面向水質領域的物聯網監測與控制技術（簡體書）

本書的主要內容是作者多年來項目成果的總結，以科學研究和工程應用結合為特色。全面介紹水體質量監測領域的物聯網技術，並圍繞物聯網水質監測和生物水質監測技術進行深探討，結合實際需求給出相關系統的設計和技術解決方案，最後結合作者多年來的科研經驗，對高原寒區湖泊冰期水質及冰厚在線監測儀的研製進行詳盡的介紹。
本書可作為電子通信、計算機、儀器儀錶、生態環境和農林漁牧等專業學生的參考用書，還可供相關專業的研究生、教學人員、設計人員及工程人員參考閱讀。

前言
第一篇 物聯網水質監測篇
第1章 緒論
1.1 物聯網的基本概念
1.2 水質監測領域的物聯網架構
1.3 水質監測現狀
1.3.1 物聯網水質監測現狀
1.3.2 魚類水質監測現狀
第2章 水質遠程智能化監測硬件系統
2.1 系統整體介紹
2.2 相關技術介紹
2.2.1 嵌入式系統技術
2.2.2 3G 通信技術
2.3 水質傳感器
2.4 系統硬件設計與實現
2.4.1 硬件設計思路與方案
2.4.2 STM32 系統電路
2.4.3 3G 通信模塊電路
2.4.4 按鍵與LCD 接口電路
2.4.5 SD 卡模塊電路
2.4.6 溫度傳感器測量電路
2.4.7 pH 傳感器測量電路
2.4.8 電導率傳感器測量電路
2.4.9 系統硬件實物展示
2.5 嵌入式軟件設計與實現
2.5.1 μC/OS-II 嵌入式操作系統
2.5.2 MC509 模塊驅動
2.5.3 FatFs 文件系統移植
2.5.4 LCD 顯示驅動
2.5.5 ADC 驅動
2.6 溫度補償介紹及實現
2.7 系統測試及數據分析
2.7.1 系統初始化測試
2.7.2 液晶顯示及數據採集測試
2.7.3 網絡通信測試
2.7.4 SD 卡數據存儲測試
2.7.5 系統整體測試
2.7.6 數據分析
第3章 水質遠程智能化監測軟件系統
3.1 軟件的設計與實現目標
3.2 軟件整體介紹
3.3 系統上位機軟件設計
3.3.1 軟件設計思路與方案
3.3.2 系統概況
3.3.3 參數配置
3.3.4 數據接收
3.3.5 水質報警
3.3.6 數據庫存儲
3.3.7 記錄查詢
3.3.8 報表生成
3.3.9 數據預測
3.4 串口通信功能測試
3.5 網絡通信功能測試
第4章 水質遠程實時監控與預測系統
4.1 系統的設計與實現目標
4.2 系統整體介紹
4.3 相關技術介紹
4.3.1 PLC 概述
4.3.2 Modbus 通信協議
4.3.3 無線通信技術
4.3.4 MCGS 組態軟件
4.3.5 時間序列分析法
4.4 系統硬件設計與實現
4.4.1 水質傳感器及處理電路
4.4.2 EM235 模數轉換模塊
4.4.3 PLC 選擇及各I/O 口分配
4.4.4 水質檢測箱設計
4.4.5 智能控制模塊
4.4.6 數據傳輸模塊
4.5 下位機軟件設計與實現
4.5.1 水質採集及相關水質算法
4.5.2 水質循環監測功能
4.5.3 遠程傳輸功能
4.6 上位機觸摸屏組態軟件設計
4.6.1 主控窗口設計
4.6.2 設備窗口設計
4.6.3 用戶窗口設計
4.6.4 實時數據庫設計
4.6.5 運行策略設計
4.7 自回歸模型水質預測
4.8 系統測試及數據分析
4.8.1 測試數據精度測試
4.8.2 遠程通信測試
4.8.3 上位機組態軟件測試
4.8.4 預測模型精度測試
第二篇 生物水質監測篇
第5章 魚體行為的水質監測
5.1 生物水質監測法
5.2 魚體運動行為語義模型
5.3 魚體運動目標檢測
5.3.1 魚體目標檢測模型總體架構
5.3.2 魚體運動圖像背景建模
5.3.3 魚體運動圖像自適應分割
5.3.4 魚體分割圖像濾波處理
5.3.5 魚體運動目標質心檢測
5.4 魚體運動狀態參數檢測
5.4.1 運動狀態參數檢測總體設計
5.4.2 魚體運動目標跟蹤
5.4.3 運動速度及加速度檢測
5.4.4 擺尾頻率檢測
5.4.5 轉彎頻率檢測
5.4.6 撞壁頻率檢測
5.5 魚體運動狀態水質監測模型建立
5.5.1 運動狀態參數語義描述
5.5.2 水質監測模型的建立
5.6 魚體運動狀態參數的水質監測軟件
5.6.1 軟件總體設計
5.6.2 視頻採集模塊設計
5.6.3 目標檢測面板設計
5.6.4 記錄查詢面板設計
5.6.5 水質評價面板設計
5.7 系統測試及數據分析
5.7.1 實驗設計
5.7.2 系統測試
5.7.3 數據分析
第6章 魚群行為的水質監測
6.1 魚群的生物水質監測及預警
6.1.1 魚群跟蹤軌跡獲取技術
6.1.2 魚群的生物水質預警
6.2 魚群運動目標檢測
6.2.1 常用的目標檢測方法
6.2.2 本章提出的目標檢測方法
6.2.3 背景模型建立
6.2.4 運動目標分割
6.2.5 圖像濾波處理
6.2.6 連通區域分析
6.3 魚群運動目標跟蹤
6.3.1 常用的目標跟蹤算法
6.3.2 本章提出的魚群跟蹤算法
6.3.3 運動狀態估計
6.3.4 跟蹤遮擋處理
6.3.5 代價方程建立
6.3.6 目標匹配關聯
6.3.7 魚群運動軌跡數據分析
6.4 魚體運動行為特徵參數量化
6.4.1 個體特徵參數
6.4.2 群體特徵參數
6.4.3 魚體特徵參數數據分析
6.5 魚群特徵參數的水質監測
6.5.1 相關技術介紹
6.5.2 本章提出的生物水質預警方法
6.5.3 數據預處理
6.5.4 核函數選取
6.5.5 模型參數優化
6.5.6 水質監測數據分析
第三篇 案例分析篇
第7章 高原寒區湖泊冰封期水質及冰厚在線監測儀的研製
7.1 研製儀器的重要性和必要性
7.1.1 儀器擬解決的重要科學和技術問題
7.1.2 同類儀器設備的國內外研究現狀和發展趨勢
7.2 儀器的設計思想
7.3 儀器的總體結構
7.4 儀器的技術性能與主要技術指標
7.5 儀器的科學目標和應用目標
7.6 儀器的技術路線
7.6.1 冰封期冰下水樣無擾動採樣技術
7.6.2 基於電容感應原理的定點冰層厚度檢測技術
7.6.3 高原寒區水質及冰厚數據統一管理及可視化共享技術
參考文獻