基于物联网的牧场用智能项圈监测系统设计

发布时间：2020-05-16 12:48

【摘要】：随着物联网技术的迅猛发展,现代农业领域中物联网的深度应用越来越多。本论文研究并设计了一套基于物联网的牧场用智能项圈监测系统,可以使用低功耗的传感器对牲畜的活动信息实时监测,并根据监测信息判断牲畜的生活状态。论文首先分析了国内外物联网技术在农业领域中的应用现状,制定了智能项圈监测系统的整体方案,包括数据采集节点的软硬件设计、监测系统上位机的软件设计和牲畜动作识别算法的设计。其中数据采集节点包含微控制器模块、MPU6050传感器模块、GPS定位模块、Micro SD卡存储模块和无线传输模块。本文设计了硬件部分的电路图和PCB版图,并且使用Solidworks软件设计了智能项圈的外壳,在数据采集节点中移植了相应模块的底层驱动,编写了控制软件,使智能项圈数据采集节点可以实时采集牲畜的多种信息数据并且通过无线传输模块发送至上位机部分。本文使用C#语言在.Net Framework4.6.1平台上编写了上位机软件,可以接收数据采集节点数据,将数据实时显示出来并存储在数据库中。同时设计了基于运动传感器的牲畜动作识别算法,使用K-means均值聚类算法对模拟的传感器采集到的三轴加速度数据进行聚类分析,使用python语言在Jupyter Notebook上进行了仿真,实现了对牲畜不同动作的识别。论文最后对智能项圈监测系统的各个模块进行了功能测试,所设计的数据采集节点和上位机软件都能正常运行,能够完成对牲畜各种活动信息的采集、传输和显示的任务,设计的算法能够对牲畜动作进行识别,进而判断牲畜的健康状况。
【图文】：

图 1-1 SCR 公司奶牛智能项圈[18]的天然草原面积 4.58 亿 km2,，形成了草原放牧型畜牧业。用物联网技术，重视 3S 技术（遥感技术（RS）、地理信息系统统（GPS））的应用。澳洲政府利用 3S 技术以及航拍等手段，实时系统，用于评估草原状况、气象及生物灾害预测，方便政场主根据信息结果进行决策。在澳洲牧场，每头奶牛都佩戴了们的生活健康状况，每一个编号就是它们的 身份证 ，可以随备份，方便兽医及农业专家对农场进行指导。电信巨头 NTTDoCoMo、KDDI、软件银行在 2017 年也不约术，并且将其运用至农业领域。NTTDoCoMo 在亚洲提供远测得的牛的体温提供给从业者作为参考，并通过智能手机或牧场主牛只是否将要分娩，，当牛只面临孕育期是，此方法能有巡逻时间。日本、欧盟等地通过无线射频识别（RFID）牲畜畜的身份信息，实现了从牧场到餐桌的数字监控和质量可追溯

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文,中国农业科学院计算中心成立,标志着在我国农业现代化的进程已国农业科学园计算中心取得了推动我国农业信息化建设的成果,并到农业生产实践中[22]。国农业科学院下属的北京畜牧兽医研究所曾经联合无锡富华科技责利用温湿度传感器、光照度传感器、CO2传感器等，对农业生产中的远程监测，将数据通过 3G SIM 卡传输到服务器中存储，借助手机查看环境数据曲线，如图 1-2 所示，并可提醒用户调控相关的设备，制[23]。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S818.9;TP391.44;TN929.5

【参考文献】

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本文编号：2666757