到2.46%、1.98%。建立了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)土壤水分信息的預(yù)測模型,通過多次網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練得到的預(yù)測值與實測值趨于一致,平均相對誤差3.73%。
【學(xué)位授予單位】：河北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S66;S126

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2686763