本文關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)LED智能植物生長柜數(shù)據(jù)分析與處理方法研究

  更多相關(guān)文章： 植物生長柜 圖像處理 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) ARMAX模型 ARX模型

【摘要】：LED植物生長柜是一種采用高精度環(huán)境控制來實(shí)現(xiàn)作物全年持續(xù)生產(chǎn)的高效高產(chǎn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng),主要由計(jì)算機(jī)對作物生長生育整個(gè)生命周期中的溫度、濕度、光照、CO2濃度及營養(yǎng)液等環(huán)境要素進(jìn)行自動(dòng)智能控制,且極少受自然環(huán)境約束的省力型生產(chǎn)方式。植物生長柜使用LED人工光源,LED具有發(fā)熱少、單色可組合、節(jié)能環(huán)保、使用壽命長等諸多優(yōu)勢,可大幅度縮小栽培層間距,適用于密閉植物生長柜的集約型生產(chǎn)模式,極大提高了光源利用率和空間利用率。物聯(lián)網(wǎng)在植物生長柜的應(yīng)用近年來已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn),將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和植物生長柜進(jìn)行結(jié)合,建立智能化的物聯(lián)網(wǎng)植物生長柜系統(tǒng),通過射頻識別、傳感器等技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)對植物生長柜系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)信息收集和獲取;并通過各種通信網(wǎng)絡(luò),可靠地實(shí)現(xiàn)信息實(shí)時(shí)通信和共享;最后,對獲取的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析和處理,建立植物生長狀態(tài)模型,預(yù)測對植物長勢,實(shí)現(xiàn)對植物生長柜的智能化決策和遠(yuǎn)程監(jiān)控,以便能智能調(diào)整植物生長所需的環(huán)境,使植物生長柜內(nèi)的植物始終處于最佳的生長狀態(tài),最終實(shí)現(xiàn)植物生長柜高效、高產(chǎn)、智能地生產(chǎn)綠色無污染的蔬菜、作物等。本文圍繞LED智能植物生長柜數(shù)據(jù)分析和處理,開展以下幾方面的研究工作:1.設(shè)計(jì)和搭建了物聯(lián)網(wǎng)LED智能植物生長柜系統(tǒng),包括硬件測控端、Android測控軟件和物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器,實(shí)現(xiàn)作物整個(gè)生命周期內(nèi)的生長環(huán)境信息和作物生長特征圖像的采集、獲取、實(shí)時(shí)傳輸和存儲,為植物生長柜的數(shù)據(jù)分析和處理提供研究數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)平臺。2.根據(jù)植物特征信息測量流程,比較了圖像增強(qiáng)與去噪方法、圖像閾值分割方法、圖像中植物特征提取方法等;選取適當(dāng)?shù)姆椒?測量出作物的冠層葉面積和株高等有效特征信息;并利用參照物進(jìn)行等比例變換獲取作物的實(shí)際生長特征數(shù)據(jù),為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析與處理做好數(shù)據(jù)儲備。3.提出了基于Kalman濾波改進(jìn)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)植物生長狀態(tài)預(yù)測模型,采用植物生長過程中生長環(huán)境要素(溫度、濕度、光照等)與植物生長特征數(shù)據(jù)(冠層葉面積和株高)建立植物生長狀態(tài)預(yù)測模型,并采用Kalman濾波對BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行改進(jìn),提高了預(yù)測精度,并驗(yàn)證了模型的有效性。提出了基于ARMAX模型和ARX模型的植物生長狀態(tài)預(yù)測模型,分別建立了植物冠層葉面積預(yù)測模型和植物株高預(yù)測模型,結(jié)果表明:冠層葉面積和株高的預(yù)測值和實(shí)際測量值的變化趨勢一致,并通過模型驗(yàn)證方法驗(yàn)證了模型的有效性。
【關(guān)鍵詞】：植物生長柜 圖像處理 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) ARMAX模型 ARX模型
【學(xué)位授予單位】：天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S126;TP391.44;TN929.5
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• abstract5-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 課題的研究背景及意義9-12
