检索结果-南通市图书馆

基于LoRa无线网络的舰船温度、压力传感器节点设计与实现

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基于LoRa无线网络的舰船温度、压力传感器节点设计与实现

作者：游鑫南华大学

学位级别：硕士

随着现代化舰船设备信息交互需求的日益增长,传统有线电缆的数量和重量也相应增加。在内部空间有限的情况下,有线数据传输逐渐成为制约舰船信息化的重要因素。无线传感器具有网络规模大,节点布置灵活方便等优点。无线传感器应用在船舶... 详细信息

随着现代化舰船设备信息交互需求的日益增长,传统有线电缆的数量和重量也相应增加。在内部空间有限的情况下,有线数据传输逐渐成为制约舰船信息化的重要因素。无线传感器具有网络规模大,节点布置灵活方便等优点。无线传感器应用在船舶上可节约布线、方便随着技术发展增加传感器检测节点、提高舰船自动化水平等优点。本论文首先对国内外舰船环境无线传感器发展趋势和在舰船环境无线传感器的现状做出分析,介绍了目前比较先进的无线传输技术,并结合本项目节点实际需求,从节点适用性、可靠性、功耗以及抗干扰能力出发,提出一套基于LoRa无线网络的舰船温度、压力传感器节点的软硬件设计方案,该传感器工作在舰船舱室环境;随后对舰船舱室环境下的无线采集节点的工作原理和系统构架进行了分析,针对项目任务指标,设计实现了基于STM32L052超低功耗核心处理器的嵌入式系统硬件模块电路,分别是:电源模块、通讯模块和变送器模块电路;接着根据整个采集节点工作流程,编程实现了节点软件设计,包括基于ARM构架执行于MCU内部的串口初始化程序、Modbus协议和基于LoRa无线网络执行于sx1276通讯芯片的发送程序和抗干扰跳频程序。在完成整个传感器开发后,本论文最后对无线节点进行了调试与实验分析。实验结果表明,无线传感器能正确读取温度、压力数据,并通过lora传输数据到达网关,数据准确,且在遇到干扰信号之后可以通过跳频到另一个频率正确发送数据到网关,功能达到预期,满足设计需求。

关键词：舰船 LoRa无线网络低功耗 STM32L052C8T6 SX1276

基于PSO-GRU青椒生长期需水预测算法的智慧灌溉系统研究

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基于PSO-GRU青椒生长期需水预测算法的智慧灌溉系统研究

作者：连晓晗河北工程大学

学位级别：硕士

青椒是一种耗水量较大的作物,在其生长期间灌水量过多、过少以及灌水量波动过大都会影响青椒的生长。精准预测青椒日均需水量并按需灌溉,有利于青椒规模化种植,提升农业生产效率。目前我国青椒作物在规模化种植管理过程中存在以下不足:... 详细信息

