基于多源信息融合的畜禽养殖环境监测系统的研究

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为了满足人们对肉类产品日益增长的需求,保障肉类市场的供应,国家先后出台了一系列的政策措施来促进生产。近些年来,在市场作用与政府作用有机统一的格局下,二者相互补充、相互协调、相互促进,使得我国的畜禽养殖业发生了很大改变,正逐步向规模化、工厂化和智能化发展。肉类产品的品种和产量增加,极大地满足了人们的需求,但随之而来的质量问题和安全问题也与日俱增。长期的养殖经验表明,在养殖源头加强管理能有效减少这些问题的发生,因此,畜禽舍的养殖环境是否健康安全就成了大众关注的焦点。通过研究国内养殖环境监测系统的发展现状和现有的监测系统可能存在的一些问题,本文对畜禽养殖舍的主要环境影响因素进行了分析,综合应用传感器技术、无线通信技术、单片机技术、虚拟仪器技术和现代控制算法等先进技术,开发设计了一套基于多源信息融合的畜禽养殖环境监测系统。该系统能够实现养殖场环境参数的实时监测和执行机构的自动控制,为畜禽提供了健康舒适的生长环境。系统在确定总计设计方案和设计要求的基础上,采用上位机和下位机软硬件结合方式,以单片机STM32F103VET6为主控制中心,将单片机和传感器模块、执行机构连接,通过Lo Ra模块进行无线通信联系;以PC为上位机监测平台,将传感器采集到的环境参数在上位机的监测软件中实时显示和存储,经过算法处理后发出控制指令并发送回单片机,完成对相应执行机构的控制。系统的上位机监测软件利用LabVIEW软件开发,实现了系统的数据显示、数据存储、数据查询和算法处理等功能。采用了基于BP神经网络的多传感器数据融合的方法,利用三层神经网络,将采集的环境参数输入已训练好的BP神经网络进行数据融合,从而得到控制指令,实现系统的自动控制功能。通过在实验室模拟养殖场环境,对本文设计的畜禽养殖环境监测系统进行功能测试和整体调试。结果表明:本系统结构简单,操作方便,运行稳定,能够准确采集和实时显示各环境参数,方便养殖人员查询历史数据,并且能及时的自动控制执行机构,有效改善畜禽舍的养殖环境,在畜禽养殖业具有很好的实用价值。
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