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大规模用水节点的灌溉物联网监控系统设计 被引量：9
1
作者 王志强 钮丹丹 +5 位作者 王佳兴 高鑫 吴昊 夏倩 蒋永年 郭亚 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2021年第10期1062-1067,共6页
针对现有的大部分智能灌溉的农业物联网系统难以满足大范围多布点的实际灌溉监控管理需求的问题,结合现阶段大规模农业灌溉对海量用水节点监控管理的需求,设计基于工业常用的MODBUUS-RTU协议以及TCP协议进行测点数据的查询和检测站点的... 针对现有的大部分智能灌溉的农业物联网系统难以满足大范围多布点的实际灌溉监控管理需求的问题,结合现阶段大规模农业灌溉对海量用水节点监控管理的需求,设计基于工业常用的MODBUUS-RTU协议以及TCP协议进行测点数据的查询和检测站点的管理系统,测点传感器可采用任何满足协议要求的流量传感器;设计IOT服务器和WEB服务器2个服务进程,IOT服务器负责从电磁流量计中查询获取数据并上传至数据库,解决协议识别解析和高并发问题,提高系统处理大量监控节点的能力;WEB服务器从数据库查询相应的数据信息并进行权限管理,方便系统规模扩展;为了便于系统管理,设计开发具有测点数据查询以及设备管理等功能的配套微信小程序.设计的灌溉物联网系统在实现基本灌溉监控的基础上,综合考虑大规模节点部署、海量数据并发、系统权限控制等现实性问题,为实现节水灌溉提供了切实可行的解决方案. 展开更多
关键词 农业灌溉 协议识别解析 权限管理 流量监控 远程管理
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无锡市水产养殖国家物联网应用示范工程
2
《农业工程技术》 2016年第36期31-32,共2页
无锡市水产养殖国家物联网应用示范工程是2011年国家发改委确定的全国农业物联网应用三大示范工程之一,江苏中农物联网科技有限公司是主要承担单位。本公司按照“建园区、引人才、上项目”的总体思路,紧紧围绕建设“两基地一中心”的目... 无锡市水产养殖国家物联网应用示范工程是2011年国家发改委确定的全国农业物联网应用三大示范工程之一,江苏中农物联网科技有限公司是主要承担单位。本公司按照“建园区、引人才、上项目”的总体思路,紧紧围绕建设“两基地一中心”的目标,在农业部市场司和全国水产技术推广总站的指导支持下,以中国农业大学李道亮专家团队为技术支撑,克难求进、勇于创新,奋力推进无锡市水产养殖国家物联网示范工程建设,取得明显成效。 展开更多
关键词 应用示范工程 水产养殖 物联网 无锡市 水产技术推广 中国农业大学 示范工程建设 国家发改委
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基于旋转目标检测和双目视觉的大闸蟹质量估算方法
3
作者 段青玲 张宇航 +2 位作者 孔铭瑞 许冠华 刘颖斐 《农业机械学报》 北大核心 2025年第6期575-584,672,共11页
准确估算大闸蟹质量对于大闸蟹生长状况监测、养殖密度控制、投饵量确定和产量预测等具有重要作用。现有大闸蟹质量估算方法通常使用单目相机,依赖参照物进行真实体尺校正,且图像中大闸蟹背甲角度不固定容易导致目标检测精度低等问题,... 准确估算大闸蟹质量对于大闸蟹生长状况监测、养殖密度控制、投饵量确定和产量预测等具有重要作用。现有大闸蟹质量估算方法通常使用单目相机,依赖参照物进行真实体尺校正,且图像中大闸蟹背甲角度不固定容易导致目标检测精度低等问题,限制了其在实际养殖环境中的应用。针对上述问题,提出了一种基于旋转目标检测和双目视觉的大闸蟹质量估算方法。通过双目相机采集大闸蟹图像;构建基于SSP-YOLO v7(SK-SimCSPSPPF-ProbIoU-YOLO v7)的大闸蟹背甲旋转目标检测模型,在主干部分引入SK(Selective kernel)注意力机制,使用SimCSPSPPF(Simplified cross stage partial spatial pyramid pooling fast)优化空间金字塔池化,使用ProbIoU损失函数(Probabilistic intersection over union)计算旋转框回归损失,增强特征提取能力的同时减少计算量,有效提高了旋转目标检测精度;对大闸蟹双目图像进行三维重建,通过欧氏距离公式计算大闸蟹背甲体尺;最后构建基于粒子群算法优化的PSO-XGBoost(Particle swarm optimization-eXtreme gradient boosting)模型,实现不同性别大闸蟹质量估算。在自建数据集上进行测试,本文提出的背甲旋转目标检测模型mAP0.5为99.46%,模型参数量为7.321×10~6,浮点运算量为1.6684×1011,帧率为39 f/s;基于PSO-XGBoost的质量估算模型对于公蟹均方根误差为8.549 g,平均绝对误差为6.172 g,决定系数为0.946,对于母蟹均方根误差为6.902 g,平均绝对误差为5.175 g,决定系数为0.955。结果表明本文方法能够实现大闸蟹质量估算,为大闸蟹生长状况监测和智能化养殖提供技术支持。 展开更多