青椒是一种耗水量较大的作物,在其生长期间灌水量过多、过少以及灌水量波动过大都会影响青椒的生长。精准预测青椒日均需水量并按需灌溉,有利于青椒规模化种植,提升农业生产效率。目前我国青椒作物在规模化种植管理过程中存在以下不足:青椒生长期内日均需水量的预测精度不高;以往的实验数据主要依靠人工采集记录,信息滞后且易造成误差;现有灌溉系统集成程度不高,难以实现规模化和智能化管理。为了提高青椒生长期内日均需水量的预测精度,同时实现灌溉系统的智慧化管理与控制,本文设计并实现了一套基于粒子群算法优化的门控循环单元(Particle Swarm Optimization-Gated Recurrent Unit,PSO-GRU)神经网络青椒生长期需水预测算法的智慧灌溉系统。本文主要研究内容如下:(1)针对青椒需水数据的时序特征,提出一种PSO-GRU青椒生长期日均需水预测模型。以2014-2018年实验所得的青椒需水和气象环境等数据为数据源,将日均气温、气压、风速等环境数据作为特征集,需水量作为标签,以GRU神经网络为训练模型进行需水预测。针对人工选择GRU超参数容易导致预测结果陷入局部最优的问题,利用粒子群算法对GRU模型的超参数进行寻优,通过仿真实验对青椒生长期日均需水量进行预测,并与RNN、LSTM、GRU等模型进行对比。仿真结果表明:PSO-GRU模型的预测精度和拟合效果显著提高。(2)针对人工采集数据的缺点以及系统集成度不高的问题,依托物联网、云计算等技术,设计并实现了一套农业灌溉系统,利用各类农业生产环境传感器对青椒生长过程中各类环境参数进行实时采集,通过自主搭建的LoRa无线网络把数据传输至云端信息管理平台进行存储和管理,实现同时对多个种植区域的实时监测。系统支持对农业现场外围设备远程、自动化控制。将PSO-GRU青椒需水预测算法嵌入灌溉系统的信息管理平台。将实时采集到的作物生长环境参数作为需水预测算法的输入来预测青椒的需水量,同时需水预测结果能够为灌溉计划的制定提供决策依据,从而对各种外围设备进行远程控制,进一步探索需水预测算法在农业灌溉系统中的应用。系统经过一段时间测试运行,结果表明:系统稳定可靠,功能设计合理,能够满足规模化种植生产需要。

关键词：粒子群算法 GRU神经网络青椒需水预测灌溉系统 LoRa无线网络

面向猪舍环境的感知机器人系统和改进综合评价模型设计

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东北农业大学学报 2021年第11期52卷 67-79页

作者：李嘉豪刘飞飞伍昕宇陈鑫宇江西理工大学机电工程学院江西赣州341000 江西理工大学电气工程与自动化学院江西赣州341000

文章针对目前中小型生猪养殖场人工管理存在疾病防控难、环境检测成本高等问题,结合中小型生猪养殖场实际生产需求,设计了一套基于猪舍环境监控的环境感知机器人系统,采用lora无线技术将生猪养殖场环境控制设备组成无线网络系统,实现猪... 详细信息

文章针对目前中小型生猪养殖场人工管理存在疾病防控难、环境检测成本高等问题,结合中小型生猪养殖场实际生产需求,设计了一套基于猪舍环境监控的环境感知机器人系统,采用lora无线技术将生猪养殖场环境控制设备组成无线网络系统,实现猪舍无人化远程监控。为实现猪舍多区域环境参数准确检测,采用卡尔曼滤波融合算法采集猪舍环境参数。为优化猪舍环境突变造成的猪舍环境评定不准确问题,环境感知机器人系统基于熵值法的模糊综合算法模型评定猪舍环境优劣。结果表明,在25.6℃环境下,采用卡尔曼滤波融合算法时,温度数据检测误差为0.19%,满足猪舍多区域环境参数准确检测需求,并基于检测数据采用改进算法模型评价猪舍,可知,该算法模型可用于评价猪舍环境,预警环境突变。系统测试过程中运行稳定,可满足实际需求,实现节省人力成本,减少环境污染,无人化管理目的。

关键词：猪舍环境远程监控监控机器人传感检测嵌入式系统 LoRa无线网络

智慧用电监控系统智能数据处理算法研究及系统研发

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智慧用电监控系统智能数据处理算法研究及系统研发

作者：胡凌岳华侨大学

学位级别：硕士

由于电气原因导致的火灾给人民群众和国民社会造成了生命威胁和巨大的财产损失。故障发生隐蔽、难以及早发现、导致的损失特别巨大是引发火灾的电气故障的一大特点。借助新一代信息技术,在用电终端采集用电数据,并对用电数据进行分析,... 详细信息

