果園環(huán)境智能監(jiān)測系統(tǒng)及模型研究.pdf

1、果園環(huán)境監(jiān)測與果農的生產活動密不可分。針對果園環(huán)境監(jiān)測的特點，本文構建了面向果園環(huán)境監(jiān)測的傳感器網(wǎng)絡，設計了一種基于農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的果園環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)由網(wǎng)絡高清紅外智能球、土壤節(jié)點、環(huán)境節(jié)點、網(wǎng)關節(jié)點和遠程控制中心組成，能夠對果園區(qū)域內的信息進行在線監(jiān)測和分析，系統(tǒng)具有動態(tài)自組、功耗低、時延短、容量大、可靠性高的特點。接著,本文使用 BP神經網(wǎng)絡（Error Back Propagation Neural Network）的方法利用氣

2、象參數(shù)來預測萬安的太陽輻射。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，每天相對濕度的平均值，每天風速的平均值，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)絡中的輸入，每天太陽輻射的平均值作為輸出。BP神經網(wǎng)絡的訓練集和測試集采用了多層感知器，其中用平均絕對百分比誤差MAPE（Mean Absolute Perc

3、entage Error）來評價多層感知器的性能。訓練預測模型與實際太陽輻射值相吻合，結果決定系數(shù)R2(Coefficient of determination)值為0.99531，MAPE為5.9674％。論文的主要研究內容有：
　?。?）針對果園環(huán)境智能監(jiān)測的需求，設計了一種基于農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)果園環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)由網(wǎng)絡高清紅外智能球、土壤節(jié)點、環(huán)境節(jié)點、網(wǎng)關節(jié)點和遠程控制中心組成，能夠對果園農場內土壤溫濕度、葉面濕度、空氣溫濕

4、度、風速風向、太陽輻射、紫外線輻射、雨量、大氣壓力等進行實時在線監(jiān)測，并轉發(fā)給控制中心，控制中心對數(shù)據(jù)進行處理并用各種圖表格式顯示出來。經過兩年多的穩(wěn)定運行，系統(tǒng)具有操作簡單、方便直觀、配置靈活、功耗低、網(wǎng)絡容量大等優(yōu)點。
　?。?）為了果園安防、果樹高度、莖的分蘗數(shù)、果樹營養(yǎng)狀況和病蟲害遠程動態(tài)實時監(jiān)控，采用了網(wǎng)絡高清紅外智能球。網(wǎng)絡高清紅外智能球內置運轉平穩(wěn)定位準確精密步進電機驅動的云臺和自帶變焦鏡頭高靈敏度、高分辨率一體化數(shù)

5、字處理彩色機芯，在系統(tǒng)中以視頻信息和控制信息的方式傳輸，實現(xiàn)了畫面清晰定位、歷史錄像查詢、全天候多方位實時監(jiān)測等功能。
　?。?）在傳感網(wǎng)絡的監(jiān)測系統(tǒng)中，土壤節(jié)點、環(huán)境節(jié)點、網(wǎng)關節(jié)點具有非常重要的作用。本文設計了監(jiān)測節(jié)點硬件電路和節(jié)點的軟件程序，同時對各節(jié)點傳感器的特點、各節(jié)點的結構、各節(jié)點的細節(jié)安裝情況做了詳細的說明。土壤節(jié)點在10cm、20cm、40cm、60cm的不同深度部署了四個溫度傳感器和四個濕度傳感器。
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