智慧農(nóng)業(yè)一直在智慧經(jīng)濟(jì)中占據(jù)著巨大的比重,無(wú)論是發(fā)達(dá)國(guó)家還是發(fā)展中國(guó)家,智慧農(nóng)業(yè)都是其鞏固經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)、凸顯后發(fā)優(yōu)勢(shì)、實(shí)現(xiàn)趕超戰(zhàn)略的主要途徑,因此,不斷探索更先進(jìn)、更有實(shí)踐性的智慧農(nóng)業(yè)方法勢(shì)在必行。農(nóng)業(yè)大棚溫濕度預(yù)測(cè)預(yù)警作為智慧農(nóng)業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域之一,是利用傳感器等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)的采集,并采用數(shù)學(xué)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)方法,對(duì)農(nóng)業(yè)大棚溫濕度未來(lái)發(fā)展的可能性趨勢(shì)在一定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行推測(cè)和估計(jì),并對(duì)不正確、不適宜的棚內(nèi)狀態(tài)進(jìn)行預(yù)警。本文針對(duì)農(nóng)業(yè)溫室大棚溫濕度預(yù)測(cè)預(yù)警中存在的問(wèn)題,首先是通過(guò)NodeMCU和CC2530實(shí)現(xiàn)串口通信,接收、緩存終端數(shù)據(jù);并利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和NodeMCU模塊中的WiFi功能,通過(guò)MQTT通信協(xié)議,實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)大棚現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集。其次利用采集到的數(shù)據(jù)和中國(guó)天氣網(wǎng)公布的氣象觀測(cè)值,在考慮不同影響因子的條件下,對(duì)大棚最高溫、最低溫通過(guò)網(wǎng)格搜索優(yōu)化支持向量機(jī)核參數(shù)和懲罰因子進(jìn)行預(yù)測(cè)建模研究,并利用逐時(shí)轉(zhuǎn)化系數(shù),計(jì)算出大棚內(nèi)相應(yīng)時(shí)刻的溫度,達(dá)到逐時(shí)預(yù)測(cè)大棚內(nèi)溫度的目的。此外,在充分考慮不同環(huán)境因子對(duì)大棚濕度的影響下,預(yù)測(cè)出農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)逐時(shí)的環(huán)境濕度狀況。在對(duì)溫室大棚溫度預(yù)警的... 

【文章來(lái)源】：內(nèi)蒙古科技大學(xué)內(nèi)蒙古自治區(qū)

【文章頁(yè)數(shù)】：57 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

內(nèi)蒙古科技大學(xué)碩士學(xué)位論文-6-協(xié)議完成短距離無(wú)線通訊，將傳感器采集的數(shù)據(jù)上傳到鄰近的協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，協(xié)調(diào)器通過(guò)串口通信發(fā)送給NodeMCU，服務(wù)器端程序訂閱相關(guān)話(huà)題，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到CSV文件中，同時(shí)通過(guò)MQTT協(xié)議，完成在服務(wù)器的發(fā)布和訂閱，手機(jī)app通過(guò)訂閱主題消息實(shí)時(shí)顯示大棚環(huán)境信息數(shù)據(jù)。2.2系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.2.1傳感器的選擇本實(shí)驗(yàn)主要采集溫室大棚內(nèi)的溫度、濕度以及光照強(qiáng)度這三種環(huán)境信息，以下是對(duì)實(shí)現(xiàn)采集信息傳感器的介紹。（1）空氣溫濕度傳感器在參考大棚內(nèi)環(huán)境不同季節(jié)的溫濕度范圍，以及傳感器的使用范圍，本文選用溫濕度傳感器DHT22。DHT22也稱(chēng)為AM2302，是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器[23]。DHT22傳感器采用簡(jiǎn)化的單總線通信，單總線即只有一條數(shù)據(jù)線，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)交換、控制均由數(shù)據(jù)線完成。主機(jī)訪問(wèn)傳感器必須嚴(yán)格遵守單總線序列，若出現(xiàn)序列混亂，傳感器將不響應(yīng)主機(jī)。溫度和濕度都是在一條線上讀取的[24]，驅(qū)動(dòng)它只需三根線：電源線、信號(hào)線和地線，因此其電路也很簡(jiǎn)單。DHT22溫濕度采集模塊實(shí)物圖如圖2.2所示。圖2.2DHT22溫濕度采集模塊實(shí)物圖DHT22特性[25]為：濕度量程范圍：0~99.9%RH，精度±2%RH；溫度量程范圍：-40℃~80℃，精度±0.5℃；分辨率：16位模式，0.1%RH；工作電壓：3.3-5.5V；輸出形式：數(shù)字輸出。

內(nèi)蒙古科技大學(xué)碩士學(xué)位論文-7-（2）光照強(qiáng)度傳感器本研究中光照強(qiáng)度傳感器選用BH1750fvi傳感器，BH1750fvi包含光敏電阻，光敏電阻感知光照強(qiáng)度的同時(shí)電阻值發(fā)生變化，采集光敏電阻上的電壓值就可以根據(jù)這個(gè)電壓值算出光照強(qiáng)度[26]。硬件上通過(guò)用比較芯片使傳感器可以適應(yīng)不同的環(huán)境，從而輸出模擬信號(hào)和狀態(tài)量。同時(shí)可以通過(guò)傳感器節(jié)點(diǎn)板上的可調(diào)電阻，實(shí)現(xiàn)控制引腳電平的輸出，以適應(yīng)不同環(huán)境，達(dá)到更加精準(zhǔn)的控制[27]。BH1750fvi傳感器的高分辨率特性可以測(cè)量較大范圍的光照度值，直接輸出對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)的數(shù)字值，而大棚內(nèi)特殊的環(huán)境氣候日變化較大，因此該傳感器也適合大棚數(shù)據(jù)氣候采集。BH1750fvi傳感器實(shí)物圖如圖2.3所示。圖2.3BH1750fvi傳感器實(shí)物圖BH1750fvi技術(shù)參數(shù)[28]為：光強(qiáng)度測(cè)量范圍：0-65535lx；輸出形式：數(shù)字輸出；工作電壓：3-5V；工作方式：標(biāo)準(zhǔn)NXPIIC通信協(xié)議。2.2.2采集終端及網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)采集終端的節(jié)點(diǎn)是溫室大棚實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)闹匾M成部分，首先通過(guò)ZigBee協(xié)議組網(wǎng)，然后將采集數(shù)據(jù)上傳到由CC2530射頻板模塊和NodeMCU模塊組成的網(wǎng)關(guān)[29]。ZigBee射頻芯片為低速短距離無(wú)線通信協(xié)議，協(xié)議底層基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的媒體訪問(wèn)層與物理層，主要有較低傳輸速率、低功耗、低成本、組網(wǎng)數(shù)量多、復(fù)雜度低、數(shù)據(jù)傳輸可靠、通信安全等特征[30]。所以，選擇該射頻芯片為溫室

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本文編號(hào)：3010394