本發(fā)明創(chuàng)造涉及農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，具體涉及一種基于物聯(lián)網(wǎng)和云計算的農(nóng)產(chǎn)品安全追溯系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：一般使用速測卡檢測是否有農(nóng)藥殘留時，人們通常是根據(jù)速測卡反應(yīng)后的顏色進行判斷，其需人工比對速測卡反應(yīng)后的顏色。由于其測試結(jié)果依靠人工比對從而導(dǎo)致誤差較大。而市場上其他農(nóng)藥殘留檢測儀雖然可以自動檢測，但其操作步驟繁瑣，無法快速而方便的進行檢測，適合專業(yè)檢測，其應(yīng)用范圍較窄。相關(guān)技術(shù)中的農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)，只能實現(xiàn)監(jiān)管方對農(nóng)產(chǎn)品的一系列監(jiān)控，消費者獲得的農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)可靠性有待考證，造成對農(nóng)產(chǎn)品信息監(jiān)控的偏面性。技術(shù)實現(xiàn)要素：為解決上述問題，本發(fā)明提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)和云計算的農(nóng)產(chǎn)品安全追溯系統(tǒng)。本發(fā)明創(chuàng)造的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：一種基于物聯(lián)網(wǎng)和云計算的農(nóng)產(chǎn)品安全追溯系統(tǒng)，包括物聯(lián)網(wǎng)傳感采集子系統(tǒng)，農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)傳送子系統(tǒng)、基于云計算的監(jiān)控數(shù)據(jù)云平臺及用戶終端；所述物聯(lián)網(wǎng)傳感采集子系統(tǒng)用于采集農(nóng)產(chǎn)品生長環(huán)境的農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)，并將該農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)通過農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)傳送子系統(tǒng)傳輸于基于云計算的監(jiān)控數(shù)據(jù)云平臺；所述用戶終端通過無線網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控數(shù)據(jù)云平臺相連接。本發(fā)明創(chuàng)造的有益效果：直接采集農(nóng)產(chǎn)品生長環(huán)境諸如土壤、空氣、產(chǎn)品表面的農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)，不需要消費者檢測，數(shù)據(jù)通過農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)傳送子系統(tǒng)傳送至基于云計算的監(jiān)控數(shù)據(jù)云平臺，消費者通過平板電腦或智能手機直接可以查詢，加大了對農(nóng)產(chǎn)品的監(jiān)控力度，確保消費者利益。附圖說明利用附圖對發(fā)明創(chuàng)造作進一步說明，但附圖中的實施例不構(gòu)成對本發(fā)明創(chuàng)造的任何限制，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)傳送子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標記：物聯(lián)網(wǎng)傳感采集子系統(tǒng)1、農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)傳送子系統(tǒng)2、基于云計算的監(jiān)控數(shù)據(jù)云平臺3、用戶終端4、數(shù)據(jù)修正單元21、濾波處理單元22、數(shù)據(jù)壓縮單元23、數(shù)據(jù)傳送單元24。具體實施方式結(jié)合以下實施例對本發(fā)明作進一步描述。參見圖1、圖2，本實施例的一種基于物聯(lián)網(wǎng)和云計算的農(nóng)產(chǎn)品安全追溯系統(tǒng)，包括物聯(lián)網(wǎng)傳感采集子系統(tǒng)1，農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)傳送子系統(tǒng)2、基于云計算的監(jiān)控數(shù)據(jù)云平臺3及用戶終端4；所述物聯(lián)網(wǎng)傳感采集子系統(tǒng)1用于采集農(nóng)產(chǎn)品生長環(huán)境的農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)，并將該農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)通過農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)傳送子系統(tǒng)2傳輸于基于云計算的監(jiān)控數(shù)據(jù)云平臺3；所述用戶終端4通過無線網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控數(shù)據(jù)云平臺相連接。優(yōu)選的，所述物聯(lián)網(wǎng)傳感采集子系統(tǒng)1包括農(nóng)藥檢測傳感器。優(yōu)選的，所述的用戶終端4為平板電腦或智能手機。本發(fā)明上述實施例直接采集農(nóng)產(chǎn)品生長環(huán)境諸如土壤、空氣、產(chǎn)品表面的農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)，不需要消費者檢測，數(shù)據(jù)通過農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)傳送子系統(tǒng)2傳送至基于云計算的監(jiān)控數(shù)據(jù)云平臺3，消費者通過平板電腦或智能手機直接可以查詢，加大了對農(nóng)產(chǎn)品的監(jiān)控力度，確保消費者利益。