关键词 大闸蟹 旋转目标检测 双目视觉 质量估算 极端梯度提升树
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基于粒子群优化算法和长短时记忆神经网络的蟹塘溶解氧预测 被引量：7
4
作者 任妮 鲍彤 +2 位作者 刘杨 荀广连 蒋永年 《江苏农业学报》 CSCD 北大核心 2021年第2期426-434,共9页
为准确预测蟹塘溶解氧质量浓度,及时掌握溶解氧质量浓度的变化趋势,提前采取防控措施从而降低河蟹养殖风险,提出了一种基于粒子群优化算法(PSO)和长短时记忆神经网络(LSTM)的蟹塘溶解氧质量浓度预测模型,采用PSO算法优化LSTM模型参数后... 为准确预测蟹塘溶解氧质量浓度,及时掌握溶解氧质量浓度的变化趋势,提前采取防控措施从而降低河蟹养殖风险,提出了一种基于粒子群优化算法(PSO)和长短时记忆神经网络(LSTM)的蟹塘溶解氧质量浓度预测模型,采用PSO算法优化LSTM模型参数后对蟹塘溶解氧质量浓度进行预测。结果表明,PSO-LSTM模型不仅整体优于ARIMA模型,相较于其他LSTM模型也有更高的预测精度,在连续10个时间点的预测中相比于LDO-LSTM、LSTM和ARIMA模型平均百分误差分别降低了2.55%、1.891%和4.055%。说明PSO-LSTM模型在蟹塘溶解氧质量浓度预测中具有良好的准确性和稳定性,可以为河蟹养殖中水质精准预测与调控提供参考。 展开更多
关键词 溶解氧预测 河蟹养殖 粒子群优化算法 长短时记忆神经网络
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基于多维度特征和LightGBM的大闸蟹质量估算方法 被引量：4
5
作者 段青玲 陈鑫 +2 位作者 许冠华 樊宇星 张玉玲 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期353-360,共8页
大闸蟹是我国特有的名优水产养殖品种,其质量既是确定投喂量的重要依据,亦是评判其生长状况、品质等级的重要指标。为了准确估算蟹体质量,提出一种基于多维度特征和轻量梯度提升机(Light gradient boosting machine,LightGBM)的大闸蟹... 大闸蟹是我国特有的名优水产养殖品种,其质量既是确定投喂量的重要依据,亦是评判其生长状况、品质等级的重要指标。为了准确估算蟹体质量,提出一种基于多维度特征和轻量梯度提升机(Light gradient boosting machine,LightGBM)的大闸蟹质量估算方法。首先通过相机获取蟹体图像,其次采用图像处理技术对图像进行分割以获取背甲图像,然后提取背甲二值图像的几何特征构成形状特征(Shape features,SF);提取不同颜色空间背甲图像的各通道分量值构成颜色特征(Color features,CF),并采用标定法计算特征值;最后采用基于LightGBM的方法预测大闸蟹质量。本文根据色泽表征其发育状况,提取背甲颜色特征与形状特征构成多维度特征,解决单一形状特征导致预测精度不高的问题;提取背甲轮廓比值作为形状特征,有效降低随机调整相机高度对特征值稳定性的影响;在真实数据集上进行预测,结果表明平均绝对误差(MAE)为2.751 g,均方根误差(RMSE)为3.680 g,决定系数R~2为0.949。并与SF-LightGBM、SF3-LightGBM、area-OLS、MF-BPNN和MF-SVM质量估算方法进行对比,本文方法的各评价指标的性能均有较大幅度提升,能够较准确地估算出大闸蟹蟹体质量。 展开更多
关键词 大闸蟹 水产养殖 质量估算 多维度特征 LightGBM
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基于长短时记忆网络(LSTM)的蟹塘溶解氧估算优化方法 被引量：9
6
作者 朱南阳 吴昊 +3 位作者 尹达恒 王志强 蒋永年 郭亚 《智慧农业》 2019年第3期67-76,共10页
