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基于语义物联网的农田墒情传感网络研究

基于语义物联网的农田墒情传感网络研究

作者：蔡长煦中国矿业大学

学位级别：硕士

近年来,农业物联网技术迅猛发展,语义物联网已经成为多个农业领域的热门话题。语义物联网通过智能化决策与管理技术,对农业信息数据进行分析与处理,提升农作物耕作水平,优化农业生产与资源调配过程,有效提高农田信息化生产质量和效率,... 详细信息

近年来,农业物联网技术迅猛发展,语义物联网已经成为多个农业领域的热门话题。语义物联网通过智能化决策与管理技术,对农业信息数据进行分析与处理,提升农作物耕作水平,优化农业生产与资源调配过程,有效提高农田信息化生产质量和效率,减少资源浪费与环境污染。随着智慧农业的飞速发展,农田墒情采集网络的复杂度也越来越高,设备种类繁多且数量巨大,加大了农田信息化管理工作的难度。为此,适用于农田设备的语义网络建设是农业物联网工作中至关重要的内容。现有的农田墒情监测系统因存在各种弊端,难以普及应用。此外,农田中存在异构物联网数据信息整合的难题,使得农业维护人员难以充分利用墒情信息,从而难以提高生产效率。因此开展应用语义物联网技术构建农田墒情传感网络的工作,主要研究内容如下:(1)提出语义传感网络与农田墒情本体融合的FSSN本体模型,设计了农业墒情采集设备领域的9个关键实体类型,同时构建农田墒情领域的顶层本体,扩展FSSN的应用模型;然后,提出一种基于改进的远程监督语义抽取模型,将Trans-E图嵌入机制融入远程监督模型,设计了PCNN-Trans-E模型进行农田墒情设备领域的关系抽取相关工作;接着,通过DBpedia数据集完成训练,并在包含12个墒情关系类型的FMSR数据集进行验证;最后,实验结果表明本文提出的PCNN-Trans-E抽取结果要优于其它传统模型,AUC值达到0.5875。(2)为简化FSSN模型提出轻量化设计方法。首先,使用Tf-Idf算法分析农田本体语义权重,提出FSSN-SDRM算法与语义注释方法构建农田墒情轻量级本体模型;然后,对农作物生长环境进行分析,设定适宜性推理规则,使用Jena API对注释本体模型推理;最后,根据农田节点采集的墒情信息在轻量级中间件NVIDIA TX2平台上进行实验,查询数据库中推理信息的正确性,比较设备的响应时间;实验结果表明,轻量级FSSN注释本体将平均响应时间缩短了41.4%时间,TX2中时间减少了12.81%,能够迅速并准确的进行农作物生长环境的适宜性判断,为农业信息化采集提供新的思路。(3)最后,根据以上研究内容,设计了农田墒情语义平台。结合感知层、中间件、软件应用层完成了语义平台的搭建,将得到的实体和关系进行存储,并开发了具有可视化展示、知识查询和知识管理功能的农田墒情采集设备可视化管理平台,得出本系统可以达到预期效果。本文包括图41幅,表29个,参考文献85篇。

关键词：语义物联网 FSSN 知识图谱农田墒情关系抽取

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徐州市农田土壤墒情精细化评估业务系统

湖北农业科学 2022年第6期61卷 143-147页

作者：薛丹张仁祖胡慎慎李静怡贾红张利华陈耿曹梦瑶徐州市气象局江苏徐州221000

农田土壤墒情是影响农业生产的关键因子之一。为解决传统农田土壤墒情监测点少、监测时效差、区域分布评估困难等问题,基于CLDAS土壤湿度分析产品,通过Python编程语言,建立徐州市农田土壤墒情精细化评估业务系统。结果表明,该系统操作简... 详细信息

农田土壤墒情是影响农业生产的关键因子之一。为解决传统农田土壤墒情监测点少、监测时效差、区域分布评估困难等问题,基于CLDAS土壤湿度分析产品,通过Python编程语言,建立徐州市农田土壤墒情精细化评估业务系统。结果表明,该系统操作简便,能够实现农田土壤墒情全面、准确、快速、滚动监测,满足了农田土壤墒情大范围区域化评估和小范围精细化评估的要求。

关键词：农田墒情 CLDAS土壤湿度分析产品 Python

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区域农田墒情监测和抗旱系统设计

湖北农业科学 2014年第12期53卷 2918-2922页

作者：庞党锋卢胜利杨伟龙天津职业技术师范大学工程实训中心天津300222 天津职业技术师范大学电子工程学院天津300222 天津市现场总线控制工程技术中心天津300222 中国农业大学工学院北京100083

