在奶牛養(yǎng)殖過程中,飼養(yǎng)員對奶牛的發(fā)情判斷以及健康狀況檢測是奶牛養(yǎng)殖過程中的重要環(huán)節(jié)。奶牛發(fā)情伴隨著活動量增加,體溫升高等狀況。及時發(fā)現(xiàn)發(fā)情奶牛并進(jìn)行配種可以延長奶牛泌乳期提升經(jīng)濟效益。同時,奶牛的健康狀況檢測也十分重要,生病的奶牛趴臥時長要明顯高于正常時期。奶牛生病不但會危及奶牛生命而且會影響原奶質(zhì)量。飼養(yǎng)員需要及時發(fā)現(xiàn)生病奶牛并進(jìn)行醫(yī)治。應(yīng)用于大規(guī)模牧場,現(xiàn)有的同類奶牛計步系統(tǒng)在硬件設(shè)計上存在功耗大,傳輸距離近等問題。在軟件設(shè)計上存在功能單一,計步算法精確度低等問題。本文針對這些問題,提出了一套新的解決方案。在硬件設(shè)計上,本系統(tǒng)選用低功耗的主控芯片以及高靈敏度的傳感器。應(yīng)用低功耗廣域網(wǎng)的LoRa技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸,使本系統(tǒng)滿足應(yīng)用于大規(guī)模牧場對于長距離的需求。在軟件設(shè)計上對加速度波形采用FIR帶通濾波以及斜率檢測步伐算法進(jìn)行步數(shù)識別。經(jīng)過多次測試,修改參數(shù),提高計步精度,為判斷奶牛發(fā)情提供準(zhǔn)確信息。利用實時氣壓數(shù)據(jù)設(shè)計一套姿態(tài)檢測算法,可識別出奶牛趴臥姿態(tài),記錄趴臥時長。為奶牛健康狀況檢測提供更加多元而又準(zhǔn)確的依據(jù)。經(jīng)過實際測驗,奶牛計步精度能夠保證在95%以上。姿態(tài)檢測算法可... 

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 奶牛計步器的發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 奶牛計步及姿態(tài)檢測系統(tǒng)簡介
        1.2.2 現(xiàn)有同類系統(tǒng)及其功能
        1.2.3 現(xiàn)有同類系統(tǒng)的優(yōu)缺點分析
    1.3 論文的主要內(nèi)容與創(chuàng)新點
    1.4 論文的結(jié)構(gòu)安排
第二章 系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)
    2.1 牛只運動分析
    2.2 MEMS三軸加速度傳感器工作原理
    2.3 MEMS氣壓傳感器工作原理
    2.4 LoRa介紹
        2.4.1 LoRaWAN協(xié)議
        2.4.2 LoRa技術(shù)要點
        2.4.3 幾種常用通信技術(shù)比較
    2.5 本章小結(jié)
第三章 硬件電路的設(shè)計與調(diào)試
    3.1 硬件結(jié)構(gòu)
        3.1.1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)
        3.1.2 計步及姿態(tài)檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
    3.2 芯片的選型
        3.2.1 STM32L151C8T6微控制器
        3.2.2 三軸加速度傳感器MMA7455
        3.2.3 氣壓傳感器MS5611
        3.2.4 LoRa模塊E19(433M20SC)
    3.3 硬件電路的調(diào)試
        3.3.1 LoRa的調(diào)試
        3.3.2 MMA7455的調(diào)試
        3.3.3 MS5611的調(diào)試
        3.3.4 GPRS模塊的調(diào)試
    3.4 本章小結(jié)
第四章 算法設(shè)計與實現(xiàn)
    4.1 算法調(diào)試平臺介紹
    4.2 計步算法研究
        4.2.1 加速度處理及濾波
        4.2.2 斜率檢測步伐算法
        4.2.3 奶牛計步算法的參數(shù)確定
        4.2.4 人計步參數(shù)確定
    4.3 姿態(tài)檢測算法
    4.4 上位機軟件的設(shè)計
    4.5 本章小結(jié)
第五章 計步及姿態(tài)檢測模塊功耗測定
    5.1 LabVIEW及NI數(shù)據(jù)采集卡介紹
    5.2 計步及姿態(tài)檢測模塊功耗測量
    5.3 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 論文總結(jié)
    6.2 課題的后續(xù)研究與展望
參考文獻(xiàn)
附錄
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于LoRa的物聯(lián)網(wǎng)低功耗廣域系統(tǒng)設(shè)計[J]. 楊磊,梁活泉,張正,司鵬搏,張延華.  信息通信技術(shù). 2017(01)
[2]新興物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)——LoRa[J]. 王陽,溫向明,路兆銘,程剛,潘奇.  信息通信技術(shù). 2017(01)
[3]LoRa無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)分析[J]. 趙靜,蘇光添.  移動通信. 2016(21)
[4]SX1276的LoRa與FSK技術(shù)在室內(nèi)定位中的應(yīng)用研究[J]. 付河.  單片機與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用. 2016(10)
[5]低功耗廣域LoRa技術(shù)分析與應(yīng)用建議[J]. 劉琛,邵震,夏瑩瑩.  電信技術(shù). 2016(05)
[6]穿戴式智能計步器設(shè)計[J]. 徐斌,裴曉芳,李太云.  電子科技. 2016(03)
[7]基于MS5611的小型無人機高度檢測系統(tǒng)設(shè)計[J]. 潘銀松,劉天剛,馬澤忠,劉智華.  電子測量技術(shù). 2015(07)
[8]物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢綜述[J]. 東輝,唐景然,于東興.  通信技術(shù). 2014(11)
[9]無線通信技術(shù)的發(fā)展趨勢分析[J]. 李苒,楊麗軍.  產(chǎn)業(yè)與科技論壇. 2014(05)
[10]FIR數(shù)字濾波器兩種設(shè)計方法的比較[J]. 耿玉茹.  科技視界. 2013(16)

博士論文
[1]二維FIR數(shù)字濾波器優(yōu)化設(shè)計理論與二維優(yōu)化設(shè)計算法研究[D]. 趙瑞杰.山東大學(xué) 2012

碩士論文
[1]基于LoRa無線通信技術(shù)的MiCO物聯(lián)網(wǎng)解決方案[D]. 秦鋒.暨南大學(xué) 2017
[2]基于B/S架構(gòu)的自動化運維平臺的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 王棟.北京交通大學(xué) 2017
[3]基于LoRa的無線自組網(wǎng)MAC協(xié)議研究[D]. 柳永波.西安電子科技大學(xué) 2017
[4]基于BLE4.0的計步系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 張童飛.東南大學(xué) 2016
[5]一種數(shù)字化牧場管理系統(tǒng)的研究[D]. 司陳.山東大學(xué) 2015
[6]微小型球形飛行器的研究與設(shè)計[D]. 肖大華.北京理工大學(xué) 2015
[7]基于小波變換和動態(tài)時間規(guī)整的計步器算法設(shè)計[D]. 嚴(yán)志航.南京理工大學(xué) 2014
[8]基于加速度的計步算法和步長計算研究與實現(xiàn)[D]. 蔚利娜.東北大學(xué) 2013
[9]基于三軸加速度傳感器的跌倒檢測技術(shù)的研究與應(yīng)用[D]. 陳功.南京郵電大學(xué) 2013
[10]基于IOS的娛樂計步軟件“HEALTHY-PIG”的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 汲康.北京郵電大學(xué) 2012



本文編號：3711795