面向奶牛福利的分布式自助喷淋降温系统研发
这是一篇关于智慧畜牧,福利养殖,热应激指数,LoRa,智能调控的论文, 主要内容为奶牛福利是规模化养殖中必须考虑的重要问题,其与生产效益、奶牛健康密切相关。其中,如何有效缓解奶牛热应激是奶牛福利养殖中面临的核心问题之一。热应激反应导致奶牛采食量、生长速度和产奶量下降,生育率和受孕率降低,甚至可造成死亡。目前,缓解奶牛热应激的方法主要为喷淋降温,但现有喷淋主要在采食和挤奶前的固定时间段内进行。国内外研究尝试开发奶牛自助喷淋系统,但水资源利用率较低。如何在保证喷淋降温效果的同时提升水资源的利用效益是应用自助喷淋进行热应激干预需要解决的关键问题。本论文设计面向奶牛福利的分布式自助喷淋系统,该系统可在检测到奶牛时自动喷淋,并可根据喷淋时的气候条件自适应调控喷淋降温过程中的喷淋时长,保证水资源的利用率。基于上述研究目标,本研究应用传感器和物联网无线通信技术,研发了一种可根据环境条件自适应控制喷淋时长的分布式自助喷淋系统。该系统的主要目的是通过自适应喷淋控制,缓解奶牛在高温环境下的热应激反应,从而提高奶牛的福利和健康状况。论文主要研究工作与结果如下:(1)设计了基于STM32嵌入式微处理器和多种传感器的牛场环境监测模块。该模块的微处理器通过RS485总线连接VMS-3000温湿度传感器、VMS-3003超声波风速风向传感器和RS-TEQ-N01-AL热电式太阳辐射强度传感器,通过Modbus协议完成数据传输、解析和校验。采用基于LoRa调制解调技术的RAK4203芯片实现了采集数据的无线传输。最终将采集数据存储在MySQL云数据库中。经测试,该模块温度测量误差为±0.15℃,湿度测量误差为±0.35%RH,风速测量误差为±0.02 m/s,辐射强度测量误差为±11.09 W/m2。(2)设计了基于STM32嵌入式微处理器和自动控制技术的奶牛自助喷淋模块。该模块采用Q31对射式光电传感器感知奶牛是否进入喷淋区域,通过微处理器控制2W-025-06常闭型电磁阀实现喷淋的开启与关闭。该模块数据无线传输与存储实现方法和环境监测模块相同。经测试,自助喷淋模块喷淋时长测量误差为±1.5 s。(3)基于B/S架构设计了用户管理监测平台。该管理平台后端采用Java语言,基于MVC设计模式开发。前端采用JavaScript、HTML、CSS语言,基于Layuimini框架开发。实现了温湿度、风速、辐射强度和热应激程度实时信息展示功能,LoRa网关、环境监测模块和自助喷淋模块设备管理功能,热应激指数、牛场环境和喷淋时长历史数据查询功能,以及喷淋时长控制模型设置功能。(4)开发了基于热应激指数的喷淋时长控制算法。开展了为期85 d的奶牛场现场实验,采集了奶牛热应激时期的环境数据12240组、喷淋时长数据387个、奶牛呼吸频率数据3374个。通过IBM SPSS 22.0软件对喷淋开始时刻往前0～48 h(每次间隔2h)热应激指数平均值与奶牛自愿喷淋时长进行相关性分析发现,相比于喷淋开始时刻的热应激指数,奶牛喷淋前数小时内热应激指数的平均值与奶牛自愿喷淋时长对数值相关性更显著(如喷淋前2 h THI1的平均值:r=0.6,P<0.01;喷淋开始时刻的THI1:r=0.44,P<0.01)。根据该结果选择了不同热应激指数均值的计算区间(如THI1为14h),并通过简单线性回归得出奶牛自愿喷淋时长对数值与不同热应激指数的关系。经验证,喷淋时长控制算法平均相对误差MRE最小为13.45%。最终将该算法移植到用户管理平台的服务器,实现了不同环境下最大喷淋时长自适应调控。本研究设计的面向奶牛福利的分布式自助喷淋降温系统,满足设计要求,能够在监测到奶牛时自动控制喷淋,并根据喷淋时的历史环境自适应调整喷淋时长。该系统可为奶牛养殖中新型喷淋降温设备的设计提供参考。
面向奶牛福利的分布式自助喷淋降温系统研发