由于电气原因导致的火灾给人民群众和国民社会造成了生命威胁和巨大的财产损失。故障发生隐蔽、难以及早发现、导致的损失特别巨大是引发火灾的电气故障的一大特点。借助新一代信息技术,在用电终端采集用电数据,并对用电数据进行分析,进而及时预测或识别电气故障给,及时向用户预警或自动切断电源,可以有效降低电气故障引发事故的风险,减小事故导致的损失。本论文主要介绍用电安全监控系统给的开发实现以及故障电弧识别和用电故障分类算法两个部分。系统开发部分依照物联网网络层级划分为感知层、网络层和应用层三个部分。感知层采用Arduino开发板设计实现数据采集终端,终端通过Modbus等标准工业通讯协议采集各类型仪表和传感器数据,借助自定义的Lo Ra无线自组网络协议自动加入无线网络,实现同网关进行稳定的双向数据传递。网络层实现了无线网络协议和智能网关开发。无线网络协议约定了终端设备和智能网关的数据传输协议、终端设备的自组组网协议以及终端设备的中继协议,实现了终端自组组网、数据上传、消息中继、网关指令下达等贴近实际需求的功能。智能网关一边通过Lo Ra无线同终端设备利用无线网络实现数据交互,另一边通过Web Socket同服务器进行实时双向数据交换。应用层通过Django框架实现基础Web服务,结合Channels、Celery等框架提供Web Socket、异步消息队列、PDF报表生成、数据可视化等服务。本文根据故障电弧发生时会出现“零休”这一物理特征,提出通过代数方法对故障电弧进行分析和预警。通过反向近邻改进KNN算法对故障进行分类。实现表明代数方法识别故障电弧性能较高但更为敏感,容易误报异常,适合将其部署在对性能要求敏感的终端设备;反向近邻改进的KNN算法在分类结果上有较为理想的准确率但性能要求较高,适宜部署在智能网关设备上。通过终端设备初步检测异常,智能网关对可疑数据进行分类可以达到平衡系统中各方对于性能、时效以及准确率的要求。通过对系统功能、通讯测试和算法进行实验,结果验证了本系统功能的稳定性,通讯网络的高效可靠,算法的准确率较为理想。

关键词： LoRa无线网络用电监控电弧故障

基于lora+AI技术的智慧蔬菜无线监测系统应用研究

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湖南邮电职业技术学院学报 2023年第3期22卷 9-13页

作者：肖海玲蔡娟广州科技职业技术大学广东广州510550

为实现无线远程监测大棚蔬菜的生长环境状况,提出基于lora通信和人工智能的智慧蔬菜无线监测系统策略,该系统采用传感器、LoRa无线网络、嵌入式控制、5G通信和人工智能图像识别等技术实现。通过部署传感器节点与网关节点,组建无线网络... 详细信息

为实现无线远程监测大棚蔬菜的生长环境状况,提出基于lora通信和人工智能的智慧蔬菜无线监测系统策略,该系统采用传感器、LoRa无线网络、嵌入式控制、5G通信和人工智能图像识别等技术实现。通过部署传感器节点与网关节点,组建无线网络进行通信,网关节点和视频模块通过5G模组分别将监测的生长环境信息和视频捕捉的图片信息无线传输到云平台。该系统不仅可实现对环境参数的无线可靠传输和远程监控管理,也可对蔬菜叶子进行病害类型的有效识别,有助于蔬菜资源调配及灾害防治方案的调整。

关键词：智慧蔬菜种植 LoRa无线网络人工智能传感器 5G模组嵌入式控制

基于lora无线组网技术的漏水检测系统设计

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基于LoRa无线组网技术的漏水检测系统设计

作者：薛佳帆杭州电子科技大学

学位级别：硕士

家庭供水管道漏水既会带来经济损失,也会造成安全隐患。目前已有多种漏水检测方案,但由于其成本、实时性或检测精度等方面的局限性,均无法在智能家居中普及和推广,而室内无线网络通信技术的发展为研究智能家庭漏水检测系统提供了新思路... 详细信息

