Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật viễn thông: Nghiên cứu phát triển hệ thống IoT thu thập dữ liệu và thuật toán phân vùng, phân loại cá thể sử dụng học sâu định hướng ứng dụng trong nuôi trồng thủy sản

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật viễn thông "Nghiên cứu phát triển hệ thống IoT thu thập dữ liệu và thuật toán phân vùng, phân loại cá thể sử dụng học sâu định hướng ứng dụng trong nuôi trồng thủy sản" được nghiên cứu với mục tiêu: Nghiên cứu, xây dựng mô hình, kiến trúc hệ thống IoT cấu trúc mở hai chiều quan trắc các thông số môi trường nước, tự động hóa quá trình nuôi thủy sản nước lợ và mặn; Đề xuất thuật toán phân vùng và phân loại cá thể sử dụng học sâu cho phân vùng, phân loại cá, để đạt được hiệu suất phân loại tốt hơn, định hướng ứng dụng trong nuôi thủy sản.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật viễn thông: Nghiên cứu phát triển hệ thống IoT thu thập dữ liệu và thuật toán phân vùng, phân loại cá thể sử dụng học sâu định hướng ứng dụng trong nuôi trồng thủy sản BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LÊ THANH VIỆTNGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG IoT THU THẬP DỮ LIỆU VÀ THUẬT TOÁN PHÂN VÙNG, PHÂN LOẠICÁ THỂ SỬ DỤNG HỌC SÂU ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG NUÔI TRỒNG THỦY SẢN Ngành: Kỹ thuật viễn thông Mã số: 9520208 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT VIỄN THÔNG Hà Nội - 2024 Công trình được hoàn thành tại: Đại học Bách khoa Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: GS.TS. Vũ Văn Yêm TS. Vương Hoàng Nam Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩcấp Đại học Bách khoa Hà Nội họp tại Đại học Bách khoa Hà Nội Vào hồi giờ phút, ngày tháng năm 2024 Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: 1. Thư viện Tạ Quang Bửu - Đại học Bách khoa Hà Nội 2. Thư viện Quốc gia Việt Nam MỞ ĐẦU Luận án tập trung nghiên cứu, triển khai thử nghiệm thực tế mô hìnhIoT quan trắc môi trường nước phục vụ nuôi thủy sản tại Kiên Giang vàđề xuất mô hình, thuật toán phân vùng, phân loại cá thể, xử lý ảnh ứngdụng học sâu định hướng ứng dụng trong nuôi thủy sản. .Mục tiêu nghiên cứu của luận án - Nghiên cứu, xây dựng mô hình, kiến trúc hệ thống IoT cấu trúcmở hai chiều quan trắc các thông số môi trường nước, tự động hóa quátrình nuôi thủy sản nước lợ và mặn. - Thiết kế, chế tạo, tích hợp được hệ thống, thiết bị đầu cuối IoTkiến trúc mở cho thu thập, điều khiển và truyền một số chỉ tiêu môitrường nước như nhiệt độ, độ mặn, pH, nồng độ ô xy hòa tan DO, độtrong, NO3-, NH4+ ứng dụng trong nuôi trồng thủy sản nước lợ mặn. - Triển khai thử nghiệm mô hình hệ thống IoT tự động quan trắc vàcảnh báo các thông số môi trường nước, điều khiển một số tính năng xửlý tại khu vực nuôi tôm nước mặn, lợ trên địa bàn tỉnh Kiên Giang. - Đề xuất thuật toán phân vùng và phân loại cá thể sử dụng học sâucho phân vùng, phân loại cá, để đạt được hiệu suất phân loại tốt hơn, địnhhướng ứng dụng trong nuôi thủy sản.