这是一篇关于智慧畜牧,福利养殖,热应激指数,LoRa,智能调控的论文, 主要内容为奶牛福利是规模化养殖中必须考虑的重要问题,其与生产效益、奶牛健康密切相关。其中,如何有效缓解奶牛热应激是奶牛福利养殖中面临的核心问题之一。热应激反应导致奶牛采食量、生长速度和产奶量下降,生育率和受孕率降低,甚至可造成死亡。目前,缓解奶牛热应激的方法主要为喷淋降温,但现有喷淋主要在采食和挤奶前的固定时间段内进行。国内外研究尝试开发奶牛自助喷淋系统,但水资源利用率较低。如何在保证喷淋降温效果的同时提升水资源的利用效益是应用自助喷淋进行热应激干预需要解决的关键问题。本论文设计面向奶牛福利的分布式自助喷淋系统,该系统可在检测到奶牛时自动喷淋,并可根据喷淋时的气候条件自适应调控喷淋降温过程中的喷淋时长,保证水资源的利用率。基于上述研究目标,本研究应用传感器和物联网无线通信技术,研发了一种可根据环境条件自适应控制喷淋时长的分布式自助喷淋系统。该系统的主要目的是通过自适应喷淋控制,缓解奶牛在高温环境下的热应激反应,从而提高奶牛的福利和健康状况。论文主要研究工作与结果如下:(1)设计了基于STM32嵌入式微处理器和多种传感器的牛场环境监测模块。该模块的微处理器通过RS485总线连接VMS-3000温湿度传感器、VMS-3003超声波风速风向传感器和RS-TEQ-N01-AL热电式太阳辐射强度传感器,通过Modbus协议完成数据传输、解析和校验。采用基于LoRa调制解调技术的RAK4203芯片实现了采集数据的无线传输。最终将采集数据存储在MySQL云数据库中。经测试,该模块温度测量误差为±0.15℃,湿度测量误差为±0.35%RH,风速测量误差为±0.02 m/s,辐射强度测量误差为±11.09 W/m2。(2)设计了基于STM32嵌入式微处理器和自动控制技术的奶牛自助喷淋模块。该模块采用Q31对射式光电传感器感知奶牛是否进入喷淋区域,通过微处理器控制2W-025-06常闭型电磁阀实现喷淋的开启与关闭。该模块数据无线传输与存储实现方法和环境监测模块相同。经测试,自助喷淋模块喷淋时长测量误差为±1.5 s。(3)基于B/S架构设计了用户管理监测平台。该管理平台后端采用Java语言,基于MVC设计模式开发。前端采用JavaScript、HTML、CSS语言,基于Layuimini框架开发。实现了温湿度、风速、辐射强度和热应激程度实时信息展示功能,LoRa网关、环境监测模块和自助喷淋模块设备管理功能,热应激指数、牛场环境和喷淋时长历史数据查询功能,以及喷淋时长控制模型设置功能。(4)开发了基于热应激指数的喷淋时长控制算法。开展了为期85 d的奶牛场现场实验,采集了奶牛热应激时期的环境数据12240组、喷淋时长数据387个、奶牛呼吸频率数据3374个。通过IBM SPSS 22.0软件对喷淋开始时刻往前0～48 h(每次间隔2h)热应激指数平均值与奶牛自愿喷淋时长进行相关性分析发现,相比于喷淋开始时刻的热应激指数,奶牛喷淋前数小时内热应激指数的平均值与奶牛自愿喷淋时长对数值相关性更显著(如喷淋前2 h THI1的平均值:r=0.6,P<0.01;喷淋开始时刻的THI1:r=0.44,P<0.01)。根据该结果选择了不同热应激指数均值的计算区间(如THI1为14h),并通过简单线性回归得出奶牛自愿喷淋时长对数值与不同热应激指数的关系。经验证,喷淋时长控制算法平均相对误差MRE最小为13.45%。最终将该算法移植到用户管理平台的服务器,实现了不同环境下最大喷淋时长自适应调控。本研究设计的面向奶牛福利的分布式自助喷淋降温系统,满足设计要求,能够在监测到奶牛时自动控制喷淋,并根据喷淋时的历史环境自适应调整喷淋时长。该系统可为奶牛养殖中新型喷淋降温设备的设计提供参考。
面向奶牛福利的分布式自助喷淋降温系统研发
