●目錄
叢書序
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 溫室環境測控繫統發展 1
1.1.1 直接數字控制繫統 1
1.1.2 分布式控制繫統 5
1.1.3 網絡化控制繫統 7
1.2 溫室物聯網繫統 16
1.2.1 溫室物聯網繫統技術體繫 16
1.2.2 溫室物聯網繫統應用 18
第2章 溫室環境測控三層次無線傳感器網絡繫統設計 24
2.1 溫室無線傳感器網絡層次結構優化及結構模型確定 24
2.1.1 溫室無線傳感器網絡繫統層次優化 24
2.1.2 溫室無線傳感器網絡層次優化仿真分析 29
2.1.3 溫室三層次無線網絡結構模型構建 30
2.2 溫室無線傳感器網絡簇頭節點優化及選取 31
2.2.1 溫室無線傳感器網絡底層簇頭節點優化 31
2.2.2 溫室無線傳感器網絡簇內簇頭選取機制 35
2.3 溫室無線傳感器網絡繫統設計 36
2.3.1 設計概述 36
2.3.2 底層傳感器節點設計 37
2.3.3 基站節點設計 45
2.4 網絡繫統運行試驗及結果分析 51
2.4.1 節點軟件編譯 51
2.4.2 硬件調試 51
2.4.3 繫統運行試驗及結果分析 53
第3章 溫室無線傳感器網絡環境監測繫統通信性能的研究 55
3.1 溫室大棚2.4GHz 無線電波傳播特性 55
3.1.1 試驗設備 56
3.1.2 連棟溫室無線電波傳播特性試驗 56
3.1.3 塑料大棚無線電波傳播特性試驗 62
3.2 基於事件驅動與數據融合的節能傳輸策略 67
3.2.1 溫室節能數據傳輸模型 69
3.2.2 基於事件驅動的數據預處理試驗 73
3.2.3 基於支持度函數的數據融合試驗 76
3.3 溫室無線傳感器網絡環境監測繫統性能試驗 79
3.3.1 繫統構建方案 80
3.3.2 繫統硬件繫統 80
3.3.3 軟件繫統開發 82
3.3.4 監測繫統性能測試 86
第4章 基於物聯網的溫室環境測控通用繫統開發 92
4.1 基於Android繫統的溫室環境測控智能網關開發 94
4.1.1 溫室環境測控繫統結構 94
4.1.2 智能網關硬件平臺 95
4.1.3 智能網關軟件功能設計 95
4.1.4 運行試驗 105
4.2 溫室環境測控繫統的數據同步 112
4.2.1 總體設計 112
4.2.2 同步過程設計 112
4.2.3 基於JADE平臺的溫室環境測控數據同步通信繫統 118
4.3 基於GWT的溫室環境測控應用開發 125
4.3.1 總體結構 126
4.3.2 基於GWT的溫室環境測控應用軟件開發 126
4.3.3 基於Android手機的溫室環境測控應用軟件開發 133
4.3.4 運行試驗 134
4.4 草莓栽培環境智能監測繫統運行與測試 137
4.4.1 繫統部署 137
4.4.2 草莓栽培環境智能監測繫統功能驗證 140
4.4.3 繫統性能驗證 143
第5章 基於時空信息的溫室環境無線傳感器網絡故障診斷 146
5.1 環境參數時空關聯性研究 146
5.1.1 環境參數數據來源 147
5.1.2 環境參數時空特性 148
5.1.3 時空關聯性預測驗證 157
5.2 基於時空關聯性的傳感器故障識別與數據重構 164
5.2.1 傳感器故障識別體繫結構 165
5.2.2 基於 PCA 的傳感器故障檢測 165
5.2.3 傳感器故障識別 169
5.2.4 故障識別方法驗證 171
5.2.5 傳感器故障診斷 175
5.2.6 傳感器數據融合模型 176
5.2.7 故障數據重構 181
5.3 監測繫統數據傳輸網絡故障診斷 183
5.3.1 無線傳感器網絡故障診斷 184
5.3.2 基於參考廣播同步機制的時間異步處理 186
5.3.3 數據異步診斷 188
5.3.4 功能驗證 194
5.4 溫室環境無線監測繫統運行與故障測試 198
5.4.1 智能網關軟件功能設計 198
5.4.2 故障診斷繫統的軟件功能驗證 199
5.4.3 故障注入診斷實驗 201
參考文獻 206
索引 225

    本書繫統地介紹物聯網技術在溫室環境監測中的設計與應用的關鍵技術。書中分析溫室環境測控繫統的發展歷程；介紹無線傳感器網絡結構模型的構建和三層次溫室環境測控無線傳感網絡的開發過程、2.4GHz無線電波在溫室大棚中的傳播特性與基於事件驅動和數據融合的數據傳輸模型、面向溫室環境測控的智能網關、數據同步和通用管理繫統開發過程，以及基於溫室環境時空特性的溫室環境測控繫統故障識別和診斷技術與方法。其研究結果可以為溫室環境測控物聯網的部署、設計和應用提供理論基礎和技術支撐。

    章緒論
    1.1 溫室環境測控繫統發展
    溫室環境測控繫統是利用覆蓋材料與維護結構將溫室和露地隔開的一個半封閉的繫統。這個繫統時刻與外界進行物質和能量的交換，溫室內的環境條件同時受到外界氣候和內部設施的影響。作物的生長發育對環境條件都有一定的要求，但是溫室內的環境條件因為受到外界氣像條件的影響和設施所能提供的條件的，因此在作物整個生育期中，溫室設施的條件往往不可能接近滿足作物的需要。這就要求在進行溫室環境調控的過程中必須根據作物需要的綜合的動態環境和外界的氣像條件，采取必要的綜合環境調節措施，把多種環境因素，如光照、溫度、濕度、CO2 濃度等都維持在適合作物生長發育的水平，從而達到優質、高產和高效的目的 (李萍萍和李鼕生，2011)。 等