【摘要】：奶牛養(yǎng)殖是畜牧養(yǎng)殖行業(yè)的核心,我國奶牛養(yǎng)殖業(yè)在80年代后逐漸成為一個高效的獨立產業(yè)。由于奶牛的反芻行為是其重要的物理消化過程,它與奶牛的健康和生產性能密切相關,因此,反芻行為被視為評價奶牛健康及發(fā)情狀況的重要指標,對奶牛養(yǎng)殖管理具有重要的指導意義。然而,由于設備和牧場規(guī)�；潭鹊南拗�,使得我國在奶牛反芻行業(yè)智能化監(jiān)測技術及應用方面的發(fā)展相對滯后,尤其是針對奶牛反芻數(shù)據的智能分類方法研究較少。目前在國內為數(shù)不多的關于奶牛反芻行為監(jiān)測方法的研究中,主要集中在聲音、視頻和行為三個方面單獨展開研究。雖然這三種監(jiān)測方法都可以實現(xiàn)反芻行為監(jiān)測,但是采用視頻方法存在圖像信息量大、計算復雜高的缺點;同時,由于奶牛的日常反芻行為和采食行為相似度較高,單純采用聲音監(jiān)測或行為監(jiān)測方法,監(jiān)測準確率不高,難以達到理想的監(jiān)測效果。為了實現(xiàn)精準化、智能化的奶牛反芻行為監(jiān)測,本文以中國荷斯坦奶牛為研究對象,根據奶牛的日常反芻行為特征,以奶牛的反芻聲音和反芻姿態(tài)特征作為研究重點,將聲音監(jiān)測與行為監(jiān)測技術相結合,設計了一種新的多源參數(shù)可穿戴式的監(jiān)測設備作為硬件支持,并利用K-means聚類和SVM分類算法實現(xiàn)了反芻信息的分類識別。同時,根據奶牛的反芻特征,設計了可穿戴設備輔助佩戴裝置,將監(jiān)測設備佩戴在奶牛頸部一側的反芻信號最佳監(jiān)測點處,利用可穿戴設備融合監(jiān)測反芻聲音信號和姿態(tài)信號。選取實驗中具有代表性的16個時間節(jié)點進行可穿戴設備的識別結果和人工觀測結果的對比。結果表明,奶牛反芻監(jiān)測設備與人工觀察結果具有較高的一致性,設備識別反芻行為的準確率可以達到81.3%。同時為了驗證分類算法的有效性,采用SVM和K-means+SVM兩種方法進行反芻行為的識別,其中單獨利用SVM方法對奶牛反芻過程分類的準確率介于73.6%至90.1%之間,利用K-means+SVM方法對奶牛反芻過程分類的準確率介于83.3%至93.2%之間。研究發(fā)現(xiàn)反芻聲音的中心頻率是1.2~3.2 KHz,反芻過程的三軸加速度數(shù)據變化范圍為X軸0.09~0.93 g,Y軸-0.16~-0.08 g,Z軸0.44~1.05 g。研究結果表明,這種反芻監(jiān)測可穿戴設備和分類方法具有較好的效果,為復雜環(huán)境中監(jiān)測奶牛反芻信號提供了參考。
【圖文】：

電源模塊圖 2-1 設備整體結構Fig. 2-1The integrated structure of the equipment戴保護裝置設計計奶牛可穿戴設備時，為了獲得更加準確、可靠的原始信號，需要在將監(jiān)測設備固定在項圈上并且盡可能地貼近奶牛頸部。因此設計了一保護裝置，并申請了發(fā)明專利。裝置的構成主要包括設備外部保護殼、調柔性耳環(huán)等，通過將監(jiān)測設備嵌入到保護殼內，使信號輸入端靠近證信號采集的穩(wěn)定性和可靠性。保護殼的監(jiān)測設備可固定在項圈凹型時拆卸充電。固定方式采用膠質材料直接固定在項圈上，這樣不僅貼近防止奶�；顒訒r影響設備的監(jiān)測效果。設備配戴方式，如圖 2-2 所示。

（KB）（KB）60S2 60 2 3-7mA ADCS2A10 64 1 <2.7mA ADC1S4A12 64 8 <2.7mA ADC1 3-1 所示，STC15F2K60S2 型號單片機的存儲容量為 60KB，低于 SRAM 時，STC15F2K60S2 型號為 2KB 優(yōu)于 STC8H1K64S2A10 型8K64S4A12 型號；在存儲容量為 64KB 的前提下，設備選用 STC8在 SRAM 及 ADC 方面均優(yōu)于 STC8H1K64S2A10 型號；本4S4A12 型號單片機，雖然在價格方面略高于同等存儲容量的STC8，但其它性能比較好，更適宜于監(jiān)測設備的設計需要。所以本套4S4A12 型號單片機作為反芻監(jiān)測設備的微處理器，，該型號單片機所示。
【學位授予單位】：黑龍江八一農墾大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S823;TP274

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