这是一篇关于智慧畜牧,福利养殖,热应激指数,LoRa,智能调控的论文, 主要内容为奶牛福利是规模化养殖中必须考虑的重要问题,其与生产效益、奶牛健康密切相关。其中,如何有效缓解奶牛热应激是奶牛福利养殖中面临的核心问题之一。热应激反应导致奶牛采食量、生长速度和产奶量下降,生育率和受孕率降低,甚至可造成死亡。目前,缓解奶牛热应激的方法主要为喷淋降温,但现有喷淋主要在采食和挤奶前的固定时间段内进行。国内外研究尝试开发奶牛自助喷淋系统,但水资源利用率较低。如何在保证喷淋降温效果的同时提升水资源的利用效益是应用自助喷淋进行热应激干预需要解决的关键问题。本论文设计面向奶牛福利的分布式自助喷淋系统,该系统可在检测到奶牛时自动喷淋,并可根据喷淋时的气候条件自适应调控喷淋降温过程中的喷淋时长,保证水资源的利用率。基于上述研究目标,本研究应用传感器和物联网无线通信技术,研发了一种可根据环境条件自适应控制喷淋时长的分布式自助喷淋系统。该系统的主要目的是通过自适应喷淋控制,缓解奶牛在高温环境下的热应激反应,从而提高奶牛的福利和健康状况。论文主要研究工作与结果如下:(1)设计了基于STM32嵌入式微处理器和多种传感器的牛场环境监测模块。该模块的微处理器通过RS485总线连接VMS-3000温湿度传感器、VMS-3003超声波风速风向传感器和RS-TEQ-N01-AL热电式太阳辐射强度传感器,通过Modbus协议完成数据传输、解析和校验。采用基于LoRa调制解调技术的RAK4203芯片实现了采集数据的无线传输。最终将采集数据存储在MySQL云数据库中。经测试,该模块温度测量误差为±0.15℃,湿度测量误差为±0.35%RH,风速测量误差为±0.02 m/s,辐射强度测量误差为±11.09 W/m2。(2)设计了基于STM32嵌入式微处理器和自动控制技术的奶牛自助喷淋模块。该模块采用Q31对射式光电传感器感知奶牛是否进入喷淋区域,通过微处理器控制2W-025-06常闭型电磁阀实现喷淋的开启与关闭。该模块数据无线传输与存储实现方法和环境监测模块相同。经测试,自助喷淋模块喷淋时长测量误差为±1.5 s。(3)基于B/S架构设计了用户管理监测平台。该管理平台后端采用Java语言,基于MVC设计模式开发。前端采用JavaScript、HTML、CSS语言,基于Layuimini框架开发。实现了温湿度、风速、辐射强度和热应激程度实时信息展示功能,LoRa网关、环境监测模块和自助喷淋模块设备管理功能,热应激指数、牛场环境和喷淋时长历史数据查询功能,以及喷淋时长控制模型设置功能。(4)开发了基于热应激指数的喷淋时长控制算法。开展了为期85 d的奶牛场现场实验,采集了奶牛热应激时期的环境数据12240组、喷淋时长数据387个、奶牛呼吸频率数据3374个。通过IBM SPSS 22.0软件对喷淋开始时刻往前0～48 h(每次间隔2h)热应激指数平均值与奶牛自愿喷淋时长进行相关性分析发现,相比于喷淋开始时刻的热应激指数,奶牛喷淋前数小时内热应激指数的平均值与奶牛自愿喷淋时长对数值相关性更显著(如喷淋前2 h THI1的平均值:r=0.6,P<0.01;喷淋开始时刻的THI1:r=0.44,P<0.01)。根据该结果选择了不同热应激指数均值的计算区间(如THI1为14h),并通过简单线性回归得出奶牛自愿喷淋时长对数值与不同热应激指数的关系。经验证,喷淋时长控制算法平均相对误差MRE最小为13.45%。最终将该算法移植到用户管理平台的服务器,实现了不同环境下最大喷淋时长自适应调控。本研究设计的面向奶牛福利的分布式自助喷淋降温系统,满足设计要求,能够在监测到奶牛时自动控制喷淋,并根据喷淋时的历史环境自适应调整喷淋时长。该系统可为奶牛养殖中新型喷淋降温设备的设计提供参考。
面向奶牛福利的分布式自助喷淋降温系统研发
