基于数据融合和Web的水产养殖远程监控系统设计

摘要

随着水产养殖结构的调整，工厂化养殖规模不断扩大，养殖水质对水产品和经济收益的影响不断增加，远程监控系统作为现代水产养殖实现自动化和智能化必不可少的要素快速发展起来。但是，目前大部分水产养殖监控系统仍停留在只是简单的水质监测，不能进行水质参数预测预警的层面；人机交互设备单一，且界面只是简单的原始数据呈现，信息应用价值性不高；数据在系统中传输实时性不强。因此将数据融合应用到水产养殖监控领域，开发基于Web的多任务多终端系统已十分必要。
　　本文提出了一套基于数据融合和 Web的水产养殖远程监控系统，实现养殖用户能够随时随地监测水温、溶氧、pH、水位等水质参数信息以及控制增氧机、电磁阀等节点的功能。硬件部分主要为信息采集模块、水环境控制模块、无线通信模块、PC机和手机等。水质参数传输到远程监控中心后，应用数据融合技术，设计了两层融合模型，同类传感器数据融合和异类传感器数据融合，最后以溶解氧为例建立预测模型，并由 Matlab软件进行仿真和误差分析，结果表明融合模型可靠。软件平台应用 B/S模式和C/S模式相结合的结构设计。以远程监控中心作为服务器，以浏览器平台作为B/S体系结构的客户端，Android作为C/S体系结构的客户端，设计了能够满足随时随地监控水产现场的人机交互界面，并着重介绍了浏览器平台的页面刷新技术和ActiveX控制插件设计，以提高系统实时性，增强平台可扩展性，保证水产品生产的高效性和安全性。
　　通过各项性能测试，结果表明系统数据准确性高，网络丢包率低，远程手动控制模块成功率为97％，预警模块准确率为94.7%；用户通过有网络覆盖的终端，能实时监控鱼池现状；人机界面友好易操作，能够很好的适应水产养殖的需要。

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第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 研究现状与分析

1.3 论文研究主要内容和组织结构

第二章 水产养殖远程监控系统结构和关键技术

2.1 水产养殖远程监控系统层次结构

2.2 物联网数据融合技术

2.3 实时动态数据发布技术

2.4 无线通信技术

2.5 本章小结

第三章 水产养殖远程监控系统硬件设计

3.1 水产养殖远程监控系统硬件结构

3.2 STM32F103处理器

3.3 信息采集节点电路设计

3.4 无线通信模块和控制执行系统设计

3.5 本章小结

第四章 水产养殖数据融合算法研究

4.1 同类传感器数据融合

4.2 异类传感器数据融合

4.3 水质预测预警

4.4 本章小结

第五章 水产养殖远程监控系统软件设计

5.1 下位机软件设计

5.2 上位机软件设计

5.3 浏览器平台设计

5.4 安卓客户端设计

5.5 本章小结

第六章 实验结果与分析

6.1 实验设计

6.2 数据准确性测试

6.3 网络丢包率测试

6.4 控制成功率测试

6.5 预警结果准确率测试

6.5 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 论文总结

7.2 论文展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文情况