温室物联网系统设计与应用

　　本书系统地介绍物联网技术在温室环境监测中的设计与应用的关键技术。书中分析温室环境测控系统的发展历程；介绍无线传感器网络结构模型的构建和三层次温室环境测控无线传感网络的开发过程、2.4GHz无线电波在温室大棚中的传播特性与基于事件驱动和数据融合的数据传输模型、面向温室环境测控的智能网关、数据同步和通用管理系统开发过程，以及基于温室环境时空特性的温室环境测控系统故障识别和诊断技术与方法。其研究结果可以为温室环境测控物联网的部署、设计和应用提供理论基础和技术支撑。

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目录
丛书序
序
前言
第1章 绪论 1
1.1 温室环境测控系统发展 1
1.1.1 直接数字控制系统 1
1.1.2 分布式控制系统 5
1.1.3 网络化控制系统 7
1.2 温室物联网系统 16
1.2.1 温室物联网系统技术体系 16
1.2.2 温室物联网系统应用 18
第2章 温室环境测控三层次无线传感器网络系统设计 24
2.1 温室无线传感器网络层次结构优化及结构模型确定 24
2.1.1 温室无线传感器网络系统层次优化 24
2.1.2 温室无线传感器网络层次优化仿真分析 29
2.1.3 温室三层次无线网络结构模型构建 30
2.2 温室无线传感器网络簇头节点优化及选取 31
2.2.1 温室无线传感器网络底层簇头节点优化 31
2.2.2 温室无线传感器网络簇内簇头选取机制 35
2.3 温室无线传感器网络系统设计 36
2.3.1 设计概述 36
2.3.2 底层传感器节点设计 37
2.3.3 基站节点设计 45
2.4 网络系统运行试验及结果分析 51
2.4.1 节点软件编译 51
2.4.2 硬件调试 51
2.4.3 系统运行试验及结果分析 53
第3章 温室无线传感器网络环境监测系统通信性能的研究 55
3.1 温室大棚2.4GHz 无线电波传播特性 55
3.1.1 试验设备 56
3.1.2 连栋温室无线电波传播特性试验 56
3.1.3 塑料大棚无线电波传播特性试验 62
3.2 基于事件驱动与数据融合的节能传输策略 67
3.2.1 温室节能数据传输模型 69
3.2.2 基于事件驱动的数据预处理试验 73
3.2.3 基于支持度函数的数据融合试验 76
3.3 温室无线传感器网络环境监测系统性能试验 79
3.3.1 系统构建方案 80
3.3.2 系统硬件系统 80
3.3.3 软件系统开发 82
3.3.4 监测系统性能测试 86
第4章 基于物联网的温室环境测控通用系统开发 92
4.1 基于Android系统的温室环境测控智能网关开发 94
4.1.1 温室环境测控系统结构 94
4.1.2 智能网关硬件平台 95
4.1.3 智能网关软件功能设计 95
4.1.4 运行试验 105
4.2 温室环境测控系统的数据同步 112
4.2.1 总体设计 112
4.2.2 同步过程设计 112
4.2.3 基于JADE平台的温室环境测控数据同步通信系统 118
4.3 基于GWT的温室环境测控应用开发 125
4.3.1 总体结构 126
4.3.2 基于GWT的温室环境测控应用软件开发 126
4.3.3 基于Android手机的温室环境测控应用软件开发 133
4.3.4 运行试验 134
4.4 草莓栽培环境智能监测系统运行与测试 137
4.4.1 系统部署 137
4.4.2 草莓栽培环境智能监测系统功能验证 140
4.4.3 系统性能验证 143
第5章 基于时空信息的温室环境无线传感器网络故障诊断 146
5.1 环境参数时空关联性研究 146
5.1.1 环境参数数据来源 147
5.1.2 环境参数时空特性 148
5.1.3 时空关联性预测验证 157
5.2 基于时空关联性的传感器故障识别与数据重构 164
5.2.1 传感器故障识别体系结构 165
5.2.2 基于 PCA 的传感器故障检测 165
5.2.3 传感器故障识别 169
5.2.4 故障识别方法验证 171
5.2.5 传感器故障诊断 175
5.2.6 传感器数据融合模型 176
5.2.7 故障数据重构 181
5.3 监测系统数据传输网络故障诊断 183
5.3.1 无线传感器网络故障诊断 184
5.3.2 基于参考广播同步机制的时间异步处理 186
5.3.3 数据异步诊断 188
5.3.4 功能验证 194
5.4 温室环境无线监测系统运行与故障测试 198
5.4.1 智能网关软件功能设计 198
5.4.2 故障诊断系统的软件功能验证 199
5.4.3 故障注入诊断实验 201
参考文献 206
索引 225