家庭供水管道漏水既会带来经济损失,也会造成安全隐患。目前已有多种漏水检测方案,但由于其成本、实时性或检测精度等方面的局限性,均无法在智能家居中普及和推广,而室内无线网络通信技术的发展为研究智能家庭漏水检测系统提供了新思路。本文提出一套基于lora无线组网技术的智能家庭漏水检测系统,由电池供电的lora漏水检测节点、可控制水阀开关的lora-Wi Fi集中器网关、可实时监控系统状态的APP以及电磁阀遥控器组成。节点用于检测漏水状态并通过lora模块向集中器网关发送报警信号,集中器网关接收此报警信号后自动关闭总水阀,并将此报警信号通过Wi Fi发送至APP提醒用户及时处理,电磁阀遥控器作为辅助,用于控制电磁阀的开关。本系统具有低功耗、低成本、实时性强以及通信可靠性高等优势,并且易于集成到诸如家用地暖等智能家居系统中。为保证由电池供电的漏水检测节点能长时间工作,本文提出了一种基于自适应功率调节算法的低功耗设计方法。采用均值滤波机制,节点在采集多次信号强度(RSSI)之后,将跳变较大的RSSI值去除后取均值,从而提高对数据链路评估的准确度,然后再根据该RSSI值自适应地调整其发射功率。测试表明,改进后的算法能有效提高节点功率调节的效率并降低网络通信功耗。为降低多个漏水检测节点同时访问信道时发生数据碰撞的概率、提高LoRa无线网络通信的可靠性,本文提出了一种基于非时隙CSMA/CA算法的无线网络防碰撞设计方法。以退避次数NB值作为评估当前网络状况的依据,对退避时隙进行了自适应性设计。自适应动态变化的退避时隙可以有效降低各节点选择相同退避时间窗口的概率,减少数据碰撞;通过对退避时隙的优先级加权设计,使得优先级高的节点其退避时隙更短、数据传输失败的概率更低。并基于此对LoRa无线网络架构以及通信协议进行了设计。测试结果表明,采用本算法设计的无线网络具有可靠的通信性能,能对管道漏水做出及时准确的反应。

关键词：漏水检测 LoRa无线网络自适应功率调节算法 CSMA/CA算法低功耗

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高频次、低时延动态数据无线采集技术研究

高频次、低时延动态数据无线采集技术研究

作者：徐俊祎杭州电子科技大学

学位级别：硕士

数据是数字经济时代的生产资料,是驱动企业发展的关键要素。设备运行、环境变化等动态数据的实时采集是企业在进行数字化转型过程中的实际难题。无线传输技术以其应用的简便性和灵活性受到广泛青睐。但现有的无线技术例如NB-IoT、loraWA... 详细信息