優(yōu)選的，所述農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)傳送子系統(tǒng)2包括數(shù)據(jù)修正單元21、濾波處理單元22、數(shù)據(jù)壓縮單元23、數(shù)據(jù)傳送單元24；所述數(shù)據(jù)修正單元21用于對物聯(lián)網(wǎng)傳感采集子系統(tǒng)1采集的農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)進行修正，從而消除環(huán)境因素對數(shù)據(jù)采集的影響；所述濾波處理單元22用于對農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)進行濾波處理，從而實現(xiàn)選擇性地發(fā)送農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)至無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的簇頭；所述數(shù)據(jù)壓縮單元23用于采用改進的主成分分析算法對簇頭的農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)進行壓縮處理；所述數(shù)據(jù)傳送單元24用于根據(jù)預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議將簇頭的壓縮數(shù)據(jù)傳送至基于云計算的監(jiān)控數(shù)據(jù)云平臺3。本優(yōu)選實施例構(gòu)建了農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)傳送子系統(tǒng)2，實現(xiàn)了農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)的有效處理和傳輸，保證基于云計算的監(jiān)控數(shù)據(jù)云平臺3能夠?qū)崟r對農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)進行分析處理。優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)修正單元21用于對采集時受到溫度影響的數(shù)據(jù)進行修正處理，并對傳感器異常數(shù)據(jù)進行檢測，其中對采集時受到溫度影響的數(shù)據(jù)進行修正處理的修正公式為：式中，ρ為修正后的數(shù)據(jù)，ρ′為修正前的原始數(shù)據(jù)，T0為傳感器使用標準溫度，T為傳感器使用時實際環(huán)境溫度；其中，所述對傳感器異常數(shù)據(jù)進行檢測，包括：(1)設(shè)傳感器的采樣速率為v，則傳感器獲取連續(xù)i個測量數(shù)據(jù)所需的時間(2)采樣過程中當獲取i個測量數(shù)據(jù)所需時間為t′，設(shè)時間門限下限值為0.95t，時間門限上限值為2.05t，當t′<0.95t或t′>2.05t時，數(shù)據(jù)發(fā)生異常，對落入時間門限下限值或時間門限上限值外的數(shù)據(jù)進行剔除。作為另一優(yōu)選實施例，所述對傳感器異常數(shù)據(jù)進行檢測，包括：(1)設(shè)傳感器某時刻采樣數(shù)據(jù)為Vi、選取該時刻前后各五個采樣數(shù)據(jù)作為窗口，求取窗口內(nèi)數(shù)據(jù)的平均值去掉窗口內(nèi)數(shù)據(jù)Vi，再次求取窗口內(nèi)數(shù)據(jù)的平均值(2)若滿足則該采樣數(shù)據(jù)判定為異常，數(shù)據(jù)修正單元21進一步剔除該異常的數(shù)據(jù)。上述優(yōu)選實施例設(shè)置數(shù)據(jù)修正單元21，通過對采集的農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)進行修正、檢測，進一步提高了交通燈控制的精度。優(yōu)選地，所述對農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)進行濾波處理，具體包括：去除沒有落入傳感器讀數(shù)的有效范圍內(nèi)的農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)；對剩余的農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)，設(shè)傳感器節(jié)點A在時刻k采集的數(shù)據(jù)樣本為x(k)，對傳感器節(jié)點A和所述簇頭采用相同參數(shù)的改進的LMS預(yù)測算法得到x(k)的預(yù)測值u(k)，設(shè)定只有滿足下列判定函數(shù)時傳感器節(jié)點A發(fā)送x(k)給簇頭，否則將x(k)丟棄：式中，W(k)為時刻k的期望值，u(k)為所述改進的預(yù)測算法的預(yù)測值，Tu為設(shè)定的誤差閾值；設(shè)定所述簇頭判斷是否滿足上述判定函數(shù)的標準為在給定的一個時間間隔ω內(nèi)是否收到來自傳感器節(jié)點的數(shù)據(jù)樣本x(k)，ω的取值范圍設(shè)定為[2s,4s]；其中所述改進的LMS預(yù)測算法為：(1)定義X(k)為傳感器節(jié)點產(chǎn)生的一個由k-α?xí)r刻到k-1時刻的數(shù)據(jù)流，X(k)＝[x(k-1),…,x(k-α)]T，設(shè)O(k)＝q1(k),q2(k),…,qα(k)，q1(k),q2(k),…,qα(k)分別為時刻k時對應(yīng)于(k-1),…,x(k-α)的權(quán)值系數(shù)，預(yù)測值u(k)為：u(k)＝O(k)·X(k)(2)其中，設(shè)定權(quán)值更新公式為：O(k+1)＝X(k)W(k)D+-X(k)W(k)OT(k)+O(k)式中，D+為X(k)XT(k)的Moore-Penrose廣義逆。