基于三轴加速度传感器的奶牛采食行为识别研究
发布时间：2021-08-24 06:08
畜牧养殖是我国农民以及商人的重要产业之一。自古以来我国便具有十分利于畜牧业发展的地形和生态环境,牧场众多。但是长期以来奶牛养殖成本居高不下,一直困扰着众多牧民。如何实现精准饲喂,降低成本,成为了当下奶牛养殖过程中的难题之一。传统饲喂模式过于粗放,造成大量饲料浪费,为了避免这种现象,对奶牛采食量和采食行为的监测便不可或缺。奶牛的采食量与奶牛的采食行为有密切关系,要实现对奶牛采食量的精准测量需对奶牛的采食行为进行监测。奶牛的采食行为一般分为卷食、咀嚼、和其他行为。准确地将三种采食行为区分是实现精准饲喂的基础。本研究尝试应用奶牛采食过程中采集三轴加速度数据为基础,建立奶牛采食行为分类模型,实现对奶牛采食行为自动分类。本研究开展工作如下:（1）建模数据采集。试验在北京市延庆区赵庄村“延照富民”奶牛养殖场进行。选取体况良好、采食量正常、大小相近的13头奶牛作为研究对象。本研究分别从5头奶牛鼻唇提肌部位、5头右部咬肌部位、3头牛鼻唇提肌-右部咬肌（同时采样）进行了试验。每头牛采集3次,每次采集10分钟,数据采集频率为2Hz,每分钟采集120组数据,每头牛平均采集3600组数据,共获取57600组奶...
【文章来源】：黑龙江八一农垦大学黑龙江省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
采食行为鉴别模型研究技术路线图
基于三轴加速度的奶牛采食行为分析方法92.基于三轴加速度奶牛采食行为分析方法2.1三轴加速度传感器原理多轴加速度传感器是由多个加速度传感器组成的测量系统。加速度的大小由每个加速度传感器的灵敏轴上的灵敏重力加速度分量来计算[65]。常见的有双轴加速度传感器测量模型和三轴加速度传感器测量模型。本研究使用了三轴加速度传感器。三轴加速传感器三轴结构示意如图3-1所示。图2-1三轴加速度传感器三轴结构示意图Figure2-1triaxialaccelerationsensortriaxialstructurediagram加速度传感器的原理是在感测到物体的加速度之后产生变形，然后将其转换为电信号以进行输出。变形越大，电压越大，变形越小，电压越校加速度传感器的输出结果通常用活动计数(ActivityCount,AC)表示。加速度传感器是一种极具代表性的惯性传感器。不同加速度传感器的内阻结构组成不同。依据其不同的材料构成，加速度传感器可分为电容式、压阻式和压电式。结合实际用途和应用场景选择相对最佳的加速度传感器。(1)压阻式传感器这种传感器我最早发展起来的传感器之一，相对而言其技术已经相对成熟，在农工业领域都有应用。当物体发生位移的时候，物体的加速度会增大或者减小，传感器的内部阻力也会相应发生改变。在电流恒定的情况下，电压增大或者减小，相应的对应物体加速度的增大或减校压阻式传感器不需要及其复杂的电路，但是对于温度的要求却相对苛刻。（2）电容式传感器由两部分组成：固定电极和移动电极。当物体产生加速度的时候，
基于三轴加速度的奶牛采食行为分析方法11的应激反应信号数据，同时也可以对奶牛的卷食行为咀嚼行为进行标定，为下一步建模进行数据优化筛眩（1）视频标定法本研究采用佳能相机全程对奶牛采食过程进行拍摄记录。在奶牛采食过程中在奶牛在左右两侧120度架设相机进行全程拍摄。根据拍摄影像时间戳和三轴加速度记录仪时间戳对奶牛采食行为三轴加速度信号进行标定。将相机和传感器时间统一设定为北京时间。根据拍摄奶牛采食行为类别所对应时间同时截取三轴加速度传感器对应数据，从而实现对奶牛的采食行为标定。图2-2为在奶牛采食试验过程进行视频标定对的现常图2-2现场奶牛采食过程录像Figure2-2onsitecowfeedingprocessrecord（2）称重标定法除了视频标定以外，本研究结合视频标定，还进行饲料称重标定。奶牛发生卷食行为时，饲料盘里的饲料的重量会随之减少，从而通过视频标定相结合的方式，一句饲料重量变化量来辅助标定奶牛采食过程中的“卷食”行为。现场称重标定如图（2-3）所示。图2-3奶牛采食称重标定Figure2-3feedingweighingcalibrationofcows