• 1.1.1 課題研究背景9-11
• 1.1.2 課題研究意義11-12
• 1.2 課題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 植物生長柜的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 植物生長狀態(tài)測量的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.3 植物生長狀態(tài)預(yù)測的研究現(xiàn)狀15
• 1.3 論文主要內(nèi)容與組織結(jié)構(gòu)15-18
• 第2章 物聯(lián)網(wǎng)植物生長柜實(shí)驗(yàn)平臺18-35
• 2.1 物聯(lián)網(wǎng)植物生長柜系統(tǒng)18-20
• 2.1.1 物聯(lián)網(wǎng)定義及其技術(shù)結(jié)構(gòu)18-19
• 2.1.2 植物生長柜系統(tǒng)設(shè)計(jì)19-20
• 2.2 數(shù)據(jù)采集--物聯(lián)網(wǎng)感知層20-27
• 2.2.1 植物生長柜環(huán)境測控端設(shè)計(jì)20
• 2.2.2 植物生長柜環(huán)境硬件測控端總體結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)20-23
• 2.2.3 ANDROID系統(tǒng)簡介23
• 2.2.4 ANDROID系統(tǒng)編程基礎(chǔ)23-25
• 2.2.5 植物生長柜ANDROID端設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)25-27
• 2.3 數(shù)據(jù)傳輸--物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層27-28
• 2.4 物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器--物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層28-34
• 2.4.1 WEB服務(wù)器28-29
• 2.4.2 WEB服務(wù)器設(shè)計(jì)29-30
• 2.4.3 物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器搭建和數(shù)據(jù)通信30-34
• 2.5 本章小結(jié)34-35
• 第3章 植物生長狀態(tài)特征提取方法35-46
• 3.1 植物圖像采集與預(yù)處理35-38
• 3.1.1 圖像采集35
• 3.1.2 圖像灰度化35-36
• 3.1.3 灰度直方圖36-37
• 3.1.4 直方圖均衡化37
• 3.1.5 濾波去噪37-38
• 3.2 植物圖像分割技術(shù)38-43
• 3.2.1 灰度直方圖的雙峰法39
• 3.2.2 迭代法39-40
• 3.2.3 最大類間方差法40-42
• 3.2.4 形態(tài)學(xué)處理42-43
• 3.3 植物圖像形態(tài)特征提取方法43-45
• 3.3.1 冠層葉面積測量43
• 3.3.2 株高測量43-44
• 3.3.3 精度分析44-45
• 3.4 本章小結(jié)45-46
• 第4章 植物生長狀態(tài)預(yù)測方法研究46-62
• 4.1 基于KALMAN濾波的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型46-50
• 4.1.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)46-47
• 4.1.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)及其構(gòu)建47
• 4.1.3 KALMAN濾波思想47-49
• 4.1.4 基于KALMAN濾波的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練和仿真結(jié)果49-50
• 4.2 基于ARMAX模型的植物生長預(yù)測模型50-54
• 4.2.1 模型定階和參數(shù)估計(jì)51
• 4.2.2 模型檢驗(yàn)51-52
• 4.2.3 植物生長預(yù)測建模運(yùn)行結(jié)果52-54
• 4.3 基于ARX模型的植物生長預(yù)測模型54-57
• 4.3.1 ARX模型定階和參數(shù)估計(jì)55-56
• 4.3.2 模型運(yùn)行結(jié)果和模型檢驗(yàn)56-57
• 4.4 三種植物生長特征預(yù)測方法小結(jié)57-61
• 4.5 本章小結(jié)61-62
• 第5章 總結(jié)與展望62-64
• 5.1 總結(jié)62
• 5.2 展望62-64
• 參考文獻(xiàn)64-69
• 致謝69-70
• 申請學(xué)位期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文70

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王學(xué)軍;楊凱駿;王花;;LED共晶機(jī)的研制及工藝淺析[J];當(dāng)代農(nóng)機(jī);2010年10期