这是一篇关于智慧畜牧,福利养殖,热应激指数,LoRa,智能调控的论文, 主要内容为奶牛福利是规模化养殖中必须考虑的重要问题,其与生产效益、奶牛健康密切相关。其中,如何有效缓解奶牛热应激是奶牛福利养殖中面临的核心问题之一。热应激反应导致奶牛采食量、生长速度和产奶量下降,生育率和受孕率降低,甚至可造成死亡。目前,缓解奶牛热应激的方法主要为喷淋降温,但现有喷淋主要在采食和挤奶前的固定时间段内进行。国内外研究尝试开发奶牛自助喷淋系统,但水资源利用率较低。如何在保证喷淋降温效果的同时提升水资源的利用效益是应用自助喷淋进行热应激干预需要解决的关键问题。本论文设计面向奶牛福利的分布式自助喷淋系统,该系统可在检测到奶牛时自动喷淋,并可根据喷淋时的气候条件自适应调控喷淋降温过程中的喷淋时长,保证水资源的利用率。基于上述研究目标,本研究应用传感器和物联网无线通信技术,研发了一种可根据环境条件自适应控制喷淋时长的分布式自助喷淋系统。该系统的主要目的是通过自适应喷淋控制,缓解奶牛在高温环境下的热应激反应,从而提高奶牛的福利和健康状况。论文主要研究工作与结果如下:(1)设计了基于STM32嵌入式微处理器和多种传感器的牛场环境监测模块。该模块的微处理器通过RS485总线连接VMS-3000温湿度传感器、VMS-3003超声波风速风向传感器和RS-TEQ-N01-AL热电式太阳辐射强度传感器,通过Modbus协议完成数据传输、解析和校验。采用基于LoRa调制解调技术的RAK4203芯片实现了采集数据的无线传输。最终将采集数据存储在MySQL云数据库中。经测试,该模块温度测量误差为±0.15℃,湿度测量误差为±0.35%RH,风速测量误差为±0.02 m/s,辐射强度测量误差为±11.09 W/m2。(2)设计了基于STM32嵌入式微处理器和自动控制技术的奶牛自助喷淋模块。该模块采用Q31对射式光电传感器感知奶牛是否进入喷淋区域,通过微处理器控制2W-025-06常闭型电磁阀实现喷淋的开启与关闭。该模块数据无线传输与存储实现方法和环境监测模块相同。经测试,自助喷淋模块喷淋时长测量误差为±1.5 s。(3)基于B/S架构设计了用户管理监测平台。该管理平台后端采用Java语言,基于MVC设计模式开发。前端采用JavaScript、HTML、CSS语言,基于Layuimini框架开发。实现了温湿度、风速、辐射强度和热应激程度实时信息展示功能,LoRa网关、环境监测模块和自助喷淋模块设备管理功能,热应激指数、牛场环境和喷淋时长历史数据查询功能,以及喷淋时长控制模型设置功能。(4)开发了基于热应激指数的喷淋时长控制算法。开展了为期85 d的奶牛场现场实验,采集了奶牛热应激时期的环境数据12240组、喷淋时长数据387个、奶牛呼吸频率数据3374个。通过IBM SPSS 22.0软件对喷淋开始时刻往前0～48 h(每次间隔2h)热应激指数平均值与奶牛自愿喷淋时长进行相关性分析发现,相比于喷淋开始时刻的热应激指数,奶牛喷淋前数小时内热应激指数的平均值与奶牛自愿喷淋时长对数值相关性更显著(如喷淋前2 h THI1的平均值:r=0.6,P<0.01;喷淋开始时刻的THI1:r=0.44,P<0.01)。根据该结果选择了不同热应激指数均值的计算区间(如THI1为14h),并通过简单线性回归得出奶牛自愿喷淋时长对数值与不同热应激指数的关系。经验证,喷淋时长控制算法平均相对误差MRE最小为13.45%。最终将该算法移植到用户管理平台的服务器,实现了不同环境下最大喷淋时长自适应调控。本研究设计的面向奶牛福利的分布式自助喷淋降温系统,满足设计要求,能够在监测到奶牛时自动控制喷淋,并根据喷淋时的历史环境自适应调整喷淋时长。该系统可为奶牛养殖中新型喷淋降温设备的设计提供参考。
基于翘尾特征的奶牛产犊预报设备研发