为了提高农业生产灌溉自动化程度和节约水资源,结合干旱半干旱地区土壤的特点,设计了基于PLC和GPRS的农田墒情监测和抗旱系统。系统由上位机WinCC组态软件通过GPRS无线网络和PLC通信,对土壤墒情和灌溉水泵进行远端监控,组成了区域农田... 详细信息

为了提高农业生产灌溉自动化程度和节约水资源,结合干旱半干旱地区土壤的特点,设计了基于PLC和GPRS的农田墒情监测和抗旱系统。系统由上位机WinCC组态软件通过GPRS无线网络和PLC通信,对土壤墒情和灌溉水泵进行远端监控,组成了区域农田墒情的监测和抗旱SCADA系统。系统结构简单,通信速度快、运行稳定,具有一定实用性和推广价值。

关键词：农田墒情 GPRS 抗旱 SCADA

基于ZigBee和ARM9的农田墒情远程监测系统

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节水灌溉 2011年第7期 54-57页

作者：张增林郁晓庆西北农林科技大学中国旱区节水农业研究院陕西杨凌712100

针对农田信息采集的需要,设计了一套基于ZigBee网络与GPRS网络相结合的远程监测系统。农田信息数据的采集利用CC2430无线射频芯片完成,可采集土壤温度、作物叶片温度、土壤含水量和光照强度。系统控制终端基于ARM9和嵌入式Linux操作系... 详细信息

针对农田信息采集的需要,设计了一套基于ZigBee网络与GPRS网络相结合的远程监测系统。农田信息数据的采集利用CC2430无线射频芯片完成,可采集土壤温度、作物叶片温度、土壤含水量和光照强度。系统控制终端基于ARM9和嵌入式Linux操作系统进行设计,用于农田信息的接收、实时显示和存储,通过GPRS方式实现与远程管理中心的通信。实验结果表明,数据采样间隔设定为40 min,选用2组WSN节点,监测得到第一组节点土壤温度、叶片温度、土壤水分和光照强度分别为24.7、25、0.75、18,第二组节点得到参数值分别为25.3、25、0.85、18。系统在线自动监测农田墒情,结构简单、节点灵活、功耗低,实现了在无线环境下对农田墒情的有效监测,为农田灌溉的实施提供了有力依据。

关键词： ZigBee ARM9 农田墒情 GPRS 监测

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基于智能手机的农田墒情远程监测系统

农机化研究 2012年第1期34卷 211-214页

作者：党学林黄林西北农林科技大学机械与电子工程学院陕西杨凌712100 西北农林科技大学信息工程院陕西杨凌712100

针对农田信息采集的需要,设计了一套基于智能手机的远程监测系统。在Windows Mobile 6.1嵌入式操作系统平台上开发了基于GSM短信息服务平台的SMS系统,从而有效地利用AT命令实现了对短信息收发的控制。系统采集农田中土壤温度、作物叶片... 详细信息

针对农田信息采集的需要,设计了一套基于智能手机的远程监测系统。在Windows Mobile 6.1嵌入式操作系统平台上开发了基于GSM短信息服务平台的SMS系统,从而有效地利用AT命令实现了对短信息收发的控制。系统采集农田中土壤温度、作物叶片温度、土壤含水量和光照强度信息数据,控制网关基于ARM9和嵌入式Linux操作系统进行设计,用于农田信息的接收、实时显示和存储,通过GPRS方式实现与远程智能手机的通信。该系统可以通过智能手机实时收集农田信息参数或发送农田信息控制命令,并依据采集的信息参数进行控制作业。实验结果证明,该设计可行性良好,系统运行效果满足实际要求。

关键词：智能手机 windows mobile 农田墒情 gprs通信

基于ARM和GPRS的农田墒情远程监测系统的研究与设计

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基于ARM和GPRS的农田墒情远程监测系统的研究与设计

作者：党学林西北农林科技大学

学位级别：硕士

农田墒情信息监测是我国农业发展的方向,也是数字化监测技术研究的内容之一。数字化监测与控制技术作为农田信息的监测和控制体系,在很大程度上提高了农业信息采集在自动化领域中的地位。本设计综合运用嵌入式技术、自动控制技术及无线... 详细信息