本優(yōu)選實施例設(shè)置濾波處理單元22，對由物聯(lián)網(wǎng)傳感采集子系統(tǒng)1的各傳感器節(jié)點采集的農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)進行濾波處理，從而實現(xiàn)選擇性地發(fā)送農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)至無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的簇頭，減少了數(shù)據(jù)從傳感器節(jié)點到簇頭的發(fā)送量，進一步降低了農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)傳送子系統(tǒng)5中無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能耗。優(yōu)選的，還可以在濾波處理單元22和數(shù)據(jù)壓縮單元23之間設(shè)置數(shù)據(jù)保護單元，所述數(shù)據(jù)保護單元用于對可以發(fā)送至無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的簇頭的數(shù)據(jù)進行部分加密后再進行數(shù)據(jù)的發(fā)送，從而實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的保護，具體為：設(shè)可以發(fā)送至無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的簇頭的數(shù)據(jù)為Ei(i＝1,2,…n)，隨即選取Di的子集Ej(j＝1,2,…m)作為特殊數(shù)據(jù)，其中m<n，此時數(shù)據(jù)劃分為Ej和Ei-Ej兩部分，在數(shù)據(jù)發(fā)送前，對Ej部分的數(shù)據(jù)按照預(yù)先設(shè)定的加密方式進行加密處理并標記后，再將加密后Ej和未加密的Ei-Ej兩部分數(shù)據(jù)以及包含標記信息的文本傳送至數(shù)據(jù)壓縮處理單元。本優(yōu)選實施例設(shè)置數(shù)據(jù)保護單元，可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的保護。優(yōu)選的，所述改進的主成分分析算法具體包括：(1)采用K-means聚類算法對簇頭的農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)進行聚類，獲得多個不同類型的數(shù)據(jù)集；(2)設(shè)一個數(shù)據(jù)集J＝[k1,k2,…,km]T∈RP×N，其中P表示離散的時間域，N表示在該數(shù)據(jù)集內(nèi)傳感器節(jié)點的數(shù)量，則J的列向量表示在一個常規(guī)時間域ζ內(nèi)從每個傳感器節(jié)點B(1≤B≤ζ)處獲得的原始數(shù)據(jù)；(3)對數(shù)據(jù)集進行中心化處理，得到一個新的數(shù)據(jù)矩陣KneK：(4)計算N×N的協(xié)方差矩陣D，并將D中的單位特征向量按照對應(yīng)的特征值大小由高到低排列組成N×N的矩陣Ψ：(5)計算主成分矩陣ZS：ZS＝JneKΨ(6)計算前θ(θ<N)個主成分的貢獻率：式中，Vi為由高到低排列的第i個特征值；(7)最終獲得數(shù)據(jù)集維度為θ的數(shù)據(jù)集。本優(yōu)選實施例設(shè)置數(shù)據(jù)壓縮單元23，采用改進的主成分分析算法對簇頭的農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)進行壓縮處理，提高了農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)傳送子系統(tǒng)5中數(shù)據(jù)壓縮處理的速度，且在滿足農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)精度的同時，依據(jù)農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)的冗余程度，降低了簇頭和終端之間的數(shù)據(jù)通信量，從而減少了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的數(shù)據(jù)通信負載，進一步提高農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)傳送的精度和速度。優(yōu)選的，所述預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議為：所述基于云計算的監(jiān)控數(shù)據(jù)云平臺3在某單位時間段[0,t]接收來自簇頭I的對應(yīng)的壓縮數(shù)據(jù)的數(shù)量&(I,t)需滿足下列度量條件：式中，ψi為設(shè)定的簇頭I的表征其第i個傳感器節(jié)點的數(shù)據(jù)重要程度的權(quán)值，NI為簇頭I內(nèi)傳感器節(jié)點的總數(shù)，TV為設(shè)定的度量閾值。本優(yōu)選實施例能夠?qū)崿F(xiàn)從較為重要的簇頭中接收較多的農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)，保證了農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)傳輸?shù)男实耐瑫r，提高了農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓叫?。基于上述實施例，發(fā)明人進行了一系列測試，以下是進行測試得到的實驗數(shù)據(jù)：農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)監(jiān)控情況誤檢率傳輸效率試驗場景1：土壤中農(nóng)藥殘留指標0％90％試驗場景1：空氣中農(nóng)藥殘留指標0％85％試驗場景1：產(chǎn)品表面的農(nóng)藥殘留指標0％88％試驗場景2：土壤中農(nóng)藥殘留指標0％92％試驗場景2：空氣中農(nóng)藥殘留指標0％90％試驗場景2：產(chǎn)品表面的農(nóng)藥殘留指標0％94％最后應(yīng)當說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對本發(fā)明保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明作了詳細地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實質(zhì)和范圍。當前第1頁1 2 3