基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)前母豬行為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、隨著現(xiàn)代養(yǎng)豬業(yè)的不斷發(fā)展，我國(guó)養(yǎng)豬業(yè)也在逐步朝著現(xiàn)代化和信息化發(fā)展，自動(dòng)化養(yǎng)殖方式已經(jīng)成為我國(guó)養(yǎng)豬業(yè)發(fā)展趨勢(shì)。而在養(yǎng)豬的整個(gè)環(huán)節(jié)中，母豬的分娩尤為關(guān)鍵。但是在傳統(tǒng)的養(yǎng)豬業(yè)中，母豬的分娩時(shí)間主要是依靠飼養(yǎng)員人工值守，通過直覺和經(jīng)驗(yàn)來判斷。該方法不僅浪費(fèi)人力、且工作效率不高，經(jīng)常出現(xiàn)因人為疏忽造成的豬仔死亡現(xiàn)象。
　　針對(duì)上述問題，本文旨在設(shè)計(jì)一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)前母豬行為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠通過加速度傳感器采集母豬的行為數(shù)據(jù)，

2、并通過有線和無線相結(jié)合的方式將數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)測(cè)中心的監(jiān)測(cè)平臺(tái)上，由監(jiān)測(cè)平臺(tái)完成對(duì)母豬站立、躺臥、進(jìn)食和筑巢四種典型行為的識(shí)別，并將識(shí)別結(jié)果進(jìn)行顯示，對(duì)出現(xiàn)筑巢以及不進(jìn)食等異常行為的母豬進(jìn)行預(yù)警；利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)預(yù)警豬只進(jìn)行定位，方便飼養(yǎng)人員查找；利用數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)母豬行為的識(shí)別結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)，為今后對(duì)產(chǎn)前母豬行為的深度了解和疾病預(yù)測(cè)模型的建立提供數(shù)據(jù)支持。本文主要工作如下：
　?。?）行為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)。系統(tǒng)方案包括數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)

3、方案、舍內(nèi)豬只定位系統(tǒng)方案以及監(jiān)測(cè)平臺(tái)方案三部分。選擇三軸加速度傳感器采集母豬的行為數(shù)據(jù)，通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)舍內(nèi)母豬行為數(shù)據(jù)和定位命令的傳輸，通過以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)分娩舍內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)測(cè)平臺(tái)的數(shù)據(jù)交互；在監(jiān)測(cè)中心的監(jiān)測(cè)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)對(duì)母豬行為的識(shí)別，在圖形用戶界面上對(duì)識(shí)別結(jié)果進(jìn)行顯示并利用數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)識(shí)別結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)。
　?。?）數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在硬件設(shè)計(jì)上，ZigBee核心使用CC2530芯片，構(gòu)建舍內(nèi)無線通信網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合ADX

4、L345加速度傳感器完成傳感器采集節(jié)點(diǎn)電路設(shè)計(jì)；網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)處選擇STM32微控制器，實(shí)現(xiàn)舍內(nèi)豬只定位算法；選擇內(nèi)部硬件集成TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)控制器W5500實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸；選擇TFT電阻屏實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能。在軟件開發(fā)上，結(jié)合Z-Stack協(xié)議棧任務(wù)調(diào)度機(jī)制，在應(yīng)用層完成對(duì)加速度數(shù)據(jù)的采集，通過結(jié)構(gòu)化傳感器數(shù)據(jù)幀發(fā)送至網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)。
　?。?）舍內(nèi)豬只定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)。為輔助飼養(yǎng)員快速定位到預(yù)警母豬，通過分析基于測(cè)距和無需測(cè)距的定位

5、算法的優(yōu)缺點(diǎn)，在三邊測(cè)距定位算法的基礎(chǔ)上，針對(duì)分娩舍內(nèi)具體環(huán)境提出直角四邊加權(quán)質(zhì)心定位算法，并根據(jù)測(cè)距分析確定節(jié)點(diǎn)部署方案；在 MATLAB平臺(tái)上對(duì)兩種定位算法進(jìn)行仿真比較，驗(yàn)證了本文采用的算法的可行性；在數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)硬件上，設(shè)計(jì)了定位流程，由網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)完成本文采用的定位算法；經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，本文采用的定位算法平均誤差在1m之內(nèi)，可以滿足系統(tǒng)定位需求。
　?。?）行為監(jiān)測(cè)平臺(tái)設(shè)計(jì)。行為監(jiān)測(cè)平臺(tái)通過提取母豬行為數(shù)據(jù)的時(shí)域特征，利用支

6、持向量機(jī)分類算法，識(shí)別出產(chǎn)前母豬的四種典型行為；在MFC框架下進(jìn)行圖形用戶界面的開發(fā)，對(duì)行為識(shí)別結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，對(duì)出現(xiàn)異常行為的母豬進(jìn)行預(yù)警；利用 SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)母豬行為識(shí)別結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)和查詢。
　　實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明，本文設(shè)計(jì)的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)前母豬行為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠較準(zhǔn)確地識(shí)別出產(chǎn)前母豬的四種典型行為，對(duì)出現(xiàn)異常行為的母豬進(jìn)行預(yù)警，并能夠較準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)母豬的定位，有效地減輕工作人員負(fù)擔(dān)，提高工作效率，對(duì)于目前養(yǎng)豬業(yè)