2 江天;張瀟;;智能LED植物生長系統(tǒng)[J];照明工程學(xué)報(bào);2013年S1期

3 曾明森;劉豐靜;何玉仙;王慶森;吳光遠(yuǎn);;茶園主要害蟲種群燈下監(jiān)測及頻振式與LED式殺蟲燈的效果評價(jià)[J];中國農(nóng)學(xué)通報(bào);2010年19期

4 田迎宇;尹懷寶;張明;;LED在日光節(jié)能溫室中的應(yīng)用[J];農(nóng)業(yè)技術(shù)與裝備;2014年10期

5 徐盼盼;符真珠;曹秀婷;王政;何松林;;LED紅光處理對牡丹試管苗生根及其酶活性的影響[J];河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2011年01期

6 陳立志;王德強(qiáng);邢巍巍;;淺談LED在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的推廣與應(yīng)用[J];農(nóng)機(jī)使用與維修;2010年04期

7 胡永逵;鮑順淑;楊其長;;LED在設(shè)施園藝中的應(yīng)用系列(六) LED與太陽能光伏結(jié)合在人工光植物工廠的應(yīng)用[J];農(nóng)業(yè)工程技術(shù)(溫室園藝);2009年10期

8 楊紅飛;楊長娟;任興平;唐敏;尹愛娟;李枝林;;LED不同光質(zhì)對洋桔梗組培苗可溶性蛋白含量的影響[J];現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技;2011年21期

9 李洪柱;;LED燈光照系統(tǒng)在林木培育過程中的應(yīng)用[J];林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備;2013年04期

10 朱錦磊;朱偉;劉懷阿;陸玉榮;張春梅;;灰飛虱對5種波長LED的趨光性比較及藍(lán)光對灰飛虱繁殖力的影響[J];江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào);2014年03期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 夏長泰;;白光LED新型熒光襯底的探索與制備[A];第15屆全國晶體生長與材料學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2009年

2 李勝利;蘇科;張麗;張弈;何柱國;;音樂調(diào)制LED植物生長器的研究[A];中國科協(xié)2005年學(xué)術(shù)年會(huì)生物物理與重大疾病分會(huì)論文摘要集[C];2005年

3 肖志國;;白光LED用新型發(fā)光粉和芯片研究進(jìn)展[A];第11屆全國發(fā)光學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2007年

4 張繼輝;;淺談半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)及其應(yīng)用[A];中國電子學(xué)會(huì)可靠性分會(huì)第十四屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文選[C];2008年

5 彭萬華;;超高亮度和白光LED在祖國大陸的現(xiàn)狀及發(fā)展[A];海峽兩岸第十屆照明科技與營銷研討會(huì)專題報(bào)告文集[C];2003年

6 郭子菱;;LED特殊照明應(yīng)用——植物照明新商機(jī)[A];海峽兩岸第十七屆照明科技與營銷研討會(huì)專題報(bào)告暨論文集[C];2010年

7 余仕文;;高性能q憊絳圓牧霞捌湓跇�、LEDt氨Ｉ現(xiàn)產(chǎn)捎肹A];2010年海峽兩岸功能性復(fù)合材料論壇論文集[C];2010年

8 張萬生;趙敏;;白光LED失效機(jī)理的研究[A];第二屆中國包頭·稀土產(chǎn)業(yè)論壇專家報(bào)告集[C];2010年

9 蔣吉強(qiáng);唐德良;李治強(qiáng);;影響白光LED衰減的關(guān)鍵因素研究[A];首屆珠中江科協(xié)論壇論文集[C];2011年

10 蔡明誠;;廣場、景觀、應(yīng)用LED新啟示[A];2007年中國（廈門）LED照明與裝飾論壇暨城市夜景建設(shè)研討會(huì)論文集[C];2007年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 田鳳;LED廣告游船國慶亮相重慶兩江[N];中國旅游報(bào);2009年