Đối tượng nghiên cứu: - Hệ thống, kiến trúc hệ thống IoT quan trắc môi trường nước. - Các phần tử trong hệ thống IoT gồm thiết bị đầu cuối IoT, thiết bịIoT cổng, thiết bị IoT điều khiển và server. - Phần mềm frontend, backend, giao thức truyền thông giữa cácthiết bị trong hệ thống IoT. - Các thuật toán trong xử lý ảnh nhằm phân vùng, phân loại cá thểnhư cá, tôm dựa trên học sâu.Phạm vi nghiên cứu của luận án:- Phạm vi nghiên cứu giới hạn trong các hệ thống AIoT, các thiết bị trong hệ thống IoT như các thiết bị đầu cuối IoT, thiết bị IoT cổng, thiết bị IoT điều khiển bao gồm cả phần cứng mạch điện tử, tích hợp các cảm biến có sẵn, phần mềm frontend, backend, 1 các thuật toán xử lý ảnh dựa theo học sâu tại trung tâm dữ liệu hệ thống IoT.- Công nghệ truyền thông LORA. Các hệ thống này ứng dụng, thử nghiệm trong nuôi tôm, cá nướclợ, nước mặn tại Kiên GiangNhững đóng góp của luận án: Luận án có 02 đóng góp khoa học chính như sau:- Đề xuất mô hình hệ thống và thiết bị đầu cuối IoT kiến trúc mở, hai chiều tiết kiệm năng lượng định hướng ứng dụng trong nuôi trồng thủy sản nói chung và cho tỉnh Kiên Giang nói riêng. Kết quả nghiên cứu này được thể hiện qua bài báo số 1 trong danh mục các công trình khoa học công bố của nghiên cứu sinh (HT1).- Đề xuất mô hình, thuật toán phát hiện và phân loại đối tượng ứng dụng học sâu định hướng ứng dụng trong nuôi thủy sản. Trong đó: + Phương pháp tự động phân đoạn hình ảnh cả thể sử dụng mô mạng nơ ron tích chập sử dụng khối giảm chiều đa tỉ lệ theo không gian và hàm mất mát dựa trên đường bao cục bộ. + Đề xuất một mô hình mạng học sâu dựa trên cơ chế tự chú ý, hay còn gọi là cơ chế tập trung cho bài toán phân loại các loài cá. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ IoT VÀ ỨNG DỤNG TRONG NUÔI THỦY SẢN 1.1 Tổng quan về hệ thống IoT IoT là một tập hợp các thiết bị có khả năng kết nối với nhau, vớiInternet và với thế giới bên ngoài để thực hiện một công việc nào đó.Nghiên cứu phát triển và ứng dụng IoT trong các lĩnh vực như nôngnghiệp, nuôi trồng thủy hải sản đang thu hút được sự quan tâm đặc biệtcủa các nhà khoa học, cộng đồng doanh nghiệp trong thời gian gần đây.. 1.2 Hiện trạng và nhu cầu ứng dụng IoT cho nuôi Thủy sản Có thể khẳng định IoT đang thu hút được sự quan tâm đặc biệt củacác cơ sở nghiên cứu, doanh nghiệp và cơ quan quản lý. Cũng như xuhướng chung của bức tranh IoT nói chung thì ngành nuôi trồng thủy hảisản cũng đứng trước thách thức thay đổi mạnh để phát triển. Hiện nay córất nhiều các nhóm nghiên cứu sản phẩm này trong nước nhưng chưa 2thực sự gây được tiếng vang lớn. Cần một sự thúc đẩy thực sự vào ngànhnày để thay đổi bức tranh AIoT ở việt Nam. Nghiên cứu ứng dụng tự động hóa và công nghệ cao trong nuôi trồngthủy sản siêu thâm canh bền vững và rất cần thiết [6] [57]. Đầu tư chonuôi trồng thủy sản trên thế giới dự kiến vào khoảng 100 tỷ USD trongthập niên tới. Trong nước ta cũng như trên địa bàn tỉnh Kiên Giang đangcó nhu cầu rất cao về ứng dụng công nghệ cao trong nuôi thủy hải sản,nhằm nâng cao chất lượng, giá trị sản phẩm phục vụ xuất khẩu trong thờigian tới.1.3 Kiến trúc và các giao thức hệ thống IoT1.3.1 Kiến trúc hệ thống IoT Hệ thống IoT quan trắc môi trường nước có thể xây dựng theo môhình phân lớp gồm các lớp sau: Lớp thứ nhất bao gồm các thiết bị phần cứng cảm biến, giám sát vàđiều khiển. Lớp này có nhi ...