网络视频技术在农业物联网中的应用研究

论文摘要

物联网的出现,是人类发展史上的一个重要里程碑,被人们誉为信息产业的第三次革命,而物联网和精准农业的结合,更被认为对于传统农业生产具有颠覆意义。从世界范围来看,精准农业已是现代农业生产的必然发展趋势,物联网利用其全面的感知、强大的通信与网络互联能力,为精准农业生产提供了最有力的信息支撑平台。在农业生产信息化服务方面,发达国家正在将农业物联网开发成一个“看得见、听得到、可交互”的农业生产智能平台,并将网络视频技术的应用拓展到农业生产的全过程。相对于发达国家,目前我国农业物联网的应用取得了一定的进展,但还是存在诸多不足：首先,农业物联网应用还处在以数据为中心的初级感知阶段,农业生产信息采集的范围有限、种类较少,在实际应用中普遍缺少直观的视频和音频等即时通信手段,对于农民及信息使用者的需求体现不足；其次,各个农业信息子系统间缺少统一的数据格式和标准,较难实现标准化生产和异构系统的开放互连,从而影响到农业物联网在农业生产现场的应用和发展；最后,信息化局限于农业生产某一方面,没有应用到农业生产的全过程,没有建立相应的服务体系,农业生产信息传播链不完整,难以满足解决农业生产过程中问题的实时性、突发性的和不可预见性的要求。针对上述问题,本文提出了构建基于H.264和XMPP的农业物联网生产现场通信系统的解决方案。研究借鉴了即时通信的设计思想,对H.264和)CMPP相关的关键技术进行了详细的分析,技术选型依据充分。系统结合了H.264良好的网络编码性能和XMPP优越的扩展开放特性,在需求分析的基础上,进行了总体设计和主要功能模块的详细设计,并对系统中的即时通信和数据库设计等关键技术做了的详尽的阐述。在XMPP（?）务器软件OPENFIRE和Gloox开源通信组件支持下,用C++语言实现了本系统,并且设计了不同的用例进行了系统可靠性的测试。本研究还以蔬菜种植应用为例进行了一些有益的探索,在功能上将基于视频的即时通信功能进行了集成创新,以图、文、声、像等多种形式传播到农户手中,有效地拓展了视频即时通信技术的应用,拓展了农业技术服务途径。网络视频技术的在农业物联网中的开发和应用已经成为农业信息应用的热点之一,探索更好的视频应用系统的设计方法,以更好地服务农业生产和推广,成为今后农业物联网建设的主要任务。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1 研究背景与意义
• 2 国内外研究现状
• 3 存在的问题
• 4 论文的研究内容技术路线
• 5 论文的组织结构
• 第二章 H.264关键技术分析
• 1 H.26 4的编解码框架
• 1.1 概述
• 1.2 编解码框架分析
• 2 H.26 4技术亮点分析
• 2.1 帧内预测技术
• 2.2 高精度的运动矢量预测技术
• 2.3 DCT整数变换
• 2.4 其他技术优势
• 3 性能比较
• 4 本章小结
• 第三章 基于H.264与XMPP的农业物联网现场通信系统设计与实现
• 1 总体设计
• 1.1 基于XMPP的通信系统的相关技术
• 1.2 系统架构
• 2 主要功能模块设计与实现
• 2.1 服务器OPENFIRE（wildfire）的配置
• 2.2 客户端的H.264视频编码模块设计与实现
• 2.3 XMPP即时通信模块的设计与实现
• 3 测试与分析
• 3.1 测试用例
• 3.2 测试结果分析
• 4 本章小结
• 第四章 基于网络视频技术的现场通信系统在蔬菜生产基地的应用实例
• 1 系统部署与实施
• 1.1 应用背景
• 1.2 系统的部署与实施
• 1.3 实验的主要内容
• 2 反馈与评价
• 3 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 1 论文工作总结
• 2 问题与展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简介