基于STM32的奶牛动态称重系统研究

发布时间：2019-01-22 11:32

【摘要】：奶牛的体重是衡量牛体生长发育的重要指标,是奶牛精细化养殖过程的重要参考数据,是测定生产性能、确定采食量、营养供给、初配年龄、用药剂量、选种等的依据,因此测量奶牛体重是奶牛精细化养殖中的常规工作。现阶段我国中小型牧场中牲畜称重的方法主要是通过带围栏的地磅或者体尺估算测量,这些方法不仅占用大量的劳动力,而且频繁的称量会对奶牛造成刺激,导致奶牛产奶量减产甚至停产;多数大型奶牛养殖场引进以色列阿菲金牧场管理系统或者瑞典利拉伐的奶牛自动称重系统,这些系统操作复杂,维护困难,并且饲养员和管理者需要达到一定的文化水平,否则奶牛体重数据很难充分利用,无法达到奶牛体重实时监控的目的。另外,国外的称重系统价格昂贵和售后维护困难,不适合我国奶牛养殖的国情。针对这些问题,本文设计一种基于STM32的奶牛动态称重系统,该系统能够实现奶牛日体重监控。本文主要研究内容如下:(1)首先通过现场调研,熟悉奶牛行走特征和每日的活动规律。确定奶牛动态称重系统的具体要求,制定系统整体的设计方案。(2)奶牛动态称重系统的硬件设计。硬件部分主要包括称重平台的搭建以及称重系统中央处理器电路设计,其中称重平台由机械部分、压力传感器、红外传感器以及耳标识别器组成,硬件电路包括信号处理模块、STM32单片机系统模块、显示模块以及无线通讯模块。(3)系统的软件程序设计。软件部分主要包括单片机软件程序设计和上位机管理软件的程序设计。单片机的程序设计主要包括:主程序设计、红外传感器奶牛定位程序、数据采集程序、数据预处理程序、数据处理程序、显示程序设计、程序稳定性设计。上位机软件主要是奶牛体重数据管理软件,能够对被称重奶牛的体重信息按奶牛标号分类储存及调取。(4)动态称重系统的试验验证及算法优化。在完成了数据的采集和预处理后,分析奶牛动态行走的特征以及称重系统采集到的数据特征。针对奶牛在行走中有停顿、平稳行走以及受激剧烈运动等不同的运动状态的行走特征,提出了相应的数学处理算法。设计静态称重试验以及动态称重试验,计算在各种运动状态下称重的误差,验证了本文中奶牛动态称重系统的设计方案的可行性。分析动态称重试验中误差的来源,提出了以四个称重传感器的称重数据作为输入,基于BP神经网络的数据处理优化算法。经过初步大量试验验证,本系统可以实现奶牛动态称重。并且奶牛的动态称重是在牧场日常生产活动中自动完成,不刺激奶牛,不消耗额外的劳动力。该系统能够通过上位机与牧场管理软件相配合,使奶牛体重数据更有效利用。完成了奶牛精细化、自动化养殖进程中的重要一环,具有广阔的前景。
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【学位授予单位】：山东农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S823;S818.9

【参考文献】