农田墒情信息监测是我国农业发展的方向,也是数字化监测技术研究的内容之一。数字化监测与控制技术作为农田信息的监测和控制体系,在很大程度上提高了农业信息采集在自动化领域中的地位。本设计综合运用嵌入式技术、自动控制技术及无线通信技术设计开发了一套功能完备的农田墒情远程监测系统。本系统重点对农田现场信号进行采集、处理、传输以及实施农田墒情的远程实时监测,设计了一套完整的封闭式的嵌入式农田信息采集、处理系统和基于GPRS无线网络的数据传输系统。本论文主要完成了如下研究内容: （1）研究了常用的嵌入式系统包括嵌入式操作系统、微处理器等的组成结构,软硬件系统和开发、调试手段,进行了软硬件的选型,分析了不同的无线传输方式,对所需最佳传输方式选型。（2）构建了农田墒情监测系统的总体结构,系统采用基于ARM9的S3C2410微处理器为核心控制器,通过外围电路的扩展,形成控制中心硬件平台。在此平台上进行操作系统和文件系统的移植。（3）在Linux操作系统上开发了温度传感器DS18B20的驱动程序,实现了温度数据的采集,并在嵌入式操作系统下通过GPRS将农田墒情信息传输到监测中心,实现了农田墒情的远程实时监测。（4）完成了系统监测中心的人机交互界面,使界面能够动态显示农田实时参数,符合操作习惯。通过人机交互界面,操作者和用户可以直接获得农田现场各传感器采集的数据信息,各种传感器的工作状态以及能够及时得到参数报警信息。（5）监测中心计算机通过组态王软件的Web发布,实现系统更远程的监测,使用户通过远程浏览器就可访问农田现场墒情。采用该监测系统对农田信息进行初步测试,证明此远程监测系统结构设计合理,使用方便灵活,且便于系统修改和维护;监测画面能够及时、准确地动态反映出农田信息参数的状况,对传感器采集信息出现的异常情况能做出及时报警;上位机和下位机通信良好,监测画面与现场传感器能够很好的实现同步作业,达到了对现场传感器信号采集的实时监测;并且可以实现更远程的监测。

关键词：农田墒情 ARM 远程监测系统信息采集 GPRS

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农田墒情测报的取样深度分析

山东水利科技 1997年第4期 6-8页

作者：王昕李锡录杜贞栋贾永政山东省水利科学研究院济南250013 山东省水利工程局

通过对不同作物、作物不同生育期和不同土壤类型的0～100cm土层加权平均含水率与20～60cm土层含水率的平均值进行回归分析,结果两者线性关系密切,F值检验显著,完全满足灌区宏观测报墒情的要求。用20～60cm土壤含水率平均值取代0～100cm... 详细信息

通过对不同作物、作物不同生育期和不同土壤类型的0～100cm土层加权平均含水率与20～60cm土层含水率的平均值进行回归分析,结果两者线性关系密切,F值检验显著,完全满足灌区宏观测报墒情的要求。用20～60cm土壤含水率平均值取代0～100cm土层加权平均含水率,可减轻工作量40％～50％。

关键词：农田墒情回归分析取样深度灌溉

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农田墒情喷灌的程序自控

中国农村水利水电 1987年第11期 20-24页

作者：袁宇明江苏省垦区水利土壤改良研究所

喷灌是一种新型的灌溉技术,近年来在我国得到迅速发展。移动式喷灌、半固定式喷灌有一定优点,但存在着田间作物损害多、输水管道破裂多、机泵运行磨损多、投工费时消耗多等弱点。为此,在固定式喷灌的基础上,我所进行了农田墒情实现自动... 详细信息

喷灌是一种新型的灌溉技术,近年来在我国得到迅速发展。移动式喷灌、半固定式喷灌有一定优点,但存在着田间作物损害多、输水管道破裂多、机泵运行磨损多、投工费时消耗多等弱点。为此,在固定式喷灌的基础上,我所进行了农田墒情实现自动程序喷灌装置的研制。

关键词：时间继电器农田墒情二次控制延时继电器控制继电器自动程序控制辅助继电器电磁继电器通电温度控制电路程序

农田墒情预报与旱地龙节水技术在抗旱减灾中的作用

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治淮 2001年第2期 21-22页

作者：向广云赵家良王振龙安徽省.淮委水利科学研究院

2000年2月至5月中旬,安徽淮北遭遇了罕见的持续干旱少雨天气,严重危害各种农作物的正常生长.农民群众在各级政府、业务主管部门以及科技人员的大力支持帮助下,积极抗旱保苗,力求将旱灾造成的损失减少到最低限度.在抗旱过程中,农田水利... 详细信息

2000年2月至5月中旬,安徽淮北遭遇了罕见的持续干旱少雨天气,严重危害各种农作物的正常生长.农民群众在各级政府、业务主管部门以及科技人员的大力支持帮助下,积极抗旱保苗,力求将旱灾造成的损失减少到最低限度.在抗旱过程中,农田水利工程和与之相匹配的一些非工程技术措施都发挥了至关重要的作用.本文将农田墒情预报及其与旱地龙交替应用技术在发展正常灌溉和抗旱减灾的作用简要介绍如下:

关键词：旱地节水灌溉农田墒情预报