【摘要】：與發(fā)達國家相比，我國的奶牛業(yè)面臨著精細養(yǎng)殖不系統(tǒng)、體型測量效率低、發(fā)情鑒定不及時等系列問題，大大限制了國內(nèi)奶牛養(yǎng)殖業(yè)生存與發(fā)展空間。論文旨在通過研究分析當前國內(nèi)奶牛場精細養(yǎng)殖系列問題，探索奶牛場數(shù)字化養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術，破解基于數(shù)字圖像處理的奶牛體尺測量技術難題，，實現(xiàn)奶牛體型體尺的智能自動測定、奶牛場信息的實時自動反饋，提高奶牛場數(shù)字化信息監(jiān)控力度。論文研究成果對有效提高奶牛數(shù)字化精細養(yǎng)殖水平，促進奶牛業(yè)發(fā)展具有重要的應用價值和經(jīng)濟效益。 本文主要完成了以下研究工作： （1）針對奶牛場數(shù)字化管理水平低下問題，將“物聯(lián)網(wǎng)”概念引入到奶牛場精細養(yǎng)殖中，提出基于樹型網(wǎng)絡結構的奶牛場物聯(lián)網(wǎng)體系，構建了基于ZigBee的奶牛場物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。針對奶牛場精細養(yǎng)殖特點，設計了奶牛場環(huán)境參數(shù)與奶牛個體參數(shù)相關信息數(shù)據(jù)庫；應用LabWindows/CVI2012自主開發(fā)了面向C/S的系統(tǒng)監(jiān)控中心軟件；采用基于TCP/IP協(xié)議的DataSocket通訊機制實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的遠程監(jiān)測和傳輸；應用Z-Stack-CC2530-2.3.3-1.4.0協(xié)議棧進行無線傳感器網(wǎng)絡（Wireless Sensor Networks，WSN）網(wǎng)絡節(jié)點軟件開發(fā)，設計了協(xié)調(diào)節(jié)點、路由節(jié)點和終端節(jié)點應用軟件；綜合應用無線射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）技術、WSN技術、數(shù)字圖像處理技術、虛擬儀器技術，實現(xiàn)了奶牛場信息全天候?qū)崟r監(jiān)控，提升了奶牛場的數(shù)字化管理水平。 （2）運用數(shù)字圖像處理技術，實現(xiàn)了奶牛體尺的自動測量，解決了傳統(tǒng)奶牛體尺測量效率低下、圖像處理體尺特征提取精度差的問題。針對奶牛黑白花圖像光照不勻、背景復雜、圖像噪聲難抑制的問題，采用中值濾波、限制對比度直方圖均衡化等方法進行圖像增強，采用Prewitt算子和最大類間方差法進行了圖像分割，運用膨脹、腐蝕、小物體移除、外部梯度運算等形態(tài)學圖像處理技術進行圖像干擾去除和邊緣提取，達到突出牛體體型特征的效果；應用定向平行靶搜索算法進行奶牛體型特征點自動識別與體尺測量，與人工測量相比最大絕對測量誤差低于0.8cm，測量時間縮短4-6倍，有效提高了體尺測量精度和測量效率。 （3）綜合應用單因素試驗、正交試驗、多項式擬合、誤差補償?shù)确椒�，�?yōu)化奶牛場物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)物理結構。應用單因素試驗方法，確定了系統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測終端節(jié)點最優(yōu)安裝高度區(qū)間；應用點對點通迅丟包率正交試驗，優(yōu)化了系統(tǒng)路由節(jié)點與終端節(jié)點間的安裝高度、安裝距離；應用多項式擬合方法建立了系統(tǒng)環(huán)境終端節(jié)點安裝高度與丟包率誤差模型；從抗干擾角度進行了硬件選型和節(jié)點設置分析，采取均值法和均方根法進行測量誤差補償，有效抑制了測量誤差，降低了系統(tǒng)丟包率。 （4）開展了奶牛場物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)測量結果的分散性和可信度問題的研究。依據(jù)GUM（Guide to the Expression Uncertainty in Measurement）規(guī)則對奶牛場物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)進行了不確定度源的分析，得到了制約測量結果的主要影響因素；應用B類不確定度評定方法，對奶牛場溫度、濕度、氨氣含量平均值和奶牛運動量RMS值等4項系統(tǒng)測量指標進行了合成不確定度評定，實現(xiàn)了系統(tǒng)測量結果不確定度的量化表征。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：河北農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TP391.44;TN929.5;S823

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本文編號：2458931