犊牛个体主要体征信息采集系统设计与测试

来源 :石河子大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zgm_19780916
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犊牛作为牛场的后备力量,体征信息的精确采集对牛场良性发展具有重要的作用。如何促进畜牧业向标准化、集约化方向发展,降低犊牛管理强度,提高犊牛成活率,实现犊牛体征信息传统获取方式向现代化智能化方式转变是牛场持续发展所面临的难题。本文利用传感器技术、计算机技术等设计了一种个体犊牛主要体征信息采集系统,对体征信息采集平台进行了结构设计,研究了位置检测模块、身份识别模块、体重采集模块及体温采集模块的软硬件设计内容,以提高位置检测率、身份识别率、体重和体温采集精度为目标,对采集的信息进行了预处理及优化处理。该系统可在位置检测的基础上实现犊牛身份识别、体重信息和体温信息的在线采集,并对采集的信息进行储存,改变了传统牧场获取犊牛体征信息的方式,提高了体征信息获取的准确性,降低了牧场管理人员的劳动强度。主要研究及结论如下:(1)对牛场进行了实地调研,在确定用户需求及系统功能的基础上,采用分布式结构、模块化思想设计了一种以个体犊牛为检测对象的主要体征信息采集系统。(2)系统以单片机作为下位机、组态王作为上位机进行相应功能的实现。其中硬件方面利用Proteus软件ISIS编辑工具对位置检测模块、身份识别模块、体重采集模块和体温采集模块进行了电路设计;搭建了犊牛主要体征信息硬件平台。软件方面以Keil u Vision4为开发环境、以C语言为开发语言对下位机各模块程序进行了编写,并采用通用通信协议和OPC协议完成下位机与上位机以及MATLAB之间的数据通信,实现了体征信息的采集及传输;以MATLAB为算法研究平台,设计了滑动平均滤波、搭建了BP神经网络模型,实现了采集数据的预处理以及优化处理,提高了采集信息的准确度;利用组态王软件搭建了人机交互界面,完成了上位机管理系统的设计,便于牧场管理人员查看犊牛体征信息。(3)在完成硬件平台搭建和系统软件设计的基础上,对犊牛主要体征信息采集系统进行集成与测试,以位置检测的准确率、个体识别率、称重的准确性、体温的稳定性为评价指标,对系统进行综合评价,在第八师石河子市一二一团奶牛合作社对系统进行了相关测试。测试结果表明:犊牛位置检测率100.0%;身份识别率100.0%;系统采集体重绝对误差在0.05~1 kg之间,相对误差为0.08%~2.33%,平均相对误差0.57%;系统采集体温绝对误差在0.01~0.07℃之间,相对误差为0.03%~0.18%,平均相对误差0.06%。可实现对采集信息的实时显示、保存、历史数据查看等功能,为犊牛精细饲喂奠定了基础。
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