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于轴加速度传感器的智能计步器设计[J]. 薛娓娓,李娣娜,马惠铖. 价值工程. 2019(33)
[2]基于惯性传感器和深度学习的上肢动作识别研究[J]. 段晨,廖福元. 国外电子测量技术. 2019(11)
[3]基于EWT和Meyer自适应阈值的微震降噪[J]. 卢才武,夏峰. 地球物理学进展. 2020(03)
[4]利用融合数据分布特征的模糊双支持向量机对恒星光谱分类[J]. 刘忠宝,秦振涛,罗学刚,周方晓,张靖. 光谱学与光谱分析. 2019(04)
[5]反刍动物采食量反馈调节机制及其在奶牛日粮系统中的应用[J]. 章权威,赵秋林,赵鑫珂. 浙江畜牧兽医. 2017(06)
[6]BP神经网络隐含层节点数确定方法研究[J]. 王嵘冰,徐红艳,李波,冯勇. 计算机技术与发展. 2018(04)
[7]iNDF对亚热带反刍动物采食量的调节作用及对iNDF评估的重要性[J]. 李蕾蕾. 中国饲料. 2017(18)
[8]小波降噪及Hilbert变换在电机轴承故障诊断中的应用[J]. 丁锋,秦峰伟. 电机与控制学报. 2017(06)
[9]振动信号处理方法综述[J]. 李舜酩,郭海东,李殿荣. 仪器仪表学报. 2013(08)
[10]机械故障诊断技术中的信号处理方法:时域分析[J]. 王金福,李富才. 噪声与振动控制. 2013(02)
博士论文
[1]奶牛围产期血液生理生化指标动态变化的研究[D]. 杨开红.扬州大学 2013
[2]日粮能氮释放同步性对奶牛瘤胃代谢、生产效率与性能的影响研究[D]. 申军士.浙江大学 2013
硕士论文
[1]基于加速度传感器的跌倒检测技术研究与应用[D]. 徐叶强.南京邮电大学 2019
[2]基于可穿戴声压传感器和LoRa网络的奶牛反刍监测系统研究[D]. 张森.内蒙古大学 2018
[3]奶牛个体反刍行为监测技术研究[D]. 张爽.东北农业大学 2017
[4]心电信号质量评估与去噪方法的研究与实现[D]. 贾红红.哈尔滨工业大学 2017
[5]BP神经网络整体变步长与个体变步长算法的比较研究[D]. 何志连.东北农业大学 2016
[6]SVM参数寻优及其在分类中的应用[D]. 徐晓明.大连海事大学 2014
[7]八五八农场托牛所奶牛养殖模式经济效益研究[D]. 韩青.东北农业大学 2013
[8]基于油中溶解气体的支持向量机变压器故障诊断[D]. 祖文超.华北电力大学 2013
[9]基于分形几何和小波变换的弧光故障研究[D]. 耿超.天津大学 2004
[10]基于小波包变换的数字图象水印研究[D]. 吕磊.成都理工大学 2002
本文编号：3359434
【文章来源】：黑龙江八一农垦大学黑龙江省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
采食行为鉴别模型研究技术路线图
基于三轴加速度的奶牛采食行为分析方法92.基于三轴加速度奶牛采食行为分析方法2.1三轴加速度传感器原理多轴加速度传感器是由多个加速度传感器组成的测量系统。加速度的大小由每个加速度传感器的灵敏轴上的灵敏重力加速度分量来计算[65]。常见的有双轴加速度传感器测量模型和三轴加速度传感器测量模型。本研究使用了三轴加速度传感器。三轴加速传感器三轴结构示意如图3-1所示。图2-1三轴加速度传感器三轴结构示意图Figure2-1triaxialaccelerationsensortriaxialstructurediagram加速度传感器的原理是在感测到物体的加速度之后产生变形，然后将其转换为电信号以进行输出。变形越大，电压越大，变形越小，电压越校加速度传感器的输出结果通常用活动计数(ActivityCount,AC)表示。加速度传感器是一种极具代表性的惯性传感器。不同加速度传感器的内阻结构组成不同。依据其不同的材料构成，加速度传感器可分为电容式、压阻式和压电式。结合实际用途和应用场景选择相对最佳的加速度传感器。(1)压阻式传感器这种传感器我最早发展起来的传感器之一，相对而言其技术已经相对成熟，在农工业领域都有应用。当物体发生位移的时候，物体的加速度会增大或者减小，传感器的内部阻力也会相应发生改变。在电流恒定的情况下，电压增大或者减小，相应的对应物体加速度的增大或减校压阻式传感器不需要及其复杂的电路，但是对于温度的要求却相对苛刻。（2）电容式传感器由两部分组成：固定电极和移动电极。当物体产生加速度的时候，
