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《河蟹高效養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)調(diào)控模式優(yōu)化集成關(guān)鍵技術(shù).pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、學(xué)校代碼:10286分類號:TP274+.2密級:公開UDC:621.3學(xué)號:152710河蟹高效養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)調(diào)控模式優(yōu)化集成關(guān)鍵技術(shù)研究生姓名：范振導(dǎo)師姓名：陳俊杰教授申請學(xué)位級別工學(xué)碩士學(xué)位授予單位東南大學(xué)一級學(xué)科名稱儀器科學(xué)與技術(shù)論文答辯日期2018年06月03日二級學(xué)科名稱測試計量技術(shù)及儀器學(xué)位授予日期2018年月日答辯委員會主席周建江教授評閱人盲審盲審2018年06月03日KeyTechnologyofOptimizationandIntegrationonRegulationPattern
2、sforIoTofRiverCrabEfficientBreedingADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringByFanZhenSupervisedbyChenJun-jieSchoolofInstrumentScience&EngineeringSoutheastUniversityJune3,2018東南大學(xué)學(xué)位論文獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下
3、進行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得東南大學(xué)或其它教育機構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。研究生簽名：日期：東南大學(xué)學(xué)位論文使用授權(quán)聲明東南大學(xué)、中國科學(xué)技術(shù)信息研究所、國家圖書館、《中國學(xué)術(shù)期刊（光盤版）》電子雜志社有限公司、萬方數(shù)據(jù)電子出版社、北京萬方數(shù)據(jù)股份有限公司有權(quán)保留本人所送交學(xué)位論文的復(fù)印件和電子文檔，可以采用
4、影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。本人電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致。除在保密期內(nèi)的保密論文外，允許論文被查閱和借閱，可以公布（包括以電子信息形式刊登）論文的全部內(nèi)容或中、英文摘要等部分內(nèi)容。論文的公布（包括以電子信息形式刊登）授權(quán)東南大學(xué)研究生院辦理。研究生簽名：導(dǎo)師簽名：日期：摘要摘要在過去的三十年里，我國河蟹養(yǎng)殖業(yè)取得了長足的發(fā)展和顯著的進步。然而，長期粗放式的養(yǎng)殖方式以及養(yǎng)殖技術(shù)的落后，使得我國河蟹養(yǎng)殖經(jīng)濟效益不明顯，國際競爭力較弱。以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為核心的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正迅猛發(fā)展，在國民
5、經(jīng)濟的各個行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效用。本課題結(jié)合智能傳感器技術(shù)和嵌入式計算技術(shù)，將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于河蟹養(yǎng)殖領(lǐng)域，在實地考察養(yǎng)殖現(xiàn)場了解養(yǎng)殖人員需求的基礎(chǔ)上，針對河蟹養(yǎng)殖行業(yè)三種典型的養(yǎng)殖模式分別設(shè)計了不同的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)。就三種調(diào)控模式中涉及的感控層關(guān)鍵技術(shù)、自組網(wǎng)傳輸技術(shù)和檢測參數(shù)優(yōu)化技術(shù)進行了研究和設(shè)計。本課題的工作主要包括以下幾個方面：在分析河蟹養(yǎng)殖行業(yè)現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，設(shè)計了三種適用不同養(yǎng)殖規(guī)模的WSN系統(tǒng)架構(gòu)，通過詳細介紹底層關(guān)鍵設(shè)備的主要性能、運行流程
6、等來說明三種調(diào)控模式系統(tǒng)如何搭建；為保證感知層參數(shù)采集準確性，從測量原理的角度出發(fā)，設(shè)計了一整套參數(shù)標定和溫度補償方法；在系統(tǒng)的控制層設(shè)計中考慮網(wǎng)絡(luò)能耗和響應(yīng)溶解氧超限及時性的平衡，設(shè)計了變周期監(jiān)測策略。在分析溶解氧過飽和機理基礎(chǔ)上設(shè)計了溶解氧過飽和處理方法。針對多增氧泵控制需要和溶解氧水平分布差異問題，將多增氧泵控制和多點測量相結(jié)合，設(shè)計了包括池塘劃分、節(jié)點部署在內(nèi)的解決方案。采集和控制離不開可靠的自組網(wǎng)傳輸技術(shù)支持。MAC層采用支持低功耗偵聽和CCA退避機制的基于競爭的B-MAC協(xié)議優(yōu)化信道分配
7、改善傳輸沖突，自組網(wǎng)路由協(xié)議選擇了多跳路由協(xié)議CTP協(xié)議，并針對河蟹養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)囊笤O(shè)計了其對雙向傳輸?shù)闹С?，該協(xié)議優(yōu)化了傳輸路徑，提高了傳輸?shù)目煽啃?，兼顧了傳輸開銷。針對河蟹養(yǎng)殖環(huán)境需要監(jiān)測參數(shù)多、部分參數(shù)檢測成本較高和實時性差的問題，在分析研究基礎(chǔ)上確定總氮總磷作為檢測參數(shù)優(yōu)化目標。將測得的樣本集分成訓(xùn)練集和驗證集，使用了集成學(xué)習(xí)中典型的隨機森林和GBDT算法對訓(xùn)練集數(shù)據(jù)進行訓(xùn)練建模，在驗證集驗證模型輸出總氮總磷結(jié)果準確性和泛化能力，兩個算法在簡化了輸入特征量的同時都取得了良好的預(yù)測效果，相
8、較而言GBDT算法從實驗結(jié)果上表現(xiàn)出相對更好的性能。最后在常州金壇區(qū)漁業(yè)科技示范基地和三家養(yǎng)殖戶進行了示范性的安裝測試，在現(xiàn)場對路由的自組織性、組網(wǎng)傳輸?shù)膩G包和控制效果以及節(jié)能性進行了檢驗。驗證了系統(tǒng)架構(gòu)的可行性，關(guān)鍵技術(shù)的有效性。本課題設(shè)計的河蟹高效養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)調(diào)控模式優(yōu)化集成關(guān)鍵技術(shù)，有效兼顧了水質(zhì)參數(shù)數(shù)據(jù)采集、處理、控制、自組網(wǎng)傳輸和檢測參數(shù)優(yōu)化等問題，可以廣泛應(yīng)用于河蟹養(yǎng)殖現(xiàn)場，具有廣闊的應(yīng)用前景和良好的社會、經(jīng)濟效益。關(guān)鍵詞:調(diào)控模式，河蟹養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)，無線傳感
