本文選題：個體生豬　切入點：可穿戴裝置　出處：《西北農(nóng)林科技大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：生豬養(yǎng)殖在我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)中占有重大比重,規(guī)�；B(yǎng)殖是現(xiàn)代生豬養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展必然趨勢,生豬健康狀況實時監(jiān)測已成為現(xiàn)代化養(yǎng)殖技術(shù)的研究熱點。研究表明,生豬的行為、體溫、心率等信息可直接反映生豬健康狀況�，F(xiàn)有基于機器視覺、圖像分析、RFID等方法構(gòu)建的行為識別模型存在行為提取分割算法復(fù)雜、實時性差、設(shè)備成本高等問題,不適合大范圍應(yīng)用推廣。本文在分析生豬日常行為對應(yīng)三軸姿態(tài)角、三軸加速度變化規(guī)律基礎(chǔ)上,采用傳感器技術(shù),設(shè)計并開發(fā)了以低功耗STC12C5A60S2為核心處理器的可穿戴式生豬個體信息獲取裝置,建立融合姿態(tài)角和加速度的生豬日常行為識別模型,進而通過分析生豬具體行為,結(jié)合生豬體溫和心率信息,建立融合多源信息的生豬運動量和睡眠時間統(tǒng)計模型。設(shè)計并開發(fā)基于行為識別與統(tǒng)計模型的上位機軟件,實現(xiàn)生豬日常行為實時監(jiān)測要求。最后分別選擇關(guān)中野豬與長白母豬進行系統(tǒng)功能測試與穩(wěn)定性驗證,試驗表明,本文設(shè)計的可穿戴式個體信息獲取裝置能夠準(zhǔn)確采集生豬運動參數(shù),整體功能運行穩(wěn)定,滿足系統(tǒng)整體設(shè)計需求。該系統(tǒng)為進一步分析個體生豬深度語義提供理論基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)支撐,有利于加快我國生豬產(chǎn)業(yè)向高端市場轉(zhuǎn)型,并對相關(guān)畜禽健康狀況監(jiān)測提供借鑒思路。本文主要工作和結(jié)論如下:(1)分析了生豬行為識別的理論依據(jù),完成了系統(tǒng)整體功能設(shè)計。通過分析生豬不同行為對應(yīng)姿態(tài)特征,確定了三軸加速度和三軸姿態(tài)角信息是識別生豬不同行為的關(guān)鍵因子,同時確定采用四元數(shù)法對生豬姿態(tài)信息進行解算,為消除陀螺儀隨機漂移對姿態(tài)角解算產(chǎn)生累計誤差,采用動態(tài)Kalman濾波和均值濾波算法對陀螺儀進行校準(zhǔn)和優(yōu)化,姿態(tài)檢測精度達到0.01°。結(jié)合豬場養(yǎng)殖環(huán)境,設(shè)計開發(fā)了生豬日常行為監(jiān)測系統(tǒng),系統(tǒng)由行為信息獲取裝置和上位機組成,信息獲取裝置通過松緊布袋固定在生豬頸部,實時采集被測個體生豬信息,并將監(jiān)測信息以藍牙無線方式傳輸至上位機,實現(xiàn)了個體生豬日常行為信息的統(tǒng)計與分析。(2)搭建了可穿戴式生豬個體信息獲取裝置。設(shè)計完成了以低功耗STC12C5A60S2為核心處理器、姿態(tài)、溫度、心率等多傳感器集成的生豬個體信息獲取裝置。實現(xiàn)了包括信息獲取裝置外型封裝設(shè)計、整體硬件電路設(shè)計、多傳感器采集模塊設(shè)計,數(shù)據(jù)無線傳輸設(shè)計等關(guān)鍵技術(shù)。生豬個體信息獲取裝置外型封裝采用3D打印技術(shù)完成,整體尺寸為65mm×25mm×30mm,有效減小了信息獲取裝置整體體積,為可穿戴式個體生豬信息獲取優(yōu)化設(shè)計提供了基礎(chǔ)。(3)研究分析了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的生豬行為識別方法。通過搭建的生豬個體信息獲取裝置,將生豬日常行為產(chǎn)生的姿態(tài)信息經(jīng)歸一化處理后作為BP網(wǎng)絡(luò)輸入矢量,對比分析不同BP網(wǎng)絡(luò)參數(shù),結(jié)合模型收斂速度和分類精度,確定最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。以LM訓(xùn)練法分別構(gòu)建融合姿態(tài)角信息與未融合姿態(tài)角信息的生豬行為識別模型,融合姿態(tài)角信息建立的識別模型訓(xùn)練誤差為0.0018,且網(wǎng)絡(luò)收斂速度快,達到分類誤差要求。進一步分析生豬一天中體溫、心率變化與具體行為關(guān)聯(lián)關(guān)系,建立了融合多源信息的生豬運動量和睡眠時間統(tǒng)計模型。模型驗證表明,該模型對生豬站、走、坐、躺、睡等日常行為識別的平均準(zhǔn)確率為90.47%,運動量和睡眠時間統(tǒng)計準(zhǔn)確率分別為84.28%和86.61%。(4)基于C#語言構(gòu)建了生豬行為監(jiān)測系統(tǒng)上位機軟件開發(fā)。采用C#高級編程語言,以Visual Studio2010為平臺,開發(fā)上位機監(jiān)測系統(tǒng),并將生豬行為識別與運動量和睡眠時間統(tǒng)計模型嵌入到上位機軟件中,實現(xiàn)系統(tǒng)功能需求。進而對系統(tǒng)整體功能和關(guān)鍵參數(shù)指標(biāo)進行測定,系統(tǒng)能夠持續(xù)運行約7.6天,整體功能運行平穩(wěn),為生豬日常行為實時監(jiān)測提供了保障。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S828;S818.9

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8 賈立s，

本文編號：1655044