基于三轴加速度的奶牛采食行为分析方法11的应激反应信号数据，同时也可以对奶牛的卷食行为咀嚼行为进行标定，为下一步建模进行数据优化筛眩（1）视频标定法本研究采用佳能相机全程对奶牛采食过程进行拍摄记录。在奶牛采食过程中在奶牛在左右两侧120度架设相机进行全程拍摄。根据拍摄影像时间戳和三轴加速度记录仪时间戳对奶牛采食行为三轴加速度信号进行标定。将相机和传感器时间统一设定为北京时间。根据拍摄奶牛采食行为类别所对应时间同时截取三轴加速度传感器对应数据，从而实现对奶牛的采食行为标定。图2-2为在奶牛采食试验过程进行视频标定对的现常图2-2现场奶牛采食过程录像Figure2-2onsitecowfeedingprocessrecord（2）称重标定法除了视频标定以外，本研究结合视频标定，还进行饲料称重标定。奶牛发生卷食行为时，饲料盘里的饲料的重量会随之减少，从而通过视频标定相结合的方式，一句饲料重量变化量来辅助标定奶牛采食过程中的“卷食”行为。现场称重标定如图（2-3）所示。图2-3奶牛采食称重标定Figure2-3feedingweighingcalibrationofcows
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于轴加速度传感器的智能计步器设计[J]. 薛娓娓,李娣娜,马惠铖. 价值工程. 2019(33)
[2]基于惯性传感器和深度学习的上肢动作识别研究[J]. 段晨,廖福元. 国外电子测量技术. 2019(11)
[3]基于EWT和Meyer自适应阈值的微震降噪[J]. 卢才武,夏峰. 地球物理学进展. 2020(03)
[4]利用融合数据分布特征的模糊双支持向量机对恒星光谱分类[J]. 刘忠宝,秦振涛,罗学刚,周方晓,张靖. 光谱学与光谱分析. 2019(04)
[5]反刍动物采食量反馈调节机制及其在奶牛日粮系统中的应用[J]. 章权威,赵秋林,赵鑫珂. 浙江畜牧兽医. 2017(06)
[6]BP神经网络隐含层节点数确定方法研究[J]. 王嵘冰,徐红艳,李波,冯勇. 计算机技术与发展. 2018(04)
[7]iNDF对亚热带反刍动物采食量的调节作用及对iNDF评估的重要性[J]. 李蕾蕾. 中国饲料. 2017(18)
[8]小波降噪及Hilbert变换在电机轴承故障诊断中的应用[J]. 丁锋,秦峰伟. 电机与控制学报. 2017(06)
[9]振动信号处理方法综述[J]. 李舜酩,郭海东,李殿荣. 仪器仪表学报. 2013(08)
[10]机械故障诊断技术中的信号处理方法:时域分析[J]. 王金福,李富才. 噪声与振动控制. 2013(02)
博士论文
[1]奶牛围产期血液生理生化指标动态变化的研究[D]. 杨开红.扬州大学 2013
[2]日粮能氮释放同步性对奶牛瘤胃代谢、生产效率与性能的影响研究[D]. 申军士.浙江大学 2013
硕士论文
[1]基于加速度传感器的跌倒检测技术研究与应用[D]. 徐叶强.南京邮电大学 2019
[2]基于可穿戴声压传感器和LoRa网络的奶牛反刍监测系统研究[D]. 张森.内蒙古大学 2018
[3]奶牛个体反刍行为监测技术研究[D]. 张爽.东北农业大学 2017
[4]心电信号质量评估与去噪方法的研究与实现[D]. 贾红红.哈尔滨工业大学 2017
[5]BP神经网络整体变步长与个体变步长算法的比较研究[D]. 何志连.东北农业大学 2016
[6]SVM参数寻优及其在分类中的应用[D]. 徐晓明.大连海事大学 2014
[7]八五八农场托牛所奶牛养殖模式经济效益研究[D]. 韩青.东北农业大学 2013
[8]基于油中溶解气体的支持向量机变压器故障诊断[D]. 祖文超.华北电力大学 2013
[9]基于分形几何和小波变换的弧光故障研究[D]. 耿超.天津大学 2004
[10]基于小波包变换的数字图象水印研究[D]. 吕磊.成都理工大学 2002
本文编号：3359434
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