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

1、隨著現(xiàn)代養(yǎng)豬業(yè)的不斷發(fā)展，我國養(yǎng)豬業(yè)也在逐步朝著現(xiàn)代化和信息化發(fā)展，自動化養(yǎng)殖方式已經(jīng)成為我國養(yǎng)豬業(yè)發(fā)展趨勢。而在養(yǎng)豬的整個環(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，母豬的分娩時間主要是依靠飼養(yǎng)員人工值守，通過直覺和經(jīng)驗來判斷。該方法不僅浪費人力、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。
　　針對上述問題，本文旨在設(shè)計一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)前母豬行為監(jiān)測系統(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)測中心的監(jiān)測平臺上，由監(jiān)測平臺完成對母豬站立、躺臥、進食和筑巢四種典型行為的識別，并將識別結(jié)果進行顯示，對出現(xiàn)筑巢以及不進食等異常行為的母豬進行預(yù)警；利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對預(yù)警豬只進行定位，方便飼養(yǎng)人員查找；利用數(shù)據(jù)庫對母豬行為的識別結(jié)果進行存儲，為今后對產(chǎn)前母豬行為的深度了解和疾病預(yù)測模型的建立提供數(shù)據(jù)支持。本文主要工作如下：
　?。?）行為監(jiān)測系統(tǒng)方案設(shè)計。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)測平臺方案三部分。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)實現(xiàn)分娩舍內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)測平臺的數(shù)據(jù)交互；在監(jiān)測中心的監(jiān)測平臺上實現(xiàn)對母豬行為的識別，在圖形用戶界面上對識別結(jié)果進行顯示并利用數(shù)據(jù)庫對識別結(jié)果進行存儲。
　　（2）數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)設(shè)計。在硬件設(shè)計上，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)點電路設(shè)計；網(wǎng)關(guān)節(jié)點處選擇STM32微控制器，實現(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實現(xiàn)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸；選擇TFT電阻屏實現(xiàn)人機交互功能。在軟件開發(fā)上，結(jié)合Z-Stack協(xié)議棧任務(wù)調(diào)度機制，在應(yīng)用層完成對加速度數(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。
　?。?）舍內(nèi)豬只定位系統(tǒng)設(shè)計。為輔助飼養(yǎng)員快速定位到預(yù)警母豬，通過分析基于測距和無需測距的定位

5、算法的優(yōu)缺點，在三邊測距定位算法的基礎(chǔ)上，針對分娩舍內(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)測距分析確定節(jié)點部署方案；在 MATLAB平臺上對兩種定位算法進行仿真比較，驗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)計了定位流程，由網(wǎng)關(guān)節(jié)點完成本文采用的定位算法；經(jīng)實驗測試，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)測平臺設(shè)計。行為監(jiān)測平臺通過提取母豬行為數(shù)據(jù)的時域特征，利用支

6、持向量機分類算法，識別出產(chǎn)前母豬的四種典型行為；在MFC框架下進行圖形用戶界面的開發(fā)，對行為識別結(jié)果進行實時顯示，對出現(xiàn)異常行為的母豬進行預(yù)警；利用 SQL Server數(shù)據(jù)庫對母豬行為識別結(jié)果進行存儲和查詢。
　　實驗測試表明，本文設(shè)計的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)前母豬行為監(jiān)測系統(tǒng)能夠較準確地識別出產(chǎn)前母豬的四種典型行為，對出現(xiàn)異常行為的母豬進行預(yù)警，并能夠較準確地實現(xiàn)母豬的定位，有效地減輕工作人員負擔(dān)，提高工作效率，對于目前養(yǎng)豬業(yè)