2 本報(bào)記者 程久龍;“專利門”卡住中國LED 深圳企業(yè)抱團(tuán)出擊[N];21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道;2010年

3 記者 郜天一;千元級LED電視“忽悠”消費(fèi)者[N];哈爾濱日報(bào);2011年

4 工業(yè)和信息化部軟件與集成電路促進(jìn)中心 羅佳秀 范兵 謝學(xué)軍;采取靈活策略應(yīng)對LED專利重壓[N];中國電子報(bào);2012年

5 蔡維希;新一代白光LED材料研發(fā)成功[N];中國化工報(bào);2013年

6 詩文;臺白光LED明年市場占有率達(dá)五成[N];電子資訊時(shí)報(bào);2004年

7 鄧楠 《金周刊》記者 丁一;未來新概念——白光LED讓資本趨之若鶩[N];中國經(jīng)營報(bào);2001年

8 湖南 肖國平;維修白光LED臺燈[N];電子報(bào);2007年

9 許志順 DigiTimes;臺廠白光LED：難逃日廠專利緊箍咒[N];電子資訊時(shí)報(bào);2006年

10 記者 萬林 北京;白光LED迎來發(fā)展機(jī)遇 2008年將增長16%[N];電子資訊時(shí)報(bào);2008年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 于音;白光LED用稀土離子摻雜熒光材料的制備及光譜性能研究[D];南開大學(xué);2013年

2 嚴(yán)小松;白光LED用熒光材料的制備與性能研究[D];上海交通大學(xué);2011年

3 王樂;白光LED高效封裝結(jié)構(gòu)及燈具級散熱機(jī)理的研究[D];浙江大學(xué);2012年

4 湯安;白光LED用含銦及鈮酸釓紅色熒光粉的發(fā)光性能研究[D];重慶大學(xué);2012年

5 張建立;硅襯底氮化鎵基黃光LED外延生長與器件性能研究[D];南昌大學(xué);2014年

6 慈志鵬;幾種LED用氧化物基熒光粉的制備和發(fā)光性能研究[D];蘭州大學(xué);2010年

7 肖芬;紫外激發(fā)白光LED熒光粉的制備及發(fā)光特性研究[D];華南理工大學(xué);2011年

8 谷捚鑫;白光LED用氮系熒光粉的可控制備及發(fā)光性能調(diào)控[D];東華大學(xué);2011年

9 李廣環(huán);白光LED用熒光粉的制備與性能研究[D];吉林大學(xué);2012年

10 宋佳音;基于行人穿行的LED道路照明功效研究[D];天津大學(xué);2012年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李文杰;無線LED智能照明控制系統(tǒng)的低功耗研究與設(shè)計(jì)[D];華南理工大學(xué);2015年

2 關(guān)沃歡;LED遠(yuǎn)程熒光膜片照明系統(tǒng)研究[D];華南理工大學(xué);2015年

3 唐洪亮;基于YAG系熒光粉的白光LED可靠性研究[D];華南理工大學(xué);2015年

4 陳思秋;白光LED用NaLaBB'O_6熒光粉的發(fā)光性能研究[D];陜西科技大學(xué);2015年

5 張華健;LED白光在二次配光設(shè)計(jì)中的顏色均勻性研究[D];復(fù)旦大學(xué);2013年

6 李榮玲;基于白光LED的可見光通信系統(tǒng)[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

7 常文瑞;紫外、近紫外白光LED用鋁酸鹽、硅酸鹽發(fā)光材料的制備及發(fā)光性能研究[D];蘭州大學(xué);2015年

8 秦琳;暖白光LED用新型紅色熒光粉的制備與性能研究[D];蘇州大學(xué);2015年

9 柳少華;暖白光LED用紅色熒光粉的制備及發(fā)光性質(zhì)研究[D];江西理工大學(xué);2015年

10 牛雅亮;基于LED的便攜式土壤有機(jī)質(zhì)檢測儀的研制[D];山西農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

，

本文編號：608034