水中溶解氧含量低会影响螃蟹的成活率,保证低溶解氧时刻溶解氧的预测精度非常重要。目前,溶解氧传感器价格昂贵且易遭受腐蚀,因此通过相关变量来间接估计溶解氧浓度有重要的意义。本研究在长短时记忆网络(LSTM)模型的基础上,优化LSTM反... 水中溶解氧含量低会影响螃蟹的成活率,保证低溶解氧时刻溶解氧的预测精度非常重要。目前,溶解氧传感器价格昂贵且易遭受腐蚀,因此通过相关变量来间接估计溶解氧浓度有重要的意义。本研究在长短时记忆网络(LSTM)模型的基础上,优化LSTM反向传播时的损失函数,提出了提高低溶解氧含量估算精度的溶解氧预测模型(LDO-LSTM)。LDO-LSTM的损失函数是在平均绝对百分比误差(MAPE)基础上,根据溶解氧值的变化趋势和溶解氧浓度大小,分别赋予不同权值的权重函数,并通过均方根误差(RMSE)和平均绝对百分比误差(MAPE)来评估LDO-LSTM和LSTM在不同范围的溶解氧估算能力。对模型的测试试验结果表明:在溶解氧高于6mg/L时,LDO-LSTM和LSTM的RMSE、MAPE差值稳定在0.1左右;在溶解氧低于6mg/L时,LDO-LSTM的RMSE值和MAPE值分别比LSTM低0.25和0.139,说明了LDO-LSTM网络不但可以保证整体溶氧预测精度,而且能够提高较低溶解氧值的估算精度。本研究对于降低水产养殖成本、提高溶解氧估算精度有着重要的作用。 展开更多
关键词 溶解氧 长短时记忆网络 损失函数 平均绝对百分比误差
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基于荧光法的溶解氧传感器研制及试验 被引量：7
7
作者 顾浩 王志强 +2 位作者 吴昊 蒋永年 郭亚 《智慧农业（中英文）》 2020年第2期48-58,共11页
溶解氧含量的测量对水产养殖具有极其重要的意义,但目前中国市面上的溶解氧传感器存在价格昂贵、不能持续在线测量及更新部件维护困难等问题,难以在水产养殖物联网中大规模推广和发挥作用。本研究基于荧光淬灭原理,利用水中溶解氧浓度... 溶解氧含量的测量对水产养殖具有极其重要的意义,但目前中国市面上的溶解氧传感器存在价格昂贵、不能持续在线测量及更新部件维护困难等问题,难以在水产养殖物联网中大规模推广和发挥作用。本研究基于荧光淬灭原理,利用水中溶解氧浓度与荧光信号相位差的关系进行低成本、易维护溶解氧传感器的研发。首先利用自制备溶氧敏感膜,经激发光照射后产生红色荧光,该荧光寿命可由溶解氧浓度调节;然后利用光信号敏感器件设计光电转化电路实现光信号感知;再以STM32F103微处理器作为主控芯片,编写下位机程序实现激发光脉冲产生,利用相敏检波原理以及快速傅里叶变换(FFT)计算激发光与参照光的相位差,进而转化为溶解氧浓度,实现溶解氧的测量。荧光探测部分与系统主控部分采用分离式设计思想,利用屏蔽排线直接插拔连接,便于传感器探测头的拆卸、更换、维护以及实现远距离在线测量。经测试,本溶解氧传感器的测量范围是0~20 mg/L,响应延迟小于2 s,溶氧敏感膜使用寿命约1年,可以实时不间断地对溶解氧浓度进行测量。同时,本传感器具有测量方便、制作成本低、体积小等特点,为中国水产养殖低成本溶解氧传感器的研发与市场化奠定了良好的基础。 展开更多
关键词 溶解氧传感器 荧光淬灭 水产养殖 STM32微处理器 溶氧敏感膜
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基于优化回声状态网络的溶解氧预测建模
8
作者 李无言 王志强 +1 位作者 蒋永年 郭亚 《控制工程》 CSCD 北大核心 2023年第3期520-528,共9页
溶解氧是水体质量的一个重要参数,合适的溶解氧浓度有利于水产品的生长发育,预测溶解氧变化对水产养殖环境预警有重要的意义。以准确快速预测溶解氧的变化为目标,设计了一种基于优化回声状态网络(ESN)的水产养殖中溶解氧的预测模型。将... 溶解氧是水体质量的一个重要参数,合适的溶解氧浓度有利于水产品的生长发育,预测溶解氧变化对水产养殖环境预警有重要的意义。以准确快速预测溶解氧的变化为目标,设计了一种基于优化回声状态网络(ESN)的水产养殖中溶解氧的预测模型。将双向构造训练样本的方法和ESN模型相集成以构建溶解氧预测模型,解决了传统ESN模型存在的网络自由参数定值的问题,以及在储备池规模较大情况下模型泛化性能恶化的问题,很好地解决了在水产养殖中无法快速且准确地预测溶解氧变化的问题。测试对比结果表明,优化后的ESN模型具有良好的鲁棒性;同时在储备池较大规模的情况下,能有效减弱传统ESN出现的过拟合现象,增强了模型的泛化性能。 展开更多
关键词 水产养殖 溶解氧 预测建模 回声状态网络 双向构造
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