生猪体重自动采集传输系统的设计与研究

发布时间：2017-10-21 08:40

  本文关键词：生猪体重自动采集传输系统的设计与研究

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【摘要】：我国是一个养殖大国,随着我国经济的持续增长和人民生活水平的进一步提高,人们对肉品的消费需求在不断增多。在众多肉类食品中,我国人民十分偏爱猪肉,每年猪肉的消费量比牛肉和羊肉的消费总和还要多。但是,在生猪养殖过程中,大多数养殖场的生猪称重设备过于落后,不能满足现代化养殖生猪体重采集的需求。因此,本文结合肉品供应链全质量溯源系统的要求,对生猪体重自动采集传输系统进行了设计与研究。此系统主要解决目前生猪体重采集方式落后、称量不准确、人工记录繁琐等问题,提出了利用射频识别(RFID)、嵌入式控制系统等技术开发一套集生猪体重数据自动采集、传输、保存于一体的称重系统。首先,使用RFID动物耳标对生猪个体进行标识,在生猪进食时采集生猪的体重并读取生猪的耳标号,然后将采集到的体重值和RFID编号等数据打包由nRF905无线模块发送到上位机,进行处理和保存。这样,可以大大缩短作业时间、提高称重效率且不对生猪产生应激,进一步推进生猪养殖业的自动化和现代化发展。本文设计了生猪体重自动采集传输系统的总体方案以及完成了称台结构设计、下位机软硬件设计以及上位机管理软件设计。通过分析生猪称重动态载荷的特点,构造了符合生猪特点的四阶称重模型,然后基于该模型推导出了系统辨识的简化差分模型,最后验证了利用该简化差分模型处理生猪体重信号的可行性,并通过与均值法处理进行对比分析,得出基于该模型的参数估计法处理结果在精度、快速性和准确性等方面优于平均值法,适用于生猪动态称重。此外,由于生猪称重环境复杂,不适合布线,数据的传输采用无线传输方式,因此本文设计了可靠的多点对一点的通信协议。
【关键词】：生猪养殖 生猪称重 无线传输 动态称重算法
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S828;S818.9
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 引言11-13
• 1.2 课题的来源13
• 1.3 国内外养殖业发展现状13-15
• 1.3.1 国外养殖业发展现状13-14
• 1.3.2 国内养殖业发展现状14-15
• 1.4 动态称重技术15-18
• 1.4.1 动态称重技术研究现状15-17
• 1.4.2 常用的动态称重算法17-18
• 1.5 主要内容和结构18-21
• 第2章 总体方案设计21-29
• 2.1 需求分析21-22
• 2.1.1 生猪育肥监测需求21
• 2.1.2 溯源系统需求21-22
• 2.1.3 设计目标22
• 2.2 技术路线22-23
• 2.3 方案设计23-28
• 2.3.1 自动识别技术选择23-25
• 2.3.2 总体结构设计25-26
• 2.3.3 猪舍结构设计26-27
• 2.3.4 称体结构设计27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第3章 系统的总体硬件设计29-45
• 3.1 系统总体硬件结构设计29-31
• 3.2 称台的设计31-38
• 3.2.1 传感器量程选取31-32
• 3.2.2 传感器连接方式选择32
• 3.2.3 传感器连接误差分析32-36
• 3.2.4 称台固有参数分析36-38
• 3.3 主控芯片选则38
• 3.4 主要电路设计38-44
• 3.4.1 主控电路的设计38-39
• 3.4.2 信号滤波和放大电路设计39-40
• 3.4.3 A/D转换电路设计40-42
• 3.4.4 EEPROM电路设计42-43
• 3.4.5 RS-232 串口通信电路43
• 3.4.6 ISP下载设计43-44
• 3.5 开发板实物图44
• 3.6 本章小结44-45
• 第4章 系统的总体软件设计45-57
• 4.1 系统的总体软件结构设计45
• 4.2 下位机控制软件设计45-47
• 4.3 上位机管理软件设计47-50
• 4.3.1 上位机软件功能47-48
• 4.3.2 数据表的设计48-49
• 4.3.3 软件界面49-50
• 4.4 传输方式的选择50
• 4.5 数据传输协议设计50-55
• 4.5.1 上位机与汇聚节点通信51-52
• 4.5.2 采集节点与汇聚节点通信52-53
• 4.5.3 控制指令说明53-55
• 4.6 本章小结55-57
• 第5章 称重系统模型和数据处理57-71
• 5.1 称体静态特性57-59
• 5.2 载荷分析59-60
• 5.3 生猪称重模型60-61
• 5.4 数据的预处理61
• 5.5 基于参数估计的系统辨识61-64
• 5.5.1 模型分析62-63
• 5.5.2 最小二乘参数递推估计算法63-64
• 5.6 测试结果与分析64-69
• 5.7 本章小结69-71
• 第6章 总结与展望71-72
• 6.1 总结71
• 6.2 展望71-72
• 参考文献72-75
• 致谢75-76
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果76

【参考文献】

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本文编号：1072345