北方封闭奶牛舍环境监测系统及氨气浓度预测模型研究

发布时间：2025-04-01 05:29

　　奶牛舍的环境质量是影响奶牛生长健康、产奶质量的重要因素,对奶牛的养殖起到了至关重要的作用。随着我国奶牛养殖业的大规模发展,奶牛舍中温湿度和有害气体浓度严重影响着奶牛的生长健康,不仅会造成奶牛传染性疾病的产生,还会影响奶牛产奶量以及产奶质量。在规模化奶牛养殖的发展进程中,科学精细化的养殖技术,对提高奶牛生长环境和产奶量具有重要作用。目前,针对北方冬季封闭奶牛场环境监测参数单一,牛舍内个各环境因子之间的非线性、时变性、滞后性相互耦合的关系,采集点个数单一,单个监测点不能代表整个奶牛舍大环境,奶牛个体周围存在小气候,使奶牛舍环境预测面临诸多困难。因此,设计一套能够适应奶牛养殖场多点无线环境监测采集装置,同时对采集到的数据进行分析处理,以人工神经网络为基础对奶牛场环境氨气浓度进行预测,利用预测出的数据对环境进行调控,从而优化奶牛的生长环境,提高奶牛的产奶效率和产奶质量。本课题针对北方冬季封闭奶牛场,冬季气温低室内湿度较高,垫草饲料以及奶牛粪便排泄物等含氮有机物的分解所产生的氨气,以及奶牛个体周围的小气候环境为研究对象,选取奶牛生长环境的温度、湿度、氨气浓度作为预测的主要环境参数,建立基于BP神经...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究的背景及意义
    1.2 奶牛舍环境参数对奶牛健康的影响
        1.2.1 温度对奶牛的影响
        1.2.2 湿度对奶牛的影响
        1.2.3 有害气体对奶牛的影响
        1.2.4 北方影响奶牛生长健康的主要环境参数
    1.3 国内外研究的动态和趋势
        1.3.1 基于无线传感技术的畜禽监测研究现状
        1.3.2 基于神经算法的禽舍环境预测模型研究现状
    1.4 研究目标、内容和技术路线
        1.4.1 研究目标
        1.4.2 研究内容
        1.4.3 技术路线
2 奶牛舍环境监测系统设计
    2.1 硬件结构设计及原理
    2.2 硬件选型及模块设计
        2.2.1 核心单片机电路设计
        2.2.2 电源供电转换电路设计
        2.2.3 ZigBee无线通信模块设计
        2.2.4 数据采集电路的设计
        2.2.5 数据存储电路设计
    2.3 上位机软件设计
        2.3.1 上位机设计要求及功能
        2.3.2 上位机系统设计
        2.3.3 上位机界面设计
        2.3.4 数据解析和存储
    2.4 本章小结
3 基于BP神经网络氨气浓度预测模型模型介绍与改进
    3.1 人工神经网络
        3.1.1 人工神经网络的特点
        3.1.2 人工神经网络工作原理
    3.2 BP神经网络模型
        3.2.1 标准BP神经网络的局限性
        3.2.2 BP神经算法原理
    3.3 BP神经网络学习算法改进
        3.3.1 基于LM优化算法BP神经网络
        3.3.2 基于BR优化算法BP神经网络
    3.4 本章小结
4 奶牛舍环境监测系统试验和氨气浓度预测结果分析
    4.1 奶牛舍环境监测硬件设备性能试验及分析
        4.1.1 试验目的
        4.1.2 试验条件
        4.1.3 试验设计
        4.1.4 试验结论
    4.2 奶牛舍内环境参数数据采集
        4.2.1 舍内采集节点的布置原则
        4.2.2 奶牛舍内环境参数数据采集
        4.2.3 奶牛舍内环境参数数据处理
    4.3 奶牛舍氨气浓度预测结果分析
        4.3.1 BP神经网络预测模型的设计
        4.3.2 BP神经网络预测模型的结构
        4.3.3 基于LM-BP神经网络模型的奶牛舍氨气浓度模型预测
        4.3.4 基于BR-BP神经网络模型的奶牛舍氨气浓度模型预测
    4.4 氨气浓度预测模型误差分析
    4.5 氨气浓度预警模型研究
    4.6 本章小结
5 结论与展望
    5.1 主要研究结论
    5.2 进一步研究展望
参考文献
致谢
个人简历
    个人情况
    教育背景
    在学期间发表论文



本文编号：4038996