🌿 温室边缘计算 本地决策实战

01 边缘计算概述

• 什么是边缘计算
• 为什么温室需要边缘计算
• 边缘计算与云计算的区别

02 温室传感器网络

• 温度/湿度/光照/CO₂/土壤pH
• 传感器选型与数据采集原理

03 数据采集与预处理

• 中值滤波、卡尔曼滤波
• 异常值剔除 · 时间戳对齐

04 边缘硬件平台

• 树莓派 / Jetson Nano / ESP32
• 性能对比与选型指南

05 操作系统与环境搭建

• Ubuntu Server · WiFi · SSH
• 安装 Python 3.9

06 Python基础回顾

• 文件读写 · JSON解析
• 多线程 · queue数据采集

07 MQTT协议入门

• 发布/订阅 · QoS等级
• 搭建 Mosquitto Broker

08 数据本地存储

• SQLite 数据库设计
• 批量插入与查询优化

09 边缘规则引擎

• Python if-then-else 规则
• 自动灌溉与通风

10 PID控制算法

• 位置式PID · 增量式PID
• 温室温度调参经验

11 本地决策模型

• 基于阈值的决策树
• 查表法实现施肥策略

12 轻量级机器学习

• Jetson Nano · TensorFlow Lite
• 病害识别模型部署

13 模型量化与优化

• Keras → TFLite · INT8量化
• 推理速度对比

14 边缘-云协同

• 全量同步 vs 增量同步
• 断网续传机制

15 时间序列预测

• Prophet / LSTM 预测
• 未来1小时温湿度变化

16 实时仪表盘

• Flask + Chart.js
• 边缘端Web监控

17 告警系统

• WebSocket 实时推送
• 短信/邮件告警 (Twilio/SMTP)

18 固件OTA升级

• ESP32 OTA 远程更新
• 传感器节点固件升级

19 电源管理

• 低功耗设计 · 太阳能供电
• 电池电量监测

20 网络安全

• TLS/SSL · 证书生成
• 防火墙配置 (iptables)

21 容器化部署

• Docker Compose 编排
• Mosquitto + InfluxDB + Grafana

22 日志管理

• ELK (Elasticsearch, Logstash, Kibana)
• Loki 收集边缘日志

23 边缘AI加速

• OpenVINO · Intel NUC 加速
• 性能基准测试

24 多温室协同

• gRPC 节点间通信
• 分布式决策 · 共识算法简介

25 数字孪生

• Three.js 温室3D模型
• 实时数据映射

26 故障诊断

• 传感器漂移检测
• 执行器卡死 · 残差异常检测

27 性能调优

• cProfile · Cython加速
• 多进程架构

28 成本估算

• 边缘节点硬件/功耗成本
• 云服务成本对比分析

29 项目实战 (上)

• 从零搭建温室边缘节点
• 硬件接线 + 软件部署

30 项目实战 (下)

• 端到端测试 · 压力测试
• 性能报告撰写与演示