数据是数字经济时代的生产资料,是驱动企业发展的关键要素。设备运行、环境变化等动态数据的实时采集是企业在进行数字化转型过程中的实际难题。无线传输技术以其应用的简便性和灵活性受到广泛青睐。但现有的无线技术例如NB-IoT、loraWAN等聚焦于低频次的应用,无法满足部分工业现场动态数据高频次、低时延的采集需求。作者对适用于工业互联网的高频次、低时延的窄带无线传输技术进行了研究,并将此技术应用于轴承SPC测量仪的无线数据汇总系统中。根据工业现场设备动态数据采集高频次、低时延的实际需求,采用lora扩频调制技术和星型拓扑结构,重构了从数据链路层、网络层、传输层到应用层的无线传输协议,设计了包括信道检测、失败重发、入网鉴权、跨层协作传输在内的多种网内通信机制,保证网络的实时性。相比于同样采用lora调制技术的loraWAN协议,时延仅仅是loraWAN的几十分之一。同时利用多信道方式保障了网络高频次数据发送能力,可实现应用场景内至少五十台设备的并行数据传输。为了降低LoRa无线网络的通信延时,基于马尔科夫链对网络时延性能进行了分析,确定了数据发送过程中所有可能状态,并推导了各个状态间转换概率,确定了链路质量、节点数、竞争窗口大小对于传输延时的影响。并针对应用场景中单个信道上可能有10-20个节点的实际情况,确定了竞争窗口取值为40ms,可以使得百分八十以上的节点在100ms内完成数据传输。同时通过对动态数据特点进行分析,发现其具有周期性的规律,因此采用了周期性合并上报机制,相较于单条数据单独上报的模式,平均时延降低了百分之七十。结合应用场景中SPC设备众多,数据通信频繁,而lora传输速率较慢,单信道网络性能瓶颈明显,难以满足应用需求的现状。提出了一种多信道网络方案,并给出了为满足在指定时间内完成特定数据量传输,信道数的约束公式,在提升网络吞吐量的同时也可以使得各个信道负载更加均衡。针对应用背景中50台SPC设备、每个设备每秒产生100字节数据的情况进行了相应设计,确定采用1个下行信道,5个上行信道,可保证任意设备在1s内完成数据传输,从而满足应用场景需求。相较于单信道网络,网络吞吐量提升了6倍。同时,还对整个LoRa无线网络进行了测试,包括距离测试、通信延时测试、负载测试。各项测试结果都表明整个无线网络达到了设计目标,能满足实际项目需要。

关键词：工业互联网动态数据采集 LoRa无线网络低时延、高频次通信

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低成本高速路车辆碰撞报警器的设计与实现

宁波工程学院学报 2019年第1期31卷 25-33页

作者：林木泉张智杰许俊杰闽南理工学院工业自动化控制技术与信息处理福建省高校重点实验室福建泉州362700

汽车在高速路上发生碰撞事故后,由于雨雾天、夜晚等天气原因导致的能见度低,或者由于警务人员忙于处理事故现场而无暇顾及其它车辆,容易造成二次交通事故。本设计采用一种低成本的方案来解决二次交通事故问题。通过3轴加速度传感器采集... 详细信息

汽车在高速路上发生碰撞事故后,由于雨雾天、夜晚等天气原因导致的能见度低,或者由于警务人员忙于处理事故现场而无暇顾及其它车辆,容易造成二次交通事故。本设计采用一种低成本的方案来解决二次交通事故问题。通过3轴加速度传感器采集数据后芯片执行算法判定车辆是否发生碰撞,同时将碰撞数据通过LoRa无线网络进行广播发送,在通信范围内其他车辆接收到数据后可对其驾驶员进行报警提示,从而达到提前预警的效果。

关键词：二次交通事故 3轴加速度传感器 LoRa无线网络

基于Lo Ra的工业可自定义数据无线监测节点

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信息通信 2019年第11期32卷 29-31页

作者：卫建宇焦亚萌西安工程大学电子与信息学院陕西西安710048

在工业化与信息化的重要背景下,为改善不同工业设备信息互联互通的困难,基于lora无线技术并结合上位机数据信息配置管理软件,设计一种用户可自定义数据信息的无线监测节点,用户通过配置管理软件设置预监测数据信息并加载至监测节点,监... 详细信息

在工业化与信息化的重要背景下,为改善不同工业设备信息互联互通的困难,基于lora无线技术并结合上位机数据信息配置管理软件,设计一种用户可自定义数据信息的无线监测节点,用户通过配置管理软件设置预监测数据信息并加载至监测节点,监测节点使用硬件接口与工业设备连接并处于侦听模式下载及无线上传工业数据信息。实验结果表明,该无线监测节点具有配置灵活,适用性高,组网便捷,传输速率高,上传数据可靠准确,应用成本低等特点。在提升车间环境内变量信息管理水平的同时,有效改善了工业信息化面临不同设备数据的信息化和标准化的困难。

关键词：工业设备 LoRa无线网络数据配置管理无线监测节点