论文题目：农林业病虫害及气象信息远程监测系统
摘要：随着计算机技术的蓬勃发展,信息化已成为农林业现代化的必要条件,然而目前我国农林业信息化发展水平严重不足,没有做到对农林作物生长环境信息、病虫害发生情况的实时采集与监控,历史数据也无法做到有效的汇总、共享,一线生产者和农林管理部门的决策也往往基于经验,难以做到数据驱动,这些问题大大阻碍了农林业生产力发展。针对我国农林业信息化服务的现状,本文结合物联网设计、自动化设计、服务器软件设计、手机APP软件设计、Web开发、数据库以及图像处理等技术,研究并实现了一套可以自动化采集、可视化管理、病虫害识别与预警的农林业病虫害及气象信息远程监测系统,用于弥补现有农林业信息化建设的不足之处。本文主要研究内容如下:1.对系统信息采集端进行设计实现,选用STM32、树莓派控制板及其外围器件搭建硬件平台,设计以胶带为采集载体的新型病害孢子图像采集装置,开发嵌入式软件,实现对农林作物生长环境中的气象信息、病虫害信息的自动化采集、传输与备份。2.对系统服务端软件进行设计实现,探究并设计动态SQL,实现采集端硬件的动态扩容;针对实时性较强的连接需求,设计Socket服务,并使用C++实现,并发接收多个采集端传输的数据,保存至数据库的同时自动进行算法检测,并下发预警信息;针对无状态的连接需求,设计HTTP服务,并使用Java实现,满足不同系统下客户端的连接需要,实现前后端的分离开发;针对相关业务逻辑的实现,设计相关数据结构和IOCP事件分辨机制,提高服务端软件性能。3.对系统用户客户端进行设计实现,开发Android手机APP和Web客户端,实现对采集数据的可视化展示、对采集端设备的远程控制、对预警信息的接收以及对系统运行的管理等功能,解决传统监测软件中,用户无法随时随地进行系统访问和无法及时接收预警的问题。4.对虫害检测识别算法进行设计优化与实现,基于Faster-RCNN和PCA特征降维实现虫害检测识别算法,并利用自有数据集进行训练,最后针对实际部署进行工程优化,使得算法在准确性和可用性上保持平衡,达到查准率86.27%,查全率85.21%的效果。5.对系统功能、性能进行整体测试,并进行了实地测试,给出系统正常使用时的相关性能参数。
关键词：信息监测;自动采集设计;并发服务设计;图像检测
学科专业：电子与通信工程（专业学位）
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.1.1 课题背景
1.1.2 课题研究的意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 农林业信息化研究现状
1.2.2 农林业病虫害监测系统研究现状
1.2.3 国内外虫害图像检测识别研究现状
1.3 主要研究内容
1.4 论文章节结构
第2章 系统总体方案设计
2.1 系统设计准则
2.2 系统需求分析
2.2.1 信息采集端需求分析
2.2.2 系统服务端需求分析
2.2.3 用户客户端需求分析
2.2.4 检测识别算法需求分析
2.3 系统方案设计
2.3.1 系统结构设计
2.3.2 系统硬件设备选型
2.3.3 系统功能设计
2.4 本章小结
第3章 信息采集端的设计与实现
3.1 信息采集端硬件设计
3.1.1 信息采集端的组成
3.1.2 信息采集端硬件平台搭建
3.2 信息采集端软件设计
3.2.1 开发平台简介
3.2.2 软件流程设计
3.2.3 STM32控制板软件模块设计
3.2.4 树莓派控制板软件模块设计
3.3 本章小结
第4章 系统服务端的设计与实现
4.1 数据库设计
4.1.1 数据库选择
4.1.2 数据库表结构设计
4.1.3 数据库动态SQL连表查询
4.2 HTTP服务的设计与实现
4.2.1 前后端分离的应用模式
4.2.2 开发环境简介
4.2.3 功能设计
4.2.4 功能模块实现
4.3 Socket服务的设计与实现
4.3.1 开发环境简介
4.3.2 功能设计
4.3.3 功能模块实现
4.4 本章小结
第5章 用户客户端的设计与实现
5.1 Android手机APP设计与实现
5.1.1 Android开发简介
5.1.2 界面设计与实现
5.1.3 功能设计与实现
5.1.4 兼容性设置
5.2 Web客户端设计与实现
5.2.1 界面设计
5.2.2 权限设计与实现
5.2.3 功能设计与实现
5.2.4 IIS反向代理设置
5.3 本章小结
第6章 检测识别算法的研究与实现
6.1 Faster-RCNN网络模型
6.1.1 特征提取网络
6.1.2 RPN网络
6.1.3 损失函数
6.1.4 模型训练与测试
6.2 PCA特征降维
6.2.1 PCA原理
6.2.2 特征降低维数的选取
6.3 虫害检测识别算法的部署调用
6.3.1 并发调用控制
6.3.2 算法调用与结果信息传递
6.4 本章小结
第7章 系统测试与结果分析
7.1 信息采集端功能测试
7.1.1 数据采集测试
7.1.2 数据帧测试
7.2 系统服务端功能测试
7.3 用户客户端功能测试
7.3.1 APP功能测试
7.3.2 Web端功能测试
7.4 系统性能测试
7.4.1 HTTP服务性能测试
7.4.2 Socket服务性能测试
7.5 本章小结
结论
研究成果
创新点
展望
参考文献
致谢