这是一篇关于智慧畜牧,产犊预报,翘尾特征,物联网,机器学习的论文, 主要内容为当前,畜牧业正朝着智能化方向发展。难产是奶牛养殖场普遍存在的问题之一,难产处理不及时,则会影响母牛产后恢复、产奶量、再发情时间等,甚至造成犊牛或母牛死亡。目前,产犊人工监测方法存在成本高、工作强度大、易疲劳和主观性强等问题。研究表明,奶牛尾巴在产前存在特定的行为学特征。研究人员尝试开发了产犊预报设备,但这些设备存在质量较重、体积较大、功能不全等问题。为解决奶牛产犊过程中自动化监测和预报设备缺乏的问题,本研究设计了基于翘尾特征的奶牛产犊预报设备。论文主要研究工作与结论如下:(1)提出了一种基于翘尾特征的奶牛产犊预报设备总体方案。在总结相关文献和实地调研的基础上,明确了设备应用需求。设备主要由牛尾运动监测节点、无线传输网络和云端处理3部分组成。其中牛尾运动监测节点通过加速度传感器采集数据并完成数据整理、存储和发送。无线传输网络采用Lo Ra技术,组网采用Lo Ra WAN协议,监测节点工作模式为Class A,入网方式为OTAA,关闭ADR。数据通过Wi-Fi网络发送至云端,云端实现数据存储、分析和产犊预报信息发送功能。(2)完成了设备软硬件设计。对于运动监测节点,加速度传感器为ICM-42605,主控单片机为STM32L151CBT6A,存储器为TF卡,Lo Ra传输节点为RAK4203。STM32L151CBT6A通过SPI与ICM-42605和TF卡通信,通过UART与RAK4203通信。设备在不工作时进入低功耗模式,TF卡采用扇区写入方式,外壳结构为“内壳+外壳+绑带”。数据转换器用于将TF卡中扇区写入的数据转换为文件系统格式的数据,其主控单片机为STM32L431RCT6,分别通过4线SD总线和SPI总线与2个TF卡通信,设计有三色指示灯。选用RAK7249型Lo Ra WAN网关,使用腾讯云物联网开发平台、云数据库和云服务器。结果表明上述设计可以完成对奶牛翘尾数据的采集、处理、存储和发送等功能。(3)建立了一种产犊预报模型。基于前文中设计的设备,开展数据采集试验,获得25头奶牛产前的牛尾运动数据和对应视频录像。牛尾运动数据经过预处理后,发现存在上下起伏变化频次增加的特点,结合监控录像与相关文献,确定该特点即为牛只在产犊前的翘尾频次增加特征。本研究中,通过计算15 min内峰值数量来描述翘尾频次增加特征,进而建立了基于MK趋势检验和基于集成学习思想的多SVM产犊预报模型。MK趋势检验中比率阈值为1.5时识别正确率最高,为80.00%;基于集成学习思想的多SVM中投票数为18(训练集样本容量的90%)时识别正确率最高,为72.80%。数据经过处理后,若满足票数阈值或频次增加比率阈值,则产生预报信号。使用Python语言将上述模型部署在腾讯云服务器,设定服务器程序周期运行为15 min,当模型产生预报信号时,通过短信向手机端发送牛只产犊信息。(4)完成了设备性能测试与应用试验。设备性能测试结果表明,加速度传感器测量信号与理论值显著正相关(r=0.938,P<0.01);对无线信号传输进行实地测量,选取4个典型点位,结果显示SNR和RSSI最小值分别为-2.9 d B和-94.5 d Bm,丢包率最大为1.3%;实测终端监测节点功耗,结果显示在12.5 Hz采样率、Lo Ra模块SF=7、关闭ADR、数据发送周期为1 min的情况下,系统平均电流为818μA,可连续工作约24 d。对11牛开展应用性试验,结果表明首次产生预报信号至实际产犊时间差在3 h以内占比54.55%,时间差在6 h以内的占比72.73%,时间差在12 h之内的占比81.82%。设备性能测试与应用试验均达到了本研究的预期目标。本研究设计的基于翘尾特征的奶牛产犊预报设备满足设计要求,可以应用于实际的奶牛产犊过程监测和预报。
本文内容包括但不限于文字、数据、图表及超链接等）均来源于该信息及资料的相关主题。发布者：毕业设计驿站 ，原文地址：https://m.bishedaima.com/lunwen/55273.html
