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基于物聯(lián)網(wǎng)的水產(chǎn)養(yǎng)殖管理系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)_畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-文庫吧資料

2024-09-08 17:24本頁面
  

【正文】 原則下進(jìn)行工作任務(wù)劃分以獲取監(jiān)測區(qū)域信息,并經(jīng)過多跳后路由到匯聚節(jié)點(diǎn) , 匯聚節(jié)點(diǎn)的處理能力、存儲(chǔ)能力和通信能力相對較強(qiáng),一般通過固定的持續(xù)電源供電 , 它連接 ZigBee網(wǎng)絡(luò)與 Inter等外部網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)兩種協(xié)議之間的通信協(xié)議轉(zhuǎn)換,監(jiān)測數(shù)據(jù)由 Inter到達(dá)管理節(jié)點(diǎn) , 用戶通過管理節(jié)點(diǎn)對傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置和管理,發(fā)布監(jiān)測任務(wù)以及收集監(jiān)測數(shù)據(jù)。 ZigBee(IEEE )技術(shù)是基于ZigBee協(xié)議的一種短距離、低復(fù)雜度 、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無線通信技術(shù),工作頻段分別為 214GHz, 868MHz(歐洲 )及 915MHz(美國 ),均為免執(zhí)照頻段,具有 16個(gè)擴(kuò)頻通信信道。作為一種新的信息獲取方式和處理模式 ,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)目前已成為國內(nèi)外備受關(guān)注的研究熱點(diǎn) ,廣泛應(yīng)用 于軍事、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療監(jiān)護(hù)、工農(nóng)業(yè)以及智能家居等多個(gè)領(lǐng)域。 基于 Zigbee 技術(shù)的無線傳感器的簡介 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的具有感知、計(jì)算和無線通信能力的傳感器節(jié)點(diǎn)通過自組織方式構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。應(yīng)用層主要運(yùn)用到 M2M技術(shù)、用于處理海量數(shù)據(jù)的云計(jì)算技術(shù)、人 工智能、數(shù)據(jù)挖掘等相關(guān)技術(shù)。同時(shí),各種行業(yè)和家庭應(yīng)用的開發(fā)將會(huì)推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)的普及,也給整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈帶來利潤。 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用可分為監(jiān)控型( 物流監(jiān)控、污染監(jiān)控),查詢型(智能檢索、遠(yuǎn)程抄表),控制性(智能交通、智能家居、路燈控制),掃描型(手機(jī)錢包、高速公路不停車收費(fèi))等。應(yīng)用層的主要功能是把感知和傳輸來的信息進(jìn)行分析和處理,做出正確的控制和決策,實(shí)現(xiàn)智能化的管理、應(yīng)用和服務(wù)。本節(jié)將介紹物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中處于關(guān)鍵地位的應(yīng)用層及其關(guān)鍵技術(shù)。 水產(chǎn)養(yǎng)殖管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)層,用來傳遞從感知層中獲取來的信息,為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控提供了保障。同時(shí),網(wǎng)絡(luò)層中的感知數(shù)據(jù)管理與處理技術(shù)是實(shí)現(xiàn)以數(shù)據(jù)為中心的物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)。隨著物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展,建立端到端的全局網(wǎng)絡(luò)將成為必須。同時(shí),物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層將承擔(dān)比現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)更大的數(shù)據(jù)量和面臨更高的服務(wù)質(zhì)量要求,所以現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)尚不能滿足物聯(lián)網(wǎng)的需求,這就意味著物聯(lián)網(wǎng)需要對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行融合和擴(kuò)展,利用新技術(shù)以實(shí)現(xiàn)更加廣泛和高效的互聯(lián)功能。 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層是在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上建立起來的,它與目前主流的移動(dòng)通信網(wǎng)、國際互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)、各類專網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)一樣,主要承擔(dān)著數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?,特別是當(dāng)三網(wǎng)融合后,有線 電視網(wǎng)也能承擔(dān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ堋? 圖 22 智能水質(zhì)傳感器圖 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層 物聯(lián)網(wǎng)的價(jià)值在什么地方 ? 主要在于網(wǎng),而不在于物。 江 蘇 大 學(xué) 學(xué) 士 學(xué) 位 論 文 7 在水產(chǎn)養(yǎng)殖管理系統(tǒng)中物聯(lián)網(wǎng)的感知層主要用于檢測養(yǎng)殖水質(zhì)環(huán)境的 檢測和監(jiān)控,利用各種傳感器例如: PH值檢測儀、水溶氧分析儀、水溫測試儀等如圖 22所示。通過嵌入式系統(tǒng)對信息進(jìn)行處理,并通過隨機(jī)自組織無線通信網(wǎng)絡(luò)以多跳中繼方式將所感知信息傳送到接入層的基站節(jié)點(diǎn)和接入網(wǎng)關(guān),最終到達(dá)用戶終端,從而真正實(shí)現(xiàn) “ 無處不在 ” 的物聯(lián)網(wǎng)的理念。 圖 21 物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)示意圖 物聯(lián)網(wǎng)感知層 感知層所需要的關(guān)鍵技術(shù)包括檢測技術(shù)、中低速無線或有線短距離傳輸技術(shù)等。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)需要對無線傳感網(wǎng)中的傳感節(jié)點(diǎn)、路由器等設(shè)備進(jìn)行管理,同時(shí)它也需要對網(wǎng)關(guān)設(shè)備進(jìn)行管理。 理能力:對于任何網(wǎng)絡(luò)而言,管理能力是必不可少的。 :物聯(lián)網(wǎng)中傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和傳感器網(wǎng)絡(luò)需要相互交換信息,物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)需要在它們之間提供協(xié)議轉(zhuǎn)換能力。作為連接傳感 器網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的橋梁,物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)應(yīng)具有如下功能: :網(wǎng)關(guān)需要具備接入多種現(xiàn)有通信網(wǎng)的能力,這些通信網(wǎng)包括: 2G/3G/4G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、無線局域網(wǎng)、有線網(wǎng)絡(luò)。在互聯(lián)網(wǎng)中,網(wǎng)關(guān)又稱網(wǎng)間連接器或協(xié)議轉(zhuǎn)換器,它工作于傳輸層,用于兩個(gè)高層協(xié)議不同的網(wǎng)絡(luò)互連。 物聯(lián)網(wǎng)感知層存在大量的傳感器,這些傳感器組成許多傳感器網(wǎng)絡(luò),而傳感器網(wǎng)絡(luò)感知的數(shù)據(jù)又需要傳遞到網(wǎng)絡(luò)層,由網(wǎng)絡(luò)層的廣域網(wǎng)絡(luò)傳送出去。網(wǎng)絡(luò)層由各種通信網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)融合而成,本層負(fù)責(zé)將感知到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、匯聚、處理,并能夠可靠傳輸出去。 物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu) 物聯(lián)網(wǎng)的基本體系架構(gòu) (DCM)主要由三層構(gòu)成:感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。在 2020年的兩會(huì)期間 ,物聯(lián)網(wǎng)被寫進(jìn)了政府的工作報(bào)告當(dāng)中 ,從而物聯(lián)網(wǎng)成為五大新興國家戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)之一, 2020年 10月的《國務(wù)院關(guān)于加快培育和發(fā)展 戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》中 ,物聯(lián)網(wǎng)也被列為戰(zhàn)略性的新興產(chǎn)業(yè)。 江 蘇 大 學(xué) 學(xué) 士 學(xué) 位 論 文 5 第二章 物聯(lián)網(wǎng)的 相關(guān)技術(shù)介紹 物聯(lián)網(wǎng)概念及介紹 物聯(lián)網(wǎng)原理只是國際電信聯(lián)盟所提出的一個(gè)概念, 麻省理工學(xué)院的 AutoID研究中心在 1999年提出物聯(lián)網(wǎng)的概念 :利用射頻識(shí) (Radio Frequency Identification, RFID)與條碼等信息傳感設(shè)備將所有的物品和互聯(lián)網(wǎng)連接 ,從而實(shí)現(xiàn)智能化的管理與識(shí)別。 第四章關(guān)于對 WEB開發(fā)的相關(guān)技術(shù)和優(yōu)點(diǎn)行討論 第五章先介紹 MYECLIPSE開發(fā)工具和 MYSQL數(shù)據(jù)庫,對水產(chǎn)養(yǎng)殖管理系統(tǒng)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì),并對其進(jìn)行仿真。 第二章主要介紹物聯(lián)網(wǎng)的整體結(jié)構(gòu)和感知層、網(wǎng)絡(luò)層中運(yùn)用到的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行簡要的的介紹。針對項(xiàng)目特點(diǎn),通過 JAVA語言編寫的程序來模擬對養(yǎng)殖戶水質(zhì)參數(shù)的采集和入庫,再利用 WEB開發(fā)相關(guān)知識(shí) 和技術(shù) ,將數(shù)據(jù)庫中的養(yǎng)殖戶信息和水質(zhì)參數(shù)進(jìn)行相關(guān)的操作和管理。 這一技術(shù) 能將我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)推向世界的新高峰。為此我們需要開發(fā)一套人工智能的,方便養(yǎng)殖戶操作,實(shí)現(xiàn)無人化 24小時(shí)監(jiān)控,能夠?qū)崟r(shí)查詢 水產(chǎn)品信息 的水產(chǎn)養(yǎng)殖管理系統(tǒng)。傳統(tǒng)的養(yǎng)殖方式一般是根據(jù)觀察魚或蝦等浮頭情況來判斷水中是否缺氧,根據(jù)水中的混濁度來判斷水中的氨氮等多種成份的含量,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來判斷水中的 PH值及水溫,需要人工來開啟增氧設(shè)備??偟脕碚f,目前中國利用物聯(lián)網(wǎng) 技術(shù)對農(nóng)業(yè)系統(tǒng)上的信息采集已經(jīng)去的比較大的進(jìn)步,但是技術(shù)跟國外相比,還是有比較大的差距。 國外方面,厄瓜多爾有研究把物聯(lián)網(wǎng)與水產(chǎn)養(yǎng)殖中蝦病害早期診斷,通過 GIS的統(tǒng)計(jì),分析出蝦病害的發(fā)展?fàn)顩r、趨勢,并做出及時(shí)措施,可有效的減少蝦病害帶來的經(jīng)濟(jì)損失。示范基地采用的水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng),可以對蟹塘內(nèi)的溶解氧、 P H值、水溫等進(jìn)行在線監(jiān)測,及時(shí)調(diào)節(jié)水質(zhì),預(yù)測各種病情發(fā)生,使水產(chǎn)品在最適宜的環(huán)境下生長,達(dá)到增產(chǎn)、節(jié)能、省工、適時(shí)用藥、減少環(huán)境污染等效果。宜興移動(dòng)公司還專門架設(shè)了 ,為該基地接入了專用光纖。 2020年 3月,在國家農(nóng)業(yè)部、省和無錫市相關(guān)部門支持下,宜興市農(nóng)林部門聯(lián)合鵬鷂生態(tài)農(nóng)業(yè)有限公司,與中國農(nóng)業(yè)大學(xué)合作建立了江蘇省首個(gè)物聯(lián)網(wǎng)水產(chǎn)養(yǎng)殖基地。 2020年 8月 12日,江蘇省宜興市高塍鎮(zhèn) 某養(yǎng)殖戶 ,根據(jù)蟹塘內(nèi)水質(zhì)智能傳感器傳來的實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù),通過手機(jī)及時(shí)遙控啟動(dòng)了蟹塘內(nèi)的增氧泵。而目前計(jì)算機(jī)技術(shù),特別是由人工智能、互聯(lián)網(wǎng)、傳感器技術(shù)組合而成的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展非常迅猛,成為科技革命的一大主流。但同時(shí)仍存在成本、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)、成熟商業(yè) 模式建立等問題,物聯(lián)網(wǎng)的秋天還需要時(shí)日,物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展任重而道遠(yuǎn)。作為物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)關(guān)鍵的參與者,國內(nèi)三大電信運(yùn)營商正在積極承接國家戰(zhàn)略,充分利用自有優(yōu)勢資源,對既有產(chǎn)品進(jìn)行挖掘、對新產(chǎn)品進(jìn)行探索,努力開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品;同時(shí),發(fā)揮運(yùn)營商產(chǎn)業(yè)鏈職能,參與標(biāo)準(zhǔn)制訂、技術(shù)研究與產(chǎn)品開發(fā)、市場推廣,積極推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展從概念到技術(shù)研究、試點(diǎn)實(shí)驗(yàn)階段,已經(jīng)取得了突破性進(jìn)展。 終端感知、網(wǎng)絡(luò)連接及后臺(tái)運(yùn)算,是物聯(lián)網(wǎng)三大關(guān)鍵技術(shù),而終端感知是物聯(lián)網(wǎng)三大關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)。在物聯(lián)網(wǎng)中,物品 (商品 )能夠彼此進(jìn)行 “交流 ”,而無需人的干江 蘇 大 學(xué) 學(xué) 士 學(xué) 位 論 文 2 預(yù)。這些物體通過各種信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接在一起,進(jìn)行更為復(fù)雜的信息交換和通信。物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng),它是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展。因此,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)施漁業(yè)養(yǎng)殖的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)管、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、科學(xué)決策、預(yù)警及風(fēng)險(xiǎn)控制、專家咨詢等生產(chǎn)過程的科學(xué)化、數(shù)字化。 當(dāng)養(yǎng)殖場環(huán)境異常時(shí),除了服務(wù)器中的專家系統(tǒng)發(fā)出指令驅(qū)動(dòng)電機(jī)調(diào)節(jié)環(huán)境(如增氧機(jī)增加 溶解氧),控制中心的告警箱也能夠發(fā)出聲光告警,服務(wù)器向相關(guān)人員發(fā)出告警短信。網(wǎng)關(guān)將養(yǎng)殖場的環(huán)境數(shù)據(jù)利用 3G模塊(或 GPRS模塊)發(fā)送至控制中心的服務(wù)器 ,服務(wù)器利用專家管理系統(tǒng)依據(jù)水產(chǎn)品的生長模型結(jié)合人工智能技術(shù)向網(wǎng)關(guān)發(fā)送控制指令,網(wǎng)關(guān)依控制指令利用控制箱驅(qū)動(dòng)電機(jī)采取動(dòng)作調(diào)節(jié)養(yǎng)殖場的水產(chǎn)品的生長環(huán)境,從而利于水產(chǎn)品生長。WEB江 蘇 大 學(xué) 學(xué) 士 學(xué) 位 論 文 IV 目 錄 第一章 緒 論 .........................................................................................................................1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r .....................................................................................................1 國內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)水產(chǎn)養(yǎng)殖的技術(shù)現(xiàn)狀 .............................................................................2 論文課題的項(xiàng)目背景 .....................................................................................................3 論文研究的主要內(nèi)容 .....................................................................................................4 第二章 物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)介紹 ......................................................................................5 物聯(lián)網(wǎng)概念及介紹 .........................................................................................................5 物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu) ...................................................................................................5 物聯(lián) 網(wǎng)感知層 .......................................................................................................6 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層 .......................................................................................................7 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層 .......................................................................................................8 基于 Zigbee 技術(shù)的無線傳感器的簡介 ......................................................................8 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) ...................................................................................................8 Zigbee 技術(shù) ............................................................................................................9 Zigbee 技術(shù)在系統(tǒng)中的作用 ................................................................................9 GPRS 無線通信技術(shù)概念及簡介 ...................................................................................9 GPRS 相關(guān)技術(shù) ...................................................................................................10 GPRS 的